自然科学实证研究的形式逻辑模型在研究论文审读和编辑中的应用

丹 阳，姜 丹，王文倩，陈常青*

1.中国医学科学院药用植物研究所《Chinese Herbal Medicines》编辑部 北京 100193；2. 天津中草药杂志社《Chinese Herbal Medicines》编辑部 天津 300301

0 引 言

学术刊物的生命在于高质量的论文［1］，创办世界一流科技期刊离不开高质量的论文。Chinese Herbal Medicines是中国第一份中药专业的英文学术期刊，于2019年入选中国科技期刊卓越行动计划，先后被国际知名数据库eSCI、Scopus、PubMed Central收录，并于2023年获得首个影响因子3.8。自创刊以来，编辑部一方面依靠编委会策划优质选题，积极争取优质稿源［2］；另一方面研究国际知名期刊英文论文的撰写规律，培养期刊编辑抚育优质稿件的能力。为此，我们于2019年提出了自然科学实证研究的形式逻辑模型［3］。但对如何应用该模型处理文稿尚未专门介绍，而且目前对于如何提升英文论文的论证品质，特别是中药领域的英文学术论文，缺少实际案例分析的论文论著。本文从Chinese Herbal Medicines来稿中选择编案一则，详细介绍在审稿、编辑加工过程中如何使用这个模型诊断研究论文，以提升研究论文的整体论证品质。

已知该模型的特点是分成了2个级别的组件，第一级别由“提问”和“解答”组成：“提问”代表为什么开展本研究，“解答”代表本研究是做什么的。“提问”由3个第二级别的组件构成，即背景、冲突和疑问；“解答”由6个第二级别的组件构成，即假设、立论依据、方案、方法、结果和结论。各组件之间高度相关，彼此相互推演，有的组件虽然隐含，但是能通过其上下组件推测出来，可形成贯通的链路（图1），此为正常模型。病态模型的特点是不能形成贯通，表现为有的组件缺失、有的组件冗余，组件之间没有逻辑关联，无法形成贯通的链路（图2）。我们只要按部就班把各个组件从论文中找出来，组合成一张草图，就可以与正常的逻辑图进行对照，比较差距，做出正确诊断，然后查缺补漏、删减多余、关联逻辑，达到提升论文质量的目的。

图1 自然科学实证研究的形式逻辑图Fig.1 Formal logic diagram of empirical research in natural science

图2 自然科学实证研究的形式逻辑病图（x，组件之间无关联；，该组件没有或者多余Fig.2 Illogical diagram of empirical research in natural science

摘要是论文的缩写版，摘要的内容和正文的内容需一一对应，摘要四要素中的研究目的包含“背景”“冲突”“疑问”和“方案”。通常正文引言部分包含“背景”“冲突”“疑问”“假设”“立论依据”和“方案”6个组件，摘要中的目的和正文的引言呈对应关系。所以本文重点分析来稿的“摘要”“引言”“结论”，同时，考虑到“讨论”也是写作中的重点和难点，所以要把以上要素融合起来，举例说明该模型的应用。

1 文本材料和方法

1.1 文本材料

从Chinese Herbal Medicines来稿中选出一篇研究论文，编号为CHM-2017-0022，来稿题目为《Predicting and evaluating the ecological suitability of the medicinal plant American ginseng（Panax quinquefoliusL.）》。该文对应2018年第10卷第2期论文《Evaluation and prediction of the ecological suitability of medicinal plant American ginseng（Panax quinquefoliusL.）》［4］，在Web of Science显示迄今已被SCI期刊引用10次。为便于论述，将原文和正式出版论文的摘要、引言、结论和讨论各句用阿拉伯数字进行顺序编号。

1.2 方法

处理步骤如下：①明确研究主题，找出相关组件，主要从“题目”“摘要”“引言”“讨论”和“结论”中寻找，先寻找2个最基本的组件“提问”和“解答”，再寻找二级组件，并写出各组件的主要信息；②画出形式逻辑图；③从两方面分析其中的逻辑错误，一是各组件是否齐备、是否冗余、是否缺失，二是组件之间是否关联；④画出修正后的形式逻辑，反复修改，得出正常的逻辑图，完善论文论证逻辑；⑤润色英文，将修改好的文本各句与各逻辑组件对号入座。

2 结果与分析

2.1 从原文“摘要”中寻找各组件及其逻辑关系

摘要中句子1意思是“为了研究西洋参的全球生态适应能力”，作者将其视为“研究目的（Objective）”，意味着本文的“研究目的”就是为了研究西洋参的全球生态适应能力，显然这只表述了本文做什么，实为“研究方案”，这是个缺少“提问”的摘要。句子2和3，作者将其视为“研究方法（Methods）”。句子2意思是收集了西洋参在全球真实分布的226个样点及其气候土壤数据，用MaxEnt预测西洋参在全球的分布适应区，我们认同本句是“研究方法”。句子3意思是对西洋参的气候和土壤特点进行了研究，我们认为本句不是“研究方法”，而是“研究内容”。至于是否有遗漏的“研究方法”，还需在正文的“材料和方法”中寻找。作者视4—6句为“研究结果（Results）”：句子4意思是西洋参在全球的适宜面积和分布国家，我们认同这属于“研究结果”，是从句子2“研究方法”中得到的“研究结果”；句子5意思是影响西洋参地理分布的主要生态因子是气温和降水，我们认为本句更像是“结论（Conclusion）”，而且和“研究方法”中的句子3也没有严格的逻辑关系；句子6意思是气候特征定量分析，表明西洋参生长的关键时期是4—10月，我们认为本句可以视为“研究结果”，但是没有“研究方法”支撑，来路不明。作者为什么要写句子5和6？这需要和作者进一步沟通。是否有遗漏的“研究结果”？还需要从正文的“研究结果”中寻找。句子7意思是本文首次在全球尺度上使用MaxEnt预测了西洋参的适应区，开创性地研究了栽培西洋参所需的气候和土壤特征，作者视为“研究结论”，我们认为该句是对本研究的自我评价，只是重申了“研究内容”，而不是真正的“研究结论”。

分析得出摘要的形式逻辑诊断图（图3）。图3显示缺少“提问”，为伪“研究结论”，只有句子1、2和4有逻辑关系，没有形成封闭的逻辑环，缺失的组件可以从正文的“引言”“研究方法”和“研究结果”中继续寻找。

图3 CHM-2017-0022摘要形式逻辑诊断图（以原始稿为蓝本标记句子）Fig.3 Formal logic diagnosis of abstract of manuscript No. CHM-2017-0022（sentences numbered based on manuscript）

2.2 从正文“引言”“材料与方法”和“研究结果”中寻找各组件及其逻辑关系

引言第一段（1—3句）讲述了西洋参的植物学、化学、药理等基本信息，还有产区栽培和市场需求等，我们将这3句视为“背景”。从论文题目可知，本文主题是西洋参产区，所以本段只需说明西洋参有药用价值即可，过多提供药理化学文献会导致主题不明确。

引言第二段（4—8句），其中句4和句5谈论西洋参产区，把这两句也识别为“背景”，句6—8谈到美国政府的禁令、中国某些地方限制栽培，导致产区面积缩小，供不应求，我们归为“冲突”。仔细分析后，发现本文的“冲突”带给读者至少3个“疑问”，这么多“疑问”导致读者的思路开始脱离论文主题（图4隐含疑问A）。

图4 CHM-2017-0022摘要和正文形式逻辑诊断图（以原始稿为蓝本标记句子）Fig.4 Formal logic diagnosis of abstract and text of manuscript No. CHM-2017-0022（sentences numbered based on manuscript）

引言第三段（9—11句）是在“解答疑问”，其中第9句意思是必须寻找新产区，属于采取行动前的一个想法，分析发现这里隐含了“图4疑问B第1问”，即如何寻找新产区。10—11句是原文给出的“研究方案”，也给读者带来了不少“疑问”（图4隐含疑问B第2～4问）。句子11尽管声称“首次”定量研究了西洋参气候土壤特征，但是缺乏“立论依据”，可信度弱。结合对原文“研究材料与方法”和“研究结果”的审阅，对图3进行完善（图4）。

图4显示，全文论述逻辑缺乏“假设”和“立论依据”；有些组件提供了多余的信息，导致各组件关联不密切，没有形成连贯的逻辑闭环，如“背景”组件中只有“产区栽培和市场需求”能和“冲突”组件中的“西洋参产区缩小、供不应求”逻辑上相衔接。原文写了多个“冲突”，给读者带来了多个“疑问”，困扰了读者。究竟哪个“冲突”为主？经过分析，发现“冲突”组件中的“西洋参产区缩小，供不应求”只能和“隐含疑问A”中的第3问“如何寻找新产区”逻辑上相衔接。同时我们发现，从“研究方案”中也可以反推出“隐含疑问A”中的第3问“如何寻找新产区”，进而由这个疑问反向找到核心“冲突”，即“产区缩小，供不应求”。“研究方案2和3”表达形式不同，但是实质相同，“方案3”的表述更为精准，可缺乏“立论依据”，即“隐含疑问B”中的一系列疑问，尤其第2～4问有待论述。经过和作者深入沟通，作者对其进行了回答，进而形成了“立论依据”，而且从“研究方案”中也可以挖掘出论文的“假设”，即MaxEnt可以预测西洋参全球生态适应区。由于“假设”是有待证明的“结论”，因而可以推测出“研究结论”大概是本文建立了一个能预测西洋参产地的数学模型。

对图3的“研究方法”进行完善，发现“方法3”比“方法2”表述更有效；对图3的“研究结果”进行完善，发现“研究结果1和4”是有效表述，分别对应“研究方法1和3”。我们还发现，“研究结果3和4”都出现了“西洋参关键生长期”，和作者进行了深度沟通，作者提出在西洋参生长关键期，其适应区的气候特征可以用MaxEnt模型中的“月降水气温比”作为特征参数进行描述，而这个参数是作者新发现的特征性生态参数，体现了本文对“研究方法”的创新。因此，建议作者把这个新参数纳入“研究方法”，在“研究结果”中用“月降水气温比”来描述西洋参适应区处于生长关键期的气候特征。

基于以上对“研究结果”的分析，推导出了“研究结论”：建立了一个被优化的MaxEnt模型，它能预测西洋参的产区。这个“研究结论”和假设推测的“研究结论”相同。而原文的“研究结论”和摘要中的“结论”认为是对本研究的自我评价，仅重申了“研究内容”，与“研究结果”和“假设”不构成逻辑关系。因此，建议修改原文的“结论”，并进一步调整论文逻辑（图5）。

图5 CHM-2017-0022修改后的形式逻辑图Fig.5 Modified formal logic diagram of manuscript No. CHM-2017-0022

2.3 从原文“讨论”和“结论”中寻找“研究结论”

经过分析，认为原文“讨论”基本上是重复“研究结果”，没有新的或有价值的信息。因此，建议作者围绕本文提出的问题，即讨论本文是否给予了解决，解决到了什么程度。具体来说，应该讨论MaxEnt模型能否有效地预测和评价西洋参生态适应区，该模型自身的优缺点及其对研究结果可靠性的影响，以及今后如何完善。同时，句2、3提到西洋参生态适应区的月降水量和温度比值在4—10月呈现稳定性，与西洋参生长关键期恰好吻合。这是作者新发现的结果，值得讨论。因此，建议作者讨论这个新发现的参数对于完善预测模型和预测西洋参生态适应区有什么价值。经反复修改，“讨论”形成2个要点，分成2个小标题进行论述，详见出版论文［4］。同时，从中挖掘出了可作为“结论”的信息，即本文建立的MaxEnt是个经作者优化的、能更加有效地预测西洋参生态适应区的模型（这一点契合了“假设”），其有效性需要经过田间调查或野外试验验证，于是得到了本文完整的形式逻辑（图6）。

图6 CHM-2017-0022完整的形式逻辑图（以出版稿为蓝本标记句子）Fig.6 Formal logic diagram of manuscript No. CHM-2017-0022 after major revision（sentences numbered based on published version）

2.4 完善英文，复核逻辑论证

在调整逻辑论证的基础上，我们对英文进行了润色。这里必须注意的是，一定是在论证逻辑得到完善的基础上进行语言润色。对于润色英文，我们也形成了一套方法体系［5］，这里不予详细论述。为便于对比修改效果，仅展示正式出版的题目和摘要。

新题目为Evaluation and prediction of ecological suitability of medicinal plant American ginseng （Panax quinquefolius）。

Abstract: Objective American ginseng is a medicinal plant with large market demand, however,its producing areas are shrinking because of the continuous cropping obstacles. Therefore, it is urgent to establish a suitable model for determining the new producing areas. Here we evaluated and predicted the suitable areas of American ginseng using the maximum entropy model （MaxEnt）. Methods Based on the 37 environmental variables （1970—2000） and 226 global distribution points of American ginseng,the maximum entropy model （MaxEnt） was used to determine the global ecological suitability regions for American ginseng. The ROC （receiver operating curve）is used to evaluate the model prediction accuracy.Meanwhile, an innovative ecological variable to indicate the climate characteristic in the American ginseng suitability regions was established based on the monthly precipitation and temperature. Results The potential ecological suitable areas of American ginseng were primarily in Appalachian Mountain in America and Changbai Mountain in China, about in the range of 35°N-50°N, 60°W-120°W and 35°N-50°N, 110°E-145°E, respectively, including the United States, Canada, China, North Korea, South Korea, Russia and Japan. South Korea and Japan were the potential producing regions. The precipitationtemperature ratios were stable at （0.22, 0.56） of the vigorous growth period （April-October） in the best suitable areas of American ginseng, serving as characteristic parameters to optimize the prediction model. The model showed that the common soil parameters were pH 4.5-7.2, Base Saturation （BS）above 80%, Cation Exchange Capacity （CEC） 10-20 cmol/kg, organic carbon （OC）＜1.4%, and the soil types were sandy loam or loam. The model showed that the common soil parameters were pH 4.5-7.2, Base Saturation （BS） above 80%, Cation Exchange Capacity（CEC） 10-20 cmol/kg, organic carbon （OC）＜1.4%, and the soil types were sandy loam or loam. Conclusion An optimization model was established to predict the producing area for American ginseng in this study and it needed a cultivation test to be verified.

3 讨 论

3.1 分析过程中的三大难点

本文选择的编案可以反映一些来稿的通病，即论文整体论证薄弱，体现为“背景”笔墨太多、“冲突”不明确、“疑问”不明确、“立论依据”薄弱、“研究结论”和“研究内容”混淆，不能形成封闭的论证环路。

审稿和编辑加工中的第1个难点是如何找出“疑问”。首先查看论文中是否明确指出“疑问”。英文摘要中首句通常以To study/ investigate等目的状语开头，基本都是本研究“做什么”，意味着“研究方案”；这种目的状语并不能指出“为什么”，“为什么”意味着“问题”所在。在没有明确指出“疑问”的前提下，要从“背景”或“冲突”中寻找“疑问”线索，“疑问”总是隐含在“冲突”中；同时，从“解答”或“研究方案”中寻找，从“做什么”反观出“为什么”，这样就能从“疑问”的上下游双向挖掘出一个共同的“疑问”。本文案例引言体现“冲突”的句子中，第6—8句谈到由于美国政府的禁令、中国某些地方限制栽培，导致产区面积缩小，供不应求。显然，这属于多个“冲突”，带给读者的疑问很多，增加了读者的思考负担，降低了论文的可读性。

审稿和编辑加工中的第2个难点是如何找出“假设”“立论依据”和“研究结论”，这是因为很多来稿“假设”都具有隐含性，“立论依据”不足，“研究结论”和“研究内容”易混淆，如本编案。我们应该从“研究结果”中推导“研究结论”、从“研究方案”中反观“立论依据”和“假设”，然后考察“假设”和“研究结论”之间是否体现这样的关系，即假设是有待验证的结论、结论是否是被证实或推翻的假设。最后审阅论文“讨论”部分，审查研究结果或研究方案、技术等有哪些不足之处，避免下结论夸大其词，确保“结论”恰如其分。如本编案就是按照这个思路完善了“研究结论”，发掘出了隐含的“假设”。

审稿和编辑加工中的第3个难点是如何找出创新点。形式逻辑模型中的9个组件都可以产生出创新点。如本文编案提出的“疑问”和“解决方案”原创性不高，虽然该问题有生产实践价值，但是前人已经提出过类似问题，也使用过MaxEnt模型预测，原文只是扩大了MaxEnt模型的预测范围，即从预测局部地区上升为预测全球，只是增加了数据量而已。在审稿和编辑加工过程中，发现在“研究方法”上可以提升创新性，即发掘出MaxEnt模型的一个新参数“月降水气温比”，这就改善了模型本身预测的准确性。作者提供的新模型不仅可以应用于西洋参，还可以运用于其他物种，从而提高“研究结果”的准确性。同时，考虑到预测只是数据模拟，是否能在真实世界发生还需要实地验证。因此，建议作者在“研究结论”中增加“有待田间验证”。

3.2 本模型适用范围

本模型是一种思维工具，适合于实证类研究论文整体论证，并不涉及论文的细节论证。论文的论证品质还包括实验方法设计是否合理完善、实验数据是否可靠、实验数据之间有无矛盾、研究结果是否共同支持同一个结论等诸多细节。这需要充分发挥审稿专家的作用，通过作者、编辑和审稿专家的共同努力，提升论文品质。

3.3 “择优”与“抚优”必须两手抓

国内外期刊对优质稿源的竞争异常激烈，而我国学者把大部分优秀论文发表在国外SCI收录的期刊［6］。习近平总书记提出，“广大科技工作者要把论文写在祖国的大地上”［7］。科技管理部门也在逐步改善科研考核政策，以促进高质量论文发表在国内期刊。在高质量稿件资源有限的条件下，国内外期刊、新刊老刊之间“择优”依然激烈。在《中国科技期刊发展蓝皮书（2017）》上，王恩哥院士指出，“我国科技期刊要发展，需得到广大科研人员的信任和支持，更要依靠自身科研实力的提升［8］。”这就告诉我们，打铁需要自身硬，期刊只有自身优秀，有能力抚育高质量稿件，才能获得广大科研人员信任和支持。论文是期刊的“细胞”，编辑应提升抚育每个“细胞”的能力，这既是培育和建设世界一流科技期刊的内在实力［9］，也是对外邀约和筛选优质稿源的底气。

4 结 语

创办世界一流科技期刊离不开高质量的论文。编辑如何帮助作者进一步提升来稿质量，特别是中药领域的英文学术论文，目前缺少实际案例分析。Chinese Herbal Medicines编辑部通过对国际知名期刊英文论文的撰写规律进行研究，于2019年提出了自然科学实证研究的形式逻辑模型。本文从Chinese Herbal Medicines编辑部来稿中选择了编案一则，详细介绍了如何使用这个模型诊断研究论文，提升了研究论文的整体论证品质，从而适用于中英文来稿。实践证明，这个模型符合科研思维规律，行之有效，可供编辑同行参考借鉴。