我是个讨厌说教的人,觉得好为人师不仅会令自己贻笑大方,还可能误导别人。所以,我和我的研究生相处时很少教他们该怎么做,而是多以示范的方式告诉他们应该怎么阅读文献,怎样处理科研中遇到的难题或困惑,以及一篇论文要写到何种程度才算合格等,但后来发现这种方式还不够。
最近我也尝试着改变方式,除了身教,也以言传的方式和研究生沟通交流。我想在这里结合自己科研工作中经历的难题或困惑,分享一些意见或建议给正在读书和有志于投身科学研究的同学们。
导师给了个陌生的课题,怎么办?
很多研究生在刚接触一个布置给自己的研究课题时,大都会因为没有研究基础而产生畏难情绪。这个我有一些体会。
我于2002年初到新加坡国立大学(NUS)做研究生,当时导师给的课题是DNA辅助组装燃料电池催化剂,而我在国内时是做色谱分离的,专业相差很大,课题中的DNA、燃料电池、纳米颗粒等对我都是陌生的词汇,连硼氢化钠做还原剂能提供几个电子都不知道。在我进入实验室的头四个月里,课题毫无头绪,文献也大都读不懂,甚至一度动了找导师换个课题的念头,但仅是动了一下,鉴于更换课题的困难,并没有真的向导师提起,而是硬着头皮继续坚持。
在对课题有了一定的初步了解后,我没有一味纠缠那些当时不懂的东西,而是选择了一个具有相关内容的文献去重复实验。这个过程很有收获,重复实验时发现有时成功,有时失败。经过大约2个月左右的折腾,我不仅弄懂了不成功的原因,也有了自己的理解。在此基础上做了改进后,写出了自己进入实验室的第一篇论文,发表于美国化学会的杂志Langmuir。之后,仿佛像开了挂一样,一切就比较顺利了。
这个经历能和大家分享的建议有两点:
1. 面对一个没有很好基础的研究课题,不能一味裹足不前,可以先读一些书和综述性的文献进行初步了解,然后可尽快从重复一个具有相关性的文献开始,这个过程不仅有助于锻炼动手动脑的能力,也有助于体会和理解课题的要求,从而逐步从外围接近课题的核心直至最后完成这个研究课题。
2. 没有基础也意味着没有束缚,可以不受一些固有观念的限制,大胆尝试的结果说不定会有一些意外发现。正如我发表的那篇Langmuir论文,当时和我合作的是一个刚博士毕业的印度人,我向他请教硼氢化钠作为还原剂如果过量会如何,他答复是没关系,过量的硼氢化钠会自己分解。他的答案大多数情况下是对的,但却不符合我实验观察到的现象。我没有受困于他的理论解释,而是从实验现象出发,进行合理推测,正是不受固有观念束缚,才很快有了一个有意思的结果。
读研不能做自己感兴趣的课题,
怎么办?
如果一个课题自己从小就感兴趣,而又在念研究生时能够选择到,当然是最好了,这样的幸运儿不是没有,但恐怕也不多,更多时候课题的选择都是被动的。
就我自己而言,做学生时刚开始想做细胞培养方面的研究,还读了一些分子生物学的书,但却被要求做了色谱分离,等有了一些理解想继续做色谱方面的研究时,又阴差阳错地选择了生物分子组装纳米材料。因为很多时候选择课题没有自主权,也就无所谓困惑。每一个课题都有它有趣的地方,但碰到瓶颈也几乎是必然的,一帆风顺的课题少之又少,太容易的课题可能早就被选择完了。
我的理解是:碰到瓶颈还是要坚持一下,翻过这个瓶颈可能就是很好的坦途。遇到瓶颈就退缩是个很不好的习惯,更不可取的是以自己的兴趣为理由进行开脱。因为这个坏习惯一旦养成,会不自觉地带入以后的工作和生活中,一旦遇到瓶颈就会以不是自己的兴趣为借口逃避,最后可能什么也做不出。很多课题坚持下来即使达不到开始设定的终点,也会有其它同等重要的发现。
当然,科研选题不能一概而论,如果有很充分的理由和认知知道课题不可行,可以与导师沟通更换课题。
那么多文献要读,怎么办?
阅读文献资料时,自然先要读一下摘要。从摘要内容可大致评估一篇文献的相关性和难度系数,判断是否要继续往下读。
在翻过摘要之后,前言一定要读,好的前言通常包含4部分内容:
研究现状的系统归纳,即某一领域的研究已经发展到的水平;
瓶颈问题的归纳凝练,即还有哪些值得关注的问题没有解决;
作者的解决方案,即作者解决问题的方式,或理论的,或实验的,同时这一部分也可能含有作者获得的一些主要结果;
作者工作可能产生的意义,即作者工作对研究领域的影响,也可能提示一些潜在的研究方向。
另外,实验部分一定要认真读,那里是最可借鉴的。看看作者的方法中有哪些创新的地方,往往会有收获。
至于讨论的部分,可以大致读,但不要纠缠那些不懂的理论。当然,如果作者的工作和你的研究十分相近,你就要认真地去读他的讨论内容。读的时候不要先入为主地相信作者,如果和你的观点不一致时先看自己的实验结果,然后整理自己的思路,很有可能你会发现文献中的观点是不对的。如果有一个疑点想不清楚时,别放弃,但也不要一直纠缠,最好是记下来并不时地想一想,有时候在别的实验上忽然就联系上了。
最后,我建议同学们阅读文献时最好能详细记录,包括作者、文章名、期刊、年代、卷期和起止页码等,就象索引上文献记录一样。这样做倒不是有什么大意义,但在后面写论文时会省去很多时间,典型的“吃苦在前,享受在后”,而且现在有很多软件(比如Endnote)可以帮助做这一类记录。
就自己而言,我愿意带着自己的思考去阅读文献,而不是在读了大量文献之后才开始课题研究,因为那个时候担心自己已经跳不出文献的束缚了,但这个因人而异,希望不会误导刚开始从事科研的研究生。
还有一点,因为研究生有很多实验任务,常需要在读文献与做实验的时间上进行妥善安排,恐怕在理解一个知识点时很难再从最基础的教科书看起。我的体会是做实验和读文献是不能截然分开的,读文献可穿插在做实验的间隙,而不是前后关系。实验上可能会经常碰到一些超出自己知识理解范围的现象,这个时候我通常会借助文献了解这些现象的解释,并以此向外拓展。因为很多实验现象可能彼此孤立,这样从文献获取的很多知识也可能都是不连续的点,但随着向外拓展,彼此重叠就有机会连成一片,成为系统的知识。
不知道实验记录和研究计划,怎么做?
我认为自己有个良好的习惯,就是喜欢记录所做的东西,不仅是见闻、游记、感悟,还包括读书时的心得体会,某个知识点的思考和理解过程,一些基本公式的外延拓展等。我读大学时就曾经从老师布置的一道《化工原理》习题中外延导出一个关于传质单元数和传质单元高度关系的公式,发表在天津大学《化学工业与工程》杂志上。
科研方面,我喜欢做详细的实验记录。下面是一张我在新加坡念书时做的记录,类似的记录我有1700多张,贯穿了我在国外求学时的整个生涯。
作者说:
记录的内容包括要做的实验(实验题目)、用到的原材料(如果某个材料是第一次用,纯度、化学名称和化学式、出处等都会记录得很详细)、实验过程、获取的样品编号和要表征的内容。在记录最后,还有一个简短的remark,用以记录实验中预料之外的现象和相应的讨论。这一点很重要,因为实验中常常有超出预期的现象出现,而对这些现象细致解析可能导致很多有意义的结果。
我做学生时,会把观察到的这些现象记录下来,然后思考一下,看能否在当时的认知内得到解释,或者考虑需不需要另设计一个实验,深入研究一下这个现象。如果当时有很重要的事情做,就暂时放下这个现象,但并不是放弃,等完成主要工作时,再回头考虑这个现象,我的很多工作都是这样派生出来的。
详细实验记录的好处是等到整理论文时,可以很方便地翻看,而无需再去重新整理。另外,实验记录就是忠实记录下实验过程,这个记录过程最好不要有自己想象的内容,否则会给后面重复带来困难,这就要求记录要及时,隔一段时间再靠记忆记录时,难免会因记忆偏差而带来过程的不准确。
这个记录刚开始也许会觉得麻烦,但当记录成为习惯,看着自己厚厚的记录本,会觉得是一种很大的成就。我每离开一个实验室,都有师弟师妹复印我的试验记录,能通过这种方式传承自己的认知,对他人提供帮助,也是一件很让人自豪的事情。
接下来是一些关于研究计划的分享。我在新加坡读书时,导师会间歇地让我们交一个计划或做个报告。出国前我也遇到过类似要求,但更多是应付。我刚进入实验室一个月时交过一个报告(这里有月报告,每个月交一次),初时认为和国内一样,草草写了一个计划便交了上去,结果上午交,下午便被导师叫去,就我报告中要做的内容一条一条地问,诸如“这个实验你打算怎样做”“用到哪些仪器”“可不可以在NUS找到”“预计做到怎样的程度和涉及的表征”等。我大多时候是张口结舌,以后再写报告时就不敢胡乱应付了。
开始我很头疼,可是不久就体会到它的好处。我们考虑得越详尽,在以后安排实验时便越能省掉越多无谓的浪费,而且许多好的科研idea都在思考过程中就产生了。所以,我给研究生的建议是不管导师如何要求,你尽可能考虑得详尽一些,总是好的。
除了这种“长期规划”,我还有每天的短期计划:每一天做完实验并完成记录后,想一下基于今天的结果,明天或接下来几天的研究内容、可能用到的材料、预设的过程、预设之外的应对方案等。有了这个计划,第二天到实验室时就比较从容,不用花很多时间思考“今天要做什么”,工作也能保持高度的连贯性。我做学生时,因为每天都有计划,到实验室时不但不急,还可以浏览一会新闻和娱乐八卦,然后按计划开始工作,不会匆忙且效率很高。
英文不好,怎么办?
我做研究生导师已经差不多15年了,同时也在中国科学院大学授课,接触过各种各样的“好”学生和“坏”学生。但请同学们不要误解,我眼里的学生“好”和“坏”并不涉及人品,也无关智商和情商,并非传统意义上的好和坏。
我理解的“好学生”具有两点特质:
凡事追求自己的上限而不是只满足毕业的下限。比如一个工作能做到90分,绝不只做到89分,与之对应的,能做到60分就不肯做到61分的就是“坏学生”;
有自觉弥补自己短板的动力而不是被驱赶着前进。有的学生很擅长动手,他会很愿意做实验,但就是不愿意花功夫提升自己的写作能力,有的学生有较好的写作能力,他愿意四处挂名合作,就是不肯花功夫提升自己的实验技巧。而“好学生”则不同,他们能够正视自己的不足,在保持强项的前提下,努力弥补自己的短板。
如何成为一个“好学生”,我在英文学习上的例子可以给大家分享。
在天津大学做学生时,我的英文很差,尤其是写作。后面来了一个外教,他要求学生每周都要写一篇作文,主题自己定,类似日记。他对作文长短也没有要求,反正是写了就行,最后成绩也只是数数量,很多同学就随便写写,而我把这个当作提升写作能力的机会,每一篇都尽可能写得长一些,主题涉及足球、围棋、见闻、社会热点讨论等,写完后还要请朋友帮我修改。
这个习惯在那个外教结束教学后仍然保持下来,出国后的读书笔记、实验记录和计划讨论都坚持用英文写。经过长时间努力,写作水平很快便提升上来。颇令我自豪的一件事是进入NUS后,有一个测试非英语国家学生英文水平的考试,就是从给定的题目中选择一个写一篇议论文,我因写得出色被批准免修英文,而那一批入学的几百个学生中也只有十几个获得免修资格。
我们常说,一个木桶能装多少水,是由最短的那一块木板决定的。同理,一个研究生在科研道路上有多成功,也取决于他有多少傍身的本领,并不只限于某一个技能,希望每一个研究生都能努力做一个“好学生”,能通过科研过程的磨练,变得更加自信和坚韧,在每一次激烈的竞争中都能脱颖而出。
研究生有一些兴趣爱好,是好事吗?
我自己有很多兴趣爱好,比如围棋、诗词等,我甚至研究过打呼噜和温度的关系、神经衰弱对睡眠的影响是否具有周期性、植物的生长方向和温度的关系等。我也经常鼓励我的学生培养他们科研之外的兴趣爱好。但却很难说这些兴趣爱好对科研或工作有什么直接的影响。我的理解是有一些兴趣爱好,至少生活不会那么枯燥,这样当科研或工作遇到瓶颈或处于不如意的状态时有一个情绪的排遣渠道,不至于那么苦闷。
如果非要说指导意义,我以诗词为例,刚开始时只是兴趣,写的东西无韵无仄,无病呻吟,慢慢试图提高,追求尽可能表达自己意思的同时满足平仄格律的要求。反映在科研上也是如此,比如一个工作数据是否收集齐全、解释是不是最好、文献阅读有没有重要遗漏、论文用词有没有变化、时态是不是正确、句式是不是有美感等,无形中在各方面都能提高自己。
科研人员最重要的品质,是什么?
在Wiley对科研人员的专访中有一个问题,即“你认为科研人员最重要的品质是什么?”我的回答是好奇心和坚持。
好奇心可作为科研工作者的“生命之光”。没有好奇心,很难对科研工作有发自内心的热爱,自然也就少了从事科学研究的内在驱动,而没有不懈的坚持,恐怕科学研究就只能停留在“好奇”的阶段,难以体会到“解惑”的乐趣,自然也很难在科研上取得成果和成功。
最后,我把一首自己最喜爱的诗分享给正在读书和有志科研的研究生们。原诗没有题目,我自己根据意思添加了一个。我很喜欢这首小诗的最后一句,同时祝愿每一位同学都能在学习工作中有自己的生命之光做指引,在合适的舞台上充分绽放。
My Life to Me (by Thomas Heath)
生命之光
(作者:托马斯×海斯)
What are you dreaming, Soldier,
你有什么梦想,士兵,
What is it you see?
在你眼中什么是希望?
A tall grey Gothic tower,
一座高大灰暗的哥特式教堂
And a linden tree
还有菩提树的阴凉
You speak so sadly, Soldier,
你是如此悲伤,士兵,
Sad and wistfully—
悲伤中透着渴望—
I cannot hear the tower bell
在这深海的涡漩里
In the swirling sea
我听不到教堂的塔铃响
What meaning has it, Soldier,
只是,士兵,菩提树,还有哥特式教堂,
A tower bell, and tree?
何以对你意味深长?
Nothing, nothing—only once
没有什么,没有什么,
It meant my life to me
那只是我生命之光
作者:杨军
作者单位:中国科学院过程工程研究所
4000520066 欢迎批评指正
All Rights Reserved 新浪公司 版权所有