如何锻炼科研的基本功
昨天朋友给我发了一个视频,里面说很多博士觉得自己没能从导师那接受系统的科研训练。我觉得这个问题非常有趣,系统的科研训练到底是什么?到底应该如何训练?能不能具体讲清楚。
所谓系统的科研训练就是科研的基本功。在很多人眼里好像是很玄学的东西,有人说做好ppt最重要,有人说会看论文最重要,也有说会水文章最重要。
其实我们从最源头开始讲,科研本身是什么?我认为就是发现问题,解决问题。当然我们处于一个人类社会中,你还需要把你如何发现问题,解决问题的过程告诉别人。因此科研的基本功最基本的三个能力就是:发现问题的能力、解决问题的能力、表达的能力。
如何锻炼发现问题的能力?科学问题就是目前研究同行还没有解决的问题。还没解决的问题基本上从三个途径获取:现有科学文献、与其他科研工作者交流、在实验过程中发现。
具体来说,看科学文献要看前言,前言里作者会围绕自己主题,讨论一下其他同行的工作,并总结出现有研究存在的问题。看上个十几篇前言,横向对比,就能大概知道该方向有什么问题了。
同时可以与其他科研工作者交流,比如带着从前言总结出来的问题与同方向研究人员交流,基本可以明确本方向一些普遍的、难以解决的问题是什么。不过这种大家都知道的、难以解决的问题,往往都是做不出来的。所以我更倾向于与非同方向的研究人员交流。比如如果你是做模拟的,可以与做实验的交流;如果是做实验的,可以和做模拟和做工程的交流。一交流就会发现,你们俩关注的点是完全不一样的。比如做实验的说:我在研究怎么把一个材料的性能从90提高到95,这个问题我想老半天也想不明白。但是做工程的人却打断你:我们不在乎你材料性能是90还是95,我们只需要60的性能,但是需要在应力循环加载环境下保持稳定。这就是需求的不匹配。然后你查文献,发现实验的同行根本没人关心应力循环加载环境下稳定性,只是单纯在性能上往死里卷。好了,这个就是没人做过的问题,和非同行聊上一个小时就找到了。
实验过程中发现问题,就是在具体实验中,发现实验结果与预想的不一样,然后开始琢磨细节、反复验证、学习新的理论。在查文献过程中发现还没有人关注过这个现象,自然也没有人解释。新问题就发现了。
因此对于发现问题来说,可以通过现有科学文献、与其他科研工作者交流、在实验过程中发现。发现问题需要具备的能力是:查找、阅读文献的能力、能与同行或非同行工作者沟通的能力、好奇心、对实验现象的观察/总结能力,当然还有独立思考和提炼问题的能力。
如何锻炼解决问题的能力?对于解决问题的能力,就是具体的操作能力和迭代优化的能力。
具体的操作能力就是做实验、写代码、搭实验平台等相关的能力。对于一个零基础进入实验室的学生来说,可能需要练很多项技能,而且学一项技能肯定不是一两天就练成的。需要反复试错打磨。仅仅是简单的磨样品,即使用最高级的仪器,不同的样品也有不同的窍门。模拟上每一行命令都有不同的注意事项,需要反复试错验证。同时需要与同门老师、师兄师姐经常沟通,他们有好的经验,可以在短时间内告诉你的做法是对还是错的。
当然除了把实验结果做出来后,还需要归纳分析结果、与现有论文比较,如果出问题,或者需要补充,需要在此基础上设计下一轮实验进行优化。因此需要总结、归纳、优化的思维能力。当然也需要与老师、同学交流,讲出你面对的问题和如何解决。他们可能可以提供不一样的见解和一些你之前没发现的问题。
因此对于解决问题来说,需要具备就是具体的操作能力和迭代优化的能力。就是学习提升具体实验水平、对实验结果进行归纳优化,还有与同门讨论来进一步提升。因为东亚人的通病,很多同学羞于开口,不希望把自己的错误展现给其他人看,越来越害怕沟通交流。需要让自己脸皮变厚,有时候自己一两个月解决不了的问题,可能就是别人一句话的事。
如何锻炼表达能力?对于表达能力,就是把你的工作介绍给其他人听:你研究的问题很有意义,你的工作很好地解决了这个问题。具体就是:写论文的能力、做ppt的能力、报告和面对面交流的能力。
这里包含的学问太多,我就简单说最基本的:表达能力的本质就是,让诸多复杂的信息有序化和高级化,尽可能简单的语言来让对方理解的你工作很有意义。比如论文只用最简单的词汇和语句,ppt能一句话总结你的一页内容,当面交流只用一两句话总结你的工作。
总的来说,锻炼科研的基本功就是锻炼发现问题、解决问题和表达能力。发现问题细分为:从现有科学文献、与其他科研工作者交流、在实验过程中发现问题。具体需要的能力为:查找、阅读文献的能力、与同行或非同行工作者沟通的能力、好奇心、对实验现象的观察/总结能力,独立思考和提炼问题的能力。解决问题的能力细分为:具体的操作能力和迭代优化的能力。需要学习提升具体实验水平、对实验结果进行归纳优化,还有与同门讨论来进一步提升。表达能力就是写论文的能力、做ppt的能力、报告和面对面交流的能力。要求让诸多复杂的信息有序化和高级化,最简单的语言将你的工作讲清楚。这就是我认为科研基本功包括的方方面面。也能说明要磨练基本功,确实需要对各方面进行打磨。
好了,上一段已经响应主题了,但看到这里你可能会眼花缭乱:需要锻炼这么多能力,我能系统训练好吗?我什么时候才能练好?我该如何入手?
确实很复杂,但是其实锻炼方法很简单,就是多写多交流。
写,就是将你看文献过程、讨论学习到的知识、技能学习过程、实验结果分析、结果优化方案、最后的论文方方面面记录下来,将思考转化为文字。在这个过程中,你首先得到锻炼的是你的写作表达能力,很多老师抱怨学生中文作文都写不好,那是因为写太少了。其次当你总结归纳的过程中,也会逼着你得大脑思考:是否更准确的提炼论文信息?是否对实验结果观察地足够细致?技能学习过程中是否有遗漏?优化方案是否合理?还有记录下来可以提高你的效率,避免遗忘,比如实验操作流程和总结的经验记录下来,过了一年后重新做的话,如果没有记录那就已经忘得七七八八了,如果有记录,看一看就能想起来了。最后记录还能提升你独立思考的能力,写作是一个很好的锻炼思考能力的过程,可以提炼你的想法,查漏补缺,长期以往你的思考判断能力就上去了。
交流,就是厚着脸皮,抓住任何一个机会和同行交流。将你看的论文、你的实验方案、结果、想法都和他人沟通。在这个过程中你可能可以发现新的课题、可以通过别人的视角找到新的解决方案、通过有经验的人提高你解决问题的效率、让其他人理解你的工作。
多写、多交流,已经涵盖科研基本功的方方面面了,我有意识记录和与人交流大半年,感觉基本功已经差不多,有自己的想法和判断,认为科研上已经入门了。