研究生如何进行科学实验研究全解

1研究生如何进行科学实验研究北京大学医学部生理学和病理生理学系北京大学第一医院临床医学研究所唐朝枢2一、充分发挥自己的学习主动性和创造能力1.尽快完成观念的转变:从“学生”转变为“科研工作者”从“学习者”转变为“研究者”“探索者”要有理念,有目标,有追求。不仅是职业，而更是事业珍惜研究生阶段的人生历程克服青年学生的一些弱点：①社会责任感不足。②应试教育和就业问题，缺乏对科学研究的激情。③社会的浮躁与急功近利，潜不下心搞学问。32.进行科学思维能力的培养和训练不同思维模式：‘学习型’与‘探索型’不要学用分离:先学习继承后发展创新?为用而学.Readingafteracertainage,divertsthemindtoomuchfromitscreativepursuits.Anymanwhoreadstoomuchanduseshisownbraintoolittlefallsintolazyhabitsofthinking.过了一定年龄阶段后的学习，会太多地转移有利于创造性发挥的精力。任何一个人，如果学习太多，他用大脑进行思考的机会越来越少，进而就会养成懒于思考的习惯。（爱因斯坦）43.明确科学研究的目的:科学研究目的:探索人类认识的未知领域,探索真理.发现新事物，新现象；揭示新规律（阐明规律）；提供新认识(新解释).科研工作者的‘工作目的’….科研的动力：（1）追求真理（好奇心，认死理）(自然科学有无穷魅力)；（2）社会需求（指挥棒）；（3）功利驱使。人类好奇心是科学研究的原动力。5科学研究的创新性:‘新颖性’与‘创造性’.原始创新与科学验证;消化吸收再创新;集成创新.只有金牌没有银牌,只有冠军没有亚军,只有第一没有第二科学不同于技术,无所谓‘研究甚少’,‘填补空白’6•基础研究(波尔象限）：只受知识需求推动，不受实际应用引导的研究活动•应用基础研究（巴斯德象限）：既扩展知识边界，又受应用目的影响的研究•应用研究（爱迪生象限）：应用导向，不寻求对特定科学领域或规律的全面认知•数据积累活动：也有可能开拓新领域7二、注重科研能力的培养不要只盯著为毕业发表论文独立科研工作的基本能力:⑴掌握信息,复习文献的能力⑵科学创新思维能力(3)科学实验设计能力(4)科学实验操作能力(5)科学论文撰写发表能力(6)科学基金申请能力8三.研究生尽快进入角色，开展科学研究--八个步骤(自己要有‘目标和计划’)(一).尽快进入“角色”1)熟悉实验室PI的工作（查文献并浏览）(1~2月,组会作汇报)2)熟悉实验室工作环境与实验操作(要泡实验室;参与师兄姐实验,第一学期(年))3)参加Labmeeting,Journalclub(二).选择课题（“三定”）1)定研究“方向”2)定“领域”所在Lab（导师）固定的3)定“课题”：导师研究生共同讨论制定.既考虑工作需要,也要尊重研究生的兴趣.注重工作的连续性与新领域的开拓.课题难易程度要考虑研究生能力9如何选题---凝练科学问题课题密切联系临床•临床疾病基础研究•临床问题的科学研究•利用临床资源的研究(注意伦理原则）课题不要远离“方向”和“领域”从临床和/或文献中凝练科学问题要有明确的idea选自己感兴趣的课题是否要有重要临床或学术价值（？)--原创与现实价值.研究生是否应成为解决重大科学问题或攀登科学高峰的主力(?)10(三).复习文献，写出综述熟悉程度:⑴方向:一般涉及;基础知识;掌握学科水准;当前重大进展与趋势⑵领域:了解焦点与热点;已/正/将进行的发展课题⑶课题:(全面)历史现状展望;主要研究方法手段按科研定位的需要来复习文献（快速）.“方向”─专业人员水平(大综述）“领域”─专家水平（专论综述）“课题”─No.1专家水平（原著）大量查阅并整理“课题”有关文献，撰写综述（是否发表？）(第一学年/学期）11(四).课题设计1.研究目的（目标）明确（提出科学假说;准备做出什么？）•从临床或文献中找蛛丝马迹（依据）•按自己的学识创新思维，大胆假设•按假说（预想的结论）再从文献或临床找更多依据•打消阴性（否定）结果的顾虑，阴性实验也具有科学价值.(指路标与警示牌)•审定目标(或假说)的科学和/或应用价值(是否值得做?)12问题求解---假说求证•大胆假设，小心求证。宁可“奇思异想”也不可“人云亦云”，甚至宁可‘胡说八道’也不“鹦鹉学舌”（例：相对论，幽门螺旋杆菌）;即使流调、病例观察或病例分析也要有新意,发掘出新东西.•要让理论来指导你的观察；所有的观察结果必须是支持或反对某种观点，否则将毫无用处。Lettheoryguideyourobservations.Allobservationmustbefororagainstsomeviewifitistobeofanyservice.(CharlesDarwin）13提出“圆轨迹”假说逐点证实，论证出是“圆轨迹”从假设的“圆轨迹”上从文献再找出更多依据无中生有；已有求新;新中求深处理创新性强与立论依据充分的关系正确对待阴性结果：‘指示路标与警示路标’14[例]背景：1.炎症细胞产生的新因子（A)在离体呈浓度依赖地促细胞蛋白合成.2.心肌组织表达A因子。立论：1.观察新因子A对心肌细胞的作用及其机制。2：论证A是心肌肥厚发病的新因子。3。论证A是联系炎症反应与心肌肥厚发病的新因子。152.研究内容适当（做什么，编“故事”）•小心求证小题大做深做不要大题小做浅做；“深入”与“全面”矛盾•针对研究目的（假说）决定研究内容•避免研究内容不足以得到预定目的（小于，少于）•避免研究内容超越预定目的（大于，多于）16[例]论证2--A因子是心肌肥厚发病的新因子•疾病过程中A因子动态变化与疾病表现关系•补充外源性A因子对疾病表现的影响•阻断内源性A因子对疾病表现的影响•A因子发挥效应是否通过已知的心肌肥厚因素•A因子效应的细胞分子机制某因素的可能效应某疾病/现象的可能机制173.研究方法正确（怎么做）好的实验设计包括:明确的目标（假说）；严谨的（实验）设计；合理的（技术）路线；可靠的（实验）方法。科研=做实验？实验是解决科学问题的手段方法先进性?是否追求高科技与新技术?18⑴方法选择：目的决定方法选择；实验条件选方法；工作者熟练程度选方法；⑵模型：经典与新建（是否需与人一致或接近）；可行性；模型与分组均适合研究目的为原则(3)工具药和干预措施的选择(4)对照设置(阴，阳），例数(5)严格质控，（repeat,duplicate)19(5)观察指标：多（广）或少（精）好？明确每个指标的原理和意义,避免指标冲突.假设实验全部顺利，所得结果能否达到设计目的？a)背景指标：如证实疾病模型复制成功的指标；反映质控的指标；反映阴性或阳性的对照指标等→必须是肯定的结果(方法要稳定).精,金b)探索性指标:充足,坚实c)前瞻性指标:不要用有争议的方法和指标注意正确运用统计学知识设计实验预期数值的预测.20总体设计的预测评估⑴预期结果阴性或阳性的解释与再证实；审定设计能否达到目标⑵预期结果追踪深入研究的方向和可行性⑶预期结果图表设计（发表是否单薄）⑷预期结果的学术价值和地位（开始撰写论文的Introduction,M&M）21[附]:结束实验后评估（修稿or文章发表or工作深入后）对设计的再评价⑴再升华设计思路⑵扩充实验与深入实验⑶补漏实验阴性结果的意义需确证是阴性起到指路标的作用开拓新领域22进行实验:掌握所观察指标的实验技术，做预实验并取得primarydata并建立操作程序⑴落实每个方法⑵预试成熟，建立程序.不仅用手更要用脑做实验.⑶设计实验记录与观察内容实验记录表；单项归纳表；汇总表指标1No.ControlGroup1Group2123423指标1指标2指标3controlX±SDGroup1Group2汇总表统记学结果：24(五)预试和开题报告(六)正式实验.做好实验记录原始记录本－－－注重原始性，即时记录按时间顺序记录建立分类附件（按测定指标）原始数据的整理－－另设实验数据处理本按测定指标设立数据处理本不得涂改原始数据25正确处理实验结果1.客观、求实——追求真理（揭示本来面目）2.严格进行统计学处理，也需结合专业要求.3.不要刻意追求阳性结果，不要忽视阴性（否定）结果的科学价值。4.正确对待和分析失败的实验不仅用手而要用脑作实验切忌：任意取舍数据；夸大例数；拼凑结果26(七).及时整理结果.撰写论文争取发表.是否急于发表---取决于工作内容投稿,修改回答编辑部问题与补充实验.要SCI,不唯SCI，注重解决科学问题研究生应加强发表论文的能力训练；博后、fellow追求发高IF值（‘亮点’）文章能力；PI追求系列工作文章（‘线’）；大师追求带动学科发展（‘面’）(八).写毕业论文,答辩,毕业.学生要导师“指路”而不是“带路，领路”.导师对学生“授人以渔”而不是“赠人以鱼”2728如何针对课题复习文献站在巨人肩上看世界知识爆炸时代:广博、交叉学科知识广博与深入、专业化间的矛盾比掌握和积累现有知识的能力（当饱学之士）更重要的是应用现有知识解决（探索）新问题的能力。1.按科研（定位）的需要来复习文献不是‘开卷有益‘.〝方向〞─专业人员水平(大综述）“领域”─专家水平（专论综述）“课题”─No.1专家水平（原著）292.文献分类教科书:相关,交叉学科的基础知识书编著(资料性)专著著作(文献性)(方向)(领域)资料性(方向)(领域)文献分类综述文献性(领域,课题)〔生理科学进展〕Originalpaper课题领域(个别)Datapaper快报摘要课题会议汇编自己定位不要变,别被文献牵着走303.如何看文献精读[背诵一两篇]与浏览看懂:⑴问题的提出(Background)⑵目的⑶设计思想与依据⑷研究对象与方法⑸重要结果⑹结论与启示熟悉程度:⑴方向:一般涉及;基础知识;学科水准;当前重大进展与趋势⑵领域:了解焦点与热点;已/正/将进行的课题⑶课题:(全面)历史现状展望主要方法手段31如何阅读（精读）文献(journalclub)•列举创新概念。•列举创新实验手段。•挑选一个最重要的图表。•逻辑结构分析（尝试重新组合数据图表）。•图表艺术与文字风格（列举至少一种新颖的图表与表现形式技巧，尝试重写标题、摘要和结语）。•列举论据不足、矛盾及错误之处。•阅读作者前期和后续同类作品，浏览相关文献背景。•影响力评价（1-10）。•指出若干新的生长点，可做为后续研究。•设计若干新实验。324.如何收集文献⑴检索:重要文献;实验室或学者追踪;确定本学科的重要(核心)期刊⑵分层次收集资料:①课题有关文献;尽可能收集原著/快报;要新,全②本领域非课题文献;新综述,影响大的原著③本方向非本领域文献:经典专著/综述④不同方向相关知识:专著,教科书335.文献整理-建立自己的文献库运用自己专业知识;按照文献的热点与焦点;参照相关综述模式;例TGFβ在肾纤维化中的意义(作用)㈠背景知识①肾纤维化②TGFβ的理化特征③TGFβ的生成与代谢、组织分布等㈡肾纤维化病程中TGFβ的变化①血浆的和肾组织的，蛋白与基因表达②病程中的动态变化与临床病理生理表现的（相关）关系34㈢TGFβ的生物学（肾）效应：整体，器官，细胞及分子效应①外源或刺激内源TGFβ的效应（在正常和疾病条件）②拮抗或促失活的效应㈣TGFβ效应的机理受体及细胞内信号转导机理TGFβ的基因表达和细胞表型改变的机理㈤肾脏疾病的TGFβ高/低表达的机理㈥TGFβ与其他已知肾纤维化因子间的关系（包括遗传易感因素）35㈦TGFβ参与肾纤维化发病的临床意义：诊断，治疗，预防策略此外，常用方法学和技术的整理肾纤维化整体活离体模型；相关细胞的培养；细胞增殖表型转变；胶元测定；TGFβ受体表达与活性检测……。36如何撰写文献综述(一）.目的⑴学科带头人与学科骨干写导向的文献复习(2)科学情报人员写-介绍新知识(3)科研工作人员为选题立项写⑷研究生毕业论文的部分-科研训练文献性与资料性,大综述与小专论37（二）.小专论撰写审定好内容与题目(如上述例子)要有思路，有观