为什么我不着急进实验室

首先引用一下 @exoto在知乎的回答吧。

作者:王吧
链接:https://www.zhihu.com/question/50467496/answer/121133401
来源:知乎
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化学科研忌广而浅。
如果想要做科学家,逻辑要严谨,思维要紧密,结合对现代学科发展的广而深的理解,具有对问题的洞察力才是做成功科研的关键能力。这些能力需要在phD阶段进行培养并非本科阶段。所以不要想还没学会走就跑,不现实—你必须要接受这个问题。
本科阶段的科研成就实际上取决于你师兄和老板和项目,这是因为一般本科水平的人,不管读多少(研究生)教材,会多少反应操作,读过多少文献,而并不具有独立思考项目的能力。你在这个阶段做的是“手”而不是“脑”。
本科阶段能做什么呢?
1,熟读高等教材,比如想做有机类科研,请熟读carey高等有机化学,对你所参与的化学科研方向首先具备广但是并不深的认识。。我相信在这个阶段你已经熟悉科研所需英语了,并且对本专业课程相对认真的完成了,具有化学学科一定的理解。这是学会爬的一步
2,在对专业科研具有广而浅的理解之后,你需要实验来把对学科的理论了解转化成实际了解,这是纸上谈兵到小试牛刀的转化过程。这需要你去参与到科研当中去。不要想着我要本科发个大paper,一定要静下心来磨练自己的实验技能,没有“手”,日后“脑”多好也无法完成任务。我觉得这个阶段虽然会可能有文章,但是并不是你original的,所以有成果也不要骄傲。好好听老板和师兄的教诲。在初步科研期间,你会大量接触现代文献,从而对科研领域具有一个广但仍然不深的理解,这是理论层面上你从书本的纸上谈兵逐渐到实际科研里小试牛刀的一步。举例子来说,如果做不对称合成,如果你具有阶段2的层次,你会明确意识到你的第一步不是各种找催化剂,怎么应用到(全)合成里。而是,近到怎么备料,远一点到怎么做HPLC消旋标准样品来找到HPLC拆分条件。怎么做备料(底物合成)才是你第一个需要思考的问题。拿到ee这种结果是你最后的时候需要思考的问题。这期间你还得知道怎么纯化产物,怎么表征产品(需要熟知谱学),给出可以重复的分离产率然后才是走到HPLC拆分确定ee这一步的。
如果你只具备阶段1的能力(纸上谈兵),显然你是无法看见这一步的。这一切是学会走的一步。

3,初步参与科研一段时间后,你技能熟练,阅读过一定现代文献,参与过组会报告,文献报告等。具有一定的报告和学习能力之后,这个时候你可以走到真正的科研里—也即是写研究提议,然后开展原创性工作–这才是科研,是基于前人成果之上(深刻见解),根据严谨的逻辑分析给出新的科研提议。并且深刻知道具体操作上怎么实施。
阶段3要求在2的基础之上,具有训练有素的逻辑思维,需要强大的写作能力,报告能力,论证能力。这是极少本科生能做到的,这是phd期间进行培养的,甚至到PI阶段有些人还在学习提升这些能力。科研就是你对一个新提出的问题要给出合理严谨的实验方案来找出答案,这个实验怎么设计?举个例子Clement最近报道了一个pd催化的烯烃迁移反应,可以把远程烯烃迁移到醇那里从而产生热力学温度的酮/醛,你首先思考的问题是这个反应的机理?他们的假设是1,分子内Pd-H沿着碳链行走(加成双键,还原消除,烯烃-Pd-H异构化,pi插入Pd-H键。。。)2,分子间过程,也即pd催化下,还原了底物,并把所得电子将醇氧化。
怎么区分和证实这个猜想?怎么设计实验?我现在在这里列举clement设计的一个支持假设1的实验:他们设计了一个手性底物2m,如果pd-H爬过C链,那么这个手性中心的对映纯度至少会被侵蚀掉一部分,而实验结果是:
手性底物2m的手性甲基C消旋了,而分子间机理是无法导致这个结果的,这个实验设计巧妙得支持了Pd-H沿着碳链迁移的机理1。

(假装有图)

但是纸面之外,不要忘记2m的制备是一个问题吧?他的不对称合成如何实现(看你文献survey能力了),他的消旋标准样品的制备?(文献survey能力)纯化方法?他的HPLC拆分条件(怎么确定ee?动手能力)等等。。。。纸面上一个ee=97%也是凝结了很多心血的。
这是层面2里要达到的境界。
等你达到境界3的时候才可以说-我会科研了,我可以独立提出观点/假设,并针对我的假设给出合理的,严谨的实验设计去验证假设的合理性,最后如何通过所学的新的知识去扩展应用。这才是科研。

很多人觉得化学类科研是玄学,这是不对的,这种观点是极其肤浅的,很多论文的内在远非纸面几个分子式能体现的。科学是人类之大智的体现,其聪明之处是需要切身投入,深入学习才能理解的。就像我之前说的,一个ee=97%也是需要很多心血才能拿到的。
很多现代体系,比如sharpless不对称双羟基化反应,为什么用那个试剂,那个试剂在那个含量,他的操作是那样的(比如需要剧烈搅拌)。这背后都是科学,是根据现象进行假设(比如加入硫酰胺之后加速了反应的现象),并通过设计实验进行论证(思考下,你如果是sharpless,怎么去验证这个添加剂在机理里的角色?)之后,并结合不断的优化的结果。(这其中精彩的还有sharpless里的3+2还是2+2机理的争论问题。)
这是需要多年逻辑思维训练,实验技能训练才能获得的。绝不是单单的“看过carey”就能解决的这么简单的事情。

回到原题上:怎么做?本科只能打好基础,你现在的层次就是在海拔100米高度(没竞赛的高考生大约50米?),你在问的问题是我怎么爬到近9000米高的珠穆朗玛山顶。我能劝你做的只有从现在开始做好1和2步,先爬个2000米到山低的驻扎营,且认识到山顶离现在的你还有近9000米远的事实。只有知道山外有山才能踏实起来打好基础,只有认识到不足才能提升


今天在知乎上看到了这个提问,觉得挺有意义的,所以擅自转来了。

事实上,我一直就在考虑这个问题。

当然,进实验室做科研是必须的,但是在毫无任何底子的前提下进实验室是低效的。

我很清楚自己的水平,所以我选择多读一些课本。

我认识的一些大神,对于他们而言,他们已有足够的基础去了解、参与科研。

但我也认识一些人,他们连有机也没有学,便跑去了有机化学的课题组。

我不知道他们去干嘛。

好吧,也许他们确实会学习到过柱子之类的技能。

实验毕竟是科研的重要一环。

但是,我们连基础的有机实验也没做过啊。

对于科研,要有热心;他们有。

但是科研不仅仅需要热心。

我没有资格对别人品头论足,但总之这是我的态度。

无所谓吧,当他们在路上奔波时,我不如多看几本书。

7 thoughts on “为什么我不着急进实验室”

  1. 在具备了一定能力后再进行作业 非常谨慎的做法
    但这与我的习惯有些冲突了….
    个人认为与其灌输大量知识让其对即将要面对的事有一个系统的了解 还不如让其直接在实践中成长 毕竟汲取书面知识永远无法知道自己成长到了哪一步 仅靠前人的经验并不能断定自己在这个阶段就具备了相等的能力
    也许我这是鲁莽 不负责任的想法 实验室不是儿戏的场所 不具备一定基础地乱来会产生不必要的危险
    虽然这么说很不负责任 但我还只是个孩子( ‘ч’ )
    是的 不明所以….

  2. 你好,偶然间闯进了您的站点。
    e神的那个答案之前也看过了,但是现在想来我并不认同他的看法。
    我觉得化学是一门实验学科。虽然做实验之前最基础的化学理论还是要清楚的,但是如果单纯只是从文献甚至学习知识而不做实验的话,对这门学科的认识肯定是不完善的。比如如果你学的是有机化学,上面说到的过柱子提纯是必然要考虑到的问题(过不开甚至要爬大板,或者prep-HPLC)。如果只是单纯原始文献或者某本高等有机教科书上读到了这一部分,那么对这个问题的认识肯定是不完善的,你甚至想不到一个看起来很简单的某个偶联反应实际上做起来的坑竟然那么大(我自己对此深有体会,而且我不认为我的实验技能不达标……)。
    或者说其他学科的学习方法大多也是类似的吧,不是说通读菲赫金哥尔茨的微积分学教程,理解了里面所有的证明以后才能用微积分解决物理问题,也不是必须先通读并理解Thinking in Java以后才能写出一个小项目。边学边做,做时遇到问题再主动学习的效果应该是比单纯啃一本大部头,什么也不干的效果是更好的。
    “一个人喜欢读书,读了一辈子,无所不通,这时候要做任何工作都可以,他的产能到了极致,但是,他老了,即便每天产出大量的东西也不能维持多久了,一辈子的产量并没有多少。
    另一个人直接工作,忙,天天在机器旁日复一日,做了一辈子,没时间学习和进修,可以想象,产量能有多大呢。
    人的一生,要锻炼产能,也要及时产出,引擎要转,也要停下来加油,这两者平衡的越好,你的贡献和产量就会越大。如果钻研的东西和产能目标(或者说近期的产能目标)无关的话,要舍得放手。”

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