如何做科研實驗設計？
如何做科研或如何科技創新？我覺得這個題目很大，不好講：如果真的要展開的話，很多東西都可以講，比如如何選題，如何做實驗，如何寫文章等等，不是短時間能講完的。並且，很多東西也沒有標準答案，每個老師都會給你講一套他自己做科研的方法，有的也許是泛泛而談，比如要勤奮刻苦、善於觀察等等。這些東西很難取得立竿見影的效果。第三個原因是，學校有很多做科研相當出色的老師，我自己的科研並不是做得最好的。不過，經過長期的訓練，還是有些感想和經驗。我不是教你怎麼做實驗，也不是教你怎麼寫論文，而是大範圍地說些學習和科研的思維方法。
什麼是化學家的人生? 當開花的時候一定要燦爛地開，卑微一點沒有關係；當結果的時候一定要飽滿，小一點沒有關係。就是不要等到結果的季節，花苞尚未含!
戀愛，只能自己參與，別人無法分享。傷痛，只能自己承受，別人無法分擔。知識可以積累，但是知識的芬芳，只能自己去體會。
人生，如果不能快樂渡過，沒有下一次機會。
關於學習
楊振寧認為，一個學者的taste的形成要比style要早一點。如果一位學子大學畢業的時候沒有形成自己的taste，這位學生的發展肯定不樂觀。有一個非常年輕、聰明的學生，來自南京一所著名高校。他雖然很聰明，比如說楊振寧問他幾個量子力學的問題，他都會回答，但楊振寧問他：這些量子力學問題，哪一個你覺得是妙的？他卻講不出來。對他講起來，整個量子力學就像是茫茫一片。楊振寧對於他的看法是：儘管他吸收了很多東西，可是他沒有發展成一個taste。所以楊振寧覺得他的前途發展不是最樂觀，沒有接受。該學生後來進入普林斯頓大學學習。入學時，學校就對新生進行了博士資格考試，該生通過，且通過者僅有一位。立即成了該校教授眼中的“嬌子”，爭相收入門中。後來的發展出乎物理系所有教授的意料。儘管助教工作很出色，幾乎沒有不會的習題，但在研究小組中研究工作總也進不了狀態。在研究小組熱火朝天的氣氛中，他居然三年都產生不了新想法。導師很著急，但也很負責。在第三年末，導師找了一位元電子工程系的教授聯合培養，商量安排一個體力大於智力的博士論文題目，勉強進入了博士論文階段。
因為學一個東西不只是要學到一些知識，學到一些技術上面的特別的方法，而是更要對它的意義有一些瞭解，有一些欣賞。假如一個人在學了量子力學以後，他不覺得其中有的東西是重要的，有的東西是美妙的，有的東西是值得跟人辯論得面紅耳赤而不放手的，那我覺得他對這個東西並沒有學進去。他只是學了很多可以參加考試得很好分數的知識，這不是真正做學問的精神。他沒有把問題裏面基本的價值掌握住。學一個學科，不但要掌握住它們裏面的知識、定理和公理的意義、精神及其重要性，等到你覺得這些東西重要到一個程度時，你才是真正把這些東西吸收進去了。我想一個思考比較成熟的、書念得很好的學生，如果能夠在一個早的時候接觸到一些風格比較合適或者是比較重要的文章，並吸收了它們的精神，這對他將來選擇正確的問題和正確地解決問題的方法會是有很大幫助的。
關於科研：
現在學生可以參加的項目有哪些？全國大學生“挑戰杯”競賽、“中國青少年科技創新獎”， “寶鋼優秀學生獎”，上海市大學生“挑戰杯”競賽，上海市“科創杯”競賽， “上汽教育杯”競賽，上海市陳嘉庚青少年發明獎競賽，還有上海市“市長獎”。學校裏有各種各樣的項目，比如團委科創專案、“挑戰杯”孵化項目、教務處科研專案、學院今年也推出科技成果競賽，為申報學校科研項目做準備。各種項目報名的人很多，但是我時常有些疑惑：有多少人是真正出於科研興趣而申請這些專案，而有多少人是為了評獎學金、保送研究生、簡歷上好看一點而申請的？如果你說你申請了這些計畫，沒有被入選，還能堅持在實驗室做實驗並出了成果，那才是科研的誠心，沒有誠心，科研是不會長久的。和誠心相關的是激情。有激情倒並不是讓大家成天不睡覺做實驗，而是說你要有科研的熱情，有主觀能動性，真正把研究當作你自己喜歡做的事，並且用星雲大師的話說：“做什麼像什麼”。有了這種激情和“做什麼像什麼”的習慣以後，以後無論你做科研還是上臺講課，都能做好。
 做科研除了要有誠心和激情，還要有好正確的思維方法。
學生科研最關鍵的一步是如何找研究課題。但這一步沒法教（不象解題有固定技巧和步驟），只能自己悟。各人會有不同經歷和不同的找課題的辦法。有的人善於找熱點課題；有人找課題全憑興趣和感覺；有人的研究課題主要來源於聽報告和讀論文。我鼓勵年青學子多聽學術報告。你至少可以看一看和欣賞 how the best science is done。聽報告可以啟發你擴展研究方向。有的課題想法來源於與同事閑侃或爭論，有的來源於企業界朋友，有的來源於喝酒，五花八門，也挺好玩的。但很少有那種蘋果掉下來打在腦袋上就發現萬有引力的機會。

大家可以看一些好的論文的引言部分。一個好的科研工作，應該師出有名。什麼理由呢？往往是：某個研究課題非常熱門，對於解決人類什麼問題有重要的理論價值和實用價值，並有可能帶來有重要的社會意義。在文獻中，別人曾經針對這一個問題做了研究，取得了進展，但是還有什麼東西不清楚，或者還有什麼地方不夠完善。因此，現在我們來進行這個研究。我們採用什麼方法，得到了什麼結果，有什麼意義和價值。以上，不但是一篇論文引言的寫法，也體現了做科研選題和表達的思路。假設你遇到業內重要人士，你要把你的研究結果兜售給他，但只有五分鐘時間，你就用這種思路去說。無論你面對來訪的老師，還是參加外國大學面試，都可以用這種思路去描述你的研究。另外，你在做科研的過程中就得很清楚這些，而不能像無頭蒼蠅一樣說不清楚為什麼要做這個課題、這個課題有多重要、別人做了什麼、你做了什麼、你做的有什麼重要價值。
 科研的思維方法就像骨架一樣，事實上每一塊骨頭都可以深入探討。比如關於別人做了什麼，就涉及到文獻閱讀、對比和總結。“太陽底下沒有什麼東西是新的。”也就是說，科學的發展是建立在前人研究工作的基礎上，你的發現，也許是前人的改進，也許推翻了前人的結論，但正是前人鋪墊性的研究，才使你想到了目前所要研究的東西。而前人研究的東西，大多發表在文獻中了。看文獻有幾個功能：首先，你可以知道別人做了什麼，沒有做什麼，還有什麼東西可以做。其次，你可以借鑒別人的方法來研究你要研究的東西。再次，你可以對自己已經得到的資料和結果有更清楚的“上下文”。有時候，你以為你得到的資料是黃金，但是看了文獻，發現你的資料是稻草；還有時候，你以為你的資料是稻草，但讀了文獻，發現你的資料是黃金。最後，看了大量文獻，在寫文章的時候能夠旁徵博引地進行討論，提高論文的學術水準。一篇好的學術論文，不能一廂情願地把資料“傾倒”給讀者，告訴他們你要報導什麼，而要告訴讀者你的工作有什麼意義和價值，和文獻中的結果一致還是不一致，不一致的原因在什麼地方，而這些都離不開研讀大量文獻。以後如果別人問起你的課題，你能脫口而出文獻中誰誰誰做了什麼，他們發現了什麼，那麼別人對你的印象會很深刻，否則，就會給人一種你只是按照導師的吩咐去做實驗而自己對課題沒有概念的感覺。
  除了科研的基本思維，科研具體進展或方案也極其重要。做科研一定要有很清晰的頭腦，在任何時候都能說清楚我要做什麼，或者說我要往哪里走，我現在在什麼地方，我怎樣才能從“這裏”到“那裏”。即目標問題。這個目標可以是搞清楚一個懸而未決的問題，比如研究中國人和非洲人的血緣關係，也可以是一個實際應用的產品，比如使神五、神六發射成功。有了目標以後，如果是大的項目，比如神五、神六，可以進行目標的分解，比如有的人研製發射控制裝置，有的人研究外殼，有的人研究動力系統。對於小的科研專案或者科研點子的實現來說，你可以“跟著感覺走”，但是做科研還沒有入門或者剛入門的人常常會遇到一些問題：有的做著做著，課題就做沒了，或許是因為實驗資料很混亂、自相矛盾，或許是發現別人已經做過了、報導過了，或許是自己東打一槍、西打一槍，心太活，最後沒有一個點子成功。此時就要不斷進行階段性的整理，梳理做了什麼東西、得到什麼結果，還需要做哪些東西才能把這個課題做完整，然後討論完以後，就盯著沒有完成的東西去做。用這個方法做科研、做事，我覺得很有用。
 每個人科研過程都會遇到困境，大家往往只看到本科生發表SCI論文、獲獎這個結果，而忽略了科研的心路歷程和起伏跌宕，讓大家誤以為做科研很簡單，把東西放在儀器上測一下就能發論文、獲得成果。其實，科研不是尋找你已經知道的東西，而是探索你本來不知道的東西。既然是探索，結果往往出乎想像。你也許本來以為你按照這個實驗思路會得到成功的結果，但結果反而失敗了。
 遇到困難怎麼辦呢？首先，靜下心來想一想：得到的資料，哪些是確鑿的，哪些是不靠譜的（比如實驗設計有問題、測試資料時儀器狀態不佳）。研究中遇到的瓶頸，是這個課題額外衍生出來的枝節，還是這個課題的一部分？如果說是額外衍生出來的枝節，能否在以後進行單獨研究？如果說是這個課題的一部分，應該死死頂住，還是象壁虎一樣斷尾求生？其次，科研瓶頸的存在是有原因的，並且可能不只一個原因。如何吃大象？把大象切成一段一段吃。克服科研瓶頸也是一樣，乍一看困難，嚇趴下了，但是找出原因，把它分解為可以解決的片斷，然後分別進攻。當你完成一件事情後，頓時有種愉悅的感覺，這會促使你充滿鬥志地攻克下一個難關。在生活中，有個墨菲定律，就是說你原本以為做一件事情需要花一個月，但實際上花的時間比你想像的多，比如兩、三個月。在科研中也是如此。所以遇到困難不要沮喪，而要把這當作是一種正常的、必經的過程、一個學習、鍛煉的過程。再次，當你在科研中遇到問題的時候，如果你越來越急，會導致忙中出錯。如果這時候你能靜下心來保持充足的睡眠，適當到外面（比如到公園裏）去走走，經過幾天、幾周的冷處理後再來看你研究的東西，也許會有新的視角、新的收穫。一些原本你以為是問題的問題，也許不再是問題了。最後，多向周圍的師兄、師姐、老師討教。
事實上，科研中的學問和經驗遠遠不止這些。以前，本科生只要跟著師兄、師姐做就行了，其實，科研不僅僅是做，而且還是思考、設計、總結。並且，科研還涉及時間、管理、與實驗室成員的相處等。科研工作者除了做好實驗以外，還需要很好的表達溝通能力，比如能夠寫論文、能夠寫項目申請書，能夠作報告，能夠說服評委把獎給你。最後，我想說，科研重在過程，這和心態有關。例如：我曾經對學生的報告進行了打分，並把分數告訴學生。有個學生便來要求加分，我就說：“不要把分數看得太重，如果你能在我的講課和對你報告的點評中收穫什麼，這不是比你加個一、兩分更重要嗎？”我想說的是，在科研上也是一樣的，你參加挑戰杯，當然結果只有兩個：要麼得獎，要麼不得獎。如果得獎，當然皆大歡喜，如果不得獎，也別沮喪，在科研活動中學到的東西，將會很有用。科研不是百米衝刺，而是馬拉松賽跑。並不能象趕時髦似地別人進實驗室，你也進實驗室，別的本科生發SCI論文，你也想立竿見影地發篇SCI論文。如果能在科研實踐中學到科研的技能、方法和思路，那會非常有幫助。
1.科研靠積累。
象倫琴發現X射線那樣憑藉一次簡單觀察就得諾貝爾獎的機會越來越少。更多的科研成果來自於實驗室長期積累。最終實至名歸。做科研不要指望一步登天。設計課題不要好高騖遠。選導師要想好：你是要白手起家，還是要為人作嫁？2.文獻要追蹤。開題時通過查文獻瞭解的情況，到結題的時候可能有很大不同。實驗過程中要注意追蹤。運氣好，你可以得到更多的線索；運氣不好，發現別人搶先了。據此修正你的實驗。寫論文之前一定要重新查一遍文獻。3.記錄要復習。
前面的實驗記錄要經常復習。隨著經驗的增加和認識的提高，你會發現最初的判斷未必正確。4.材料要變質。
隨著時間的推移，有些試劑會降解，有些設備會老化，這導致你在完全按照以前的方法操作後得不到以前的結果。如果某種試劑只是有效量的減少，你需要加大用量。如果變質以後產生了有害的物質，恐怕該換試劑了。如果設備讀數有漂移，就得校正。總之，出了問題要找原因，每一步都要"確切"！否則就是刻舟求劍。5.導師要看清。
導師也是摸著石頭過河。他的想法隨時在變。覺得事情不好，他會轉向。你要擦亮眼睛，看清苗頭，否則會被轉暈。可以適當地引導一下，互動嘛。