駱利群院士發表特別評論,本科生如何做好生命科學研究?

2020-11-29 BioArt生物藝術

撰文、編譯 | 鹹姐

責編 | 兮

在科研的領域,與高年級研究生或者博士後相比,本科生或許就像蹣跚學步的娃娃,充滿朝氣、充滿好奇,卻也略顯稚氣。當我們談論生命科學領域的「新生代」時,通常指的都是前者,而往往不自覺地排除了後者。雖然一些成功的科學家從本科就開始進行學術研究了,然而大多數本科生進入實驗室時只是被當成實驗室的「小幫工」,而非真正的科研人員,他們被誤解為沒有足夠的時間投入而不值得給予完整的科研訓練,於是他們努力地做著被安排的重複性的、枯燥的、勞動密集型的工作,慢慢地消耗著他們對科學世界的熱情,等熱情殆盡,或許生物醫學領域就此失去了一位有潛力的科學家,這自然與我們吸引才華橫溢的年輕人投身生物醫學研究的使命背道而馳。

當然,還有一種可能,就是這些本科生最後成為了研究生。那麼,這裡就有一個不容忽視的問題。大部分的本科生主要是由研究生或者博士後(我們暫且稱之為「小導師」)所指導的,這些小導師還處於探索自己的科研道路中,並且缺乏指導經驗,他們的激情、能力、學識和個性,乃至科研習慣,都將深深地影響著被指導的本科生的未來科研之路。萬事開頭難,倘若開頭的指導就存在著問題,那麼這些問題將影響他們整個科研生涯,錯誤的研究習慣和科研思維不僅為他們未來的科研造成阻礙,也會阻止他們成為一個好的導師,從而形成一個惡性循環(圖1,左)

只有投入足夠的時間和精力對本科科研人員進行適當的培訓才能形成科學研究的良性循環(圖1,右),當然,這樣的投入是值得的。首先,它可以吸引有才華和創造性的年輕人投身生物醫學研究,為他們未來的成功打下堅實的基礎;其次,它為小導師提供了一個寶貴的機會,在實驗室大導師的指導下發展教學和激勵技能,從而促進了小導師自身的職業發展和成功;最後,訓練有素的本科生也能為實驗室做出很大貢獻,從而加速實驗室的研究進展。

不論從長遠來看,還是只看眼前利益,似乎給予本科生適當的科研訓練都是百利而無一害的事。那麼,對於導師,尤其是缺乏經驗的小導師來說,要如何更好地指導本科生的科研之路呢?

2020年7月9日,美國史丹福大學的駱利群教授與李介夫博士在Cell上發表評論Nurturing Undergraduate Researchers in Biomedical Sciences通過剖析常見的問題,為研究生以及博士後更好地指導本科生進行科學研究提出了一些建議,當然一些建議也適用於直接指導本科生的有經驗的大導師,同時也為本科生進行科學研究提出了建議,以讓他們為未來的職業生涯做好準備。

同事還是苦力?

態度決定一切。一個好的開頭,取決於我們的態度。雖然每個人的科研生涯都是從最基本的技能開始,並通過無數重複來掌握的,但是,導師們,尤其是新手導師,必須認識到,本科生不是廉價勞動力,應該以科學之美和探索之奇蹟來激勵他們,發現他們的問題,信任他們的能力,並為他們提供類似於研究生的全面科學培訓,而不只是讓他們淪為重複勞動的「工具人」。

萬丈高樓平地起

經驗告訴我們,在科研過程中,如果不知道實驗或方法的原理,本科生乃至所有人都可能在毫無意識的情況下犯錯誤。這種由於缺乏基本知識或合理的假設而導致的錯誤往往最難被發現,並且可能會花費大量時間進行故障排除。因此,在給本科生分配任務之前,小導師應該首先與本科生們充分討論項目的背景、理論依據、科學目標以及關鍵方法的機制,就像與實驗室負責人或顧問委員會的討論那樣。在這樣的討論中,本科生們應該鼓起勇氣,打破砂鍋問到底,直到徹底地解決了心中所有疑問。而導師要展示自己的知識和科學思維,解決他們所有的問題,而不是簡單地發號施令。畢竟,如果一個導師不能說服他們的本科生,那就該重新考慮實驗方向或是反思自己的溝通技能了。只有充分了解每個實驗的原理,本科生才能理解實驗目的,避免實驗過程中的錯誤。

而與此同樣重要的,是對本科生進行實驗設計和項目管理的訓練。他們的實驗室工作通常是由單個實驗來定義的,而不是一個完整的項目。但是如果能給他們一個小項目,讓他們半獨立地完成,在獲得完整的研究技能的同時,會極大地激發本科生的主人翁意識,讓其學會如何解決意外的問題,並且如果項目成功,也會極大地增強他們繼續進行研究的信心。當然,考慮到本科生的課程和社團活動,可能沒有足夠的時間執行一個完整的項目,那麼,小導師們可以定期與本科生討論自己科研項目的進展和目前的困難,同時也包括實驗設計、技術路線的選擇以及對照設置的原因,讓他們不僅參與實驗,還可以了解一個項目的完整歷史。

打好整個框架,地基就是最重要的了。不要因為小導師的成功而讓本科生誤以為成功很容易,卻忽視了成功背後的艱辛和努力,從而導致盲目自信,忽略培養自己紮實的科研技能,而最終埋下了一顆隨時爆炸的定時炸彈。雖然上文提到本科生不應該成為沒有感情地做實驗機器,但是為他們提供紮實的研究技能和實驗技術培訓是避免定時炸彈的必要手段。只有當本科生能夠在沒有導師的情況下完美地完成整個實驗室,才能認為其真正獲得一項技能。也只有當他們熟練地執行一項技術的時候,他們的結果才是可解讀的。

讀萬卷書,行萬裡路

一個在低年級研究生中普遍存在的現象是勤奮、精通多種技術,但視野不夠開闊。一個很大原因在於他們本科階段受到的不均衡訓練——只學技術(因為小導師們的實驗需要幫助)。積累知識,從而對某個領域的大框架做到心中有數,最有效的方法就是閱讀文獻。小導師應該通過對選定的文獻進行徹底剖析,強調每一項實驗對整體發現的貢獻,從而引導學生進入科學文獻的世界。當我們的本科生發現並與我們分享我們自己錯過的重要論文時,難道不是一個充滿喜悅的裡程碑時刻嗎?

同時,本科生應該得到更好的科學交流訓練,有更多的機會展示自己的研究成果,這是對他們努力的認可,並可以鼓勵他們繼續研究之旅。而對於未來成為醫生、律師或者政策制定者的本科生來說,這樣的訓練對於他們更好地理解科學研究的運作方式、更好地與科研人員共事合作都有很大的價值。值得一提的是,其實讓本科生參與實驗室組會也是提高每個人演講技巧的一種非常有效的方法。

此外,參加學術會議、各種學術活動和科研比賽,也是培養本科生科研能力的重要部分。當然,除非是富到流油的課題組,大多數導師是不會輕易負擔一個本科生的類似經費的。那麼,這個時候,就需要來自各種機構和科學協會的支持了。

做好自己

最後,對於本科生,駱利群教授也提出了幾點建議:

1. 理解實驗的原理和方法;

2. 打破砂鍋問到底,直到解決腦海中的每一個難題與疑問;

3. 通過反覆和耐心的實踐掌握技術技能;

4. 學習如何開展和推進一個項目;

5. 練習溝通技巧,公開展示自己的研究發現;

6. 通過閱讀文獻和參加研討會來擴展自己的科學視野。

總之,只有張開雙臂歡迎本科生加入生物醫學研究領域,並通過適當的培訓來培養他們,才可以建立一個擁有蓬勃發展的下一代科學家的更可持續的科學世界。科研要從娃娃抓起,當然,試管還是要刷的,但是記得告訴他們試管刷完有什麼用。

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