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谈科学论文之写作

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1.科学论文哪一部分最难写
几年前曾应约给材料系低年级博士生做过一次关于科学论文写作的讲座。其后一直想找机会好好整理一下讲义,无奈总是俗务不断,难以提笔。最近正好杂事略少一些,故下决心将其整理成文,希望能对研究生朋友们有所帮助。
我的讲座从提问开始,第一问是“何谓科学论文?其从结构上讲应包括哪些部分?”尽管各位同学对何谓科学论文认识各异,但对其基本结构还是有大致统一的答案。科学论文从结构上讲,无非包括标题(偶然也用副标题)、作者姓名与所属单位、摘要、关键词、分类代码、前言、实验方法(或理论分析与计算方法)、结果与讨论、结论、致谢、以及参考文献等部分,有时有附录;而主要部分当然是标题、摘要、前言、实验方法(或理论分析与计算方法)、结果与讨论、以及结论。
我的第二问是“在科学论文的上述构成部分中,哪一部分最难写?”结果不出我所料,回答分歧颇大,但有一点很一致,即只有极少同学回答“前言最难写”。由于听课者多为低年级博士生,如此回答,也属正常。我接下来的问题是“你们所读到的期刊中,有哪些期刊之前言通常较长而充实”。回答还算令人满意,与材料科学相关的期刊中,大家举出前言通常较长而充实的期刊有:Phys. Rev. B、Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、Chem. Mater.、Appl. Phys. Lett.、J. Appl. Phys.、Acta Mater.、J. Am. Ceram. Soc.、J. Mater. Res.等影响较大的期刊; 而列举的前言通常较短者主要是一些影响相对较小的期刊。这一来,有同学开始思考了。我顺势介绍了许多高年级同学写科学论文时的烦恼-前言部分怎么也写不满意,有时甚至不知如何写是好。积我近二十年之经验,给研究生改论文最头疼的部分也是前言。有同学误以为前言无非是个引子、是无关紧要的;更多同学知道前言之重要,可就是不知如何去写好;有同学往往将其它部分写好了,最后回头来凑前言,其效果可想而知。鉴于前言之难写,我教研究生写论文主要采用三种模式:1)第一篇论文我执笔(当然第二篇就全靠他们自己了),教他们如何整理数据、然后让他们看我如何写;2)教他们如何整理数据、帮其整理出提纲或进一步给写出摘要与前言,然后让他们自己写其它部分;3)与他们一道整理思路,然后全部让他们自己写。当然,后一种模式只适合于高年级研究生;而第一种模式主要适用于自身对论文写作尚缺乏信心之同学或非常重要之结果。
造成科学论文前言写不好的关键原因,还是在于不能正确理解前言在科学论文中的重要作用与地位。科学论文之前言所需回答的问题主要应包括:研究背景(科学或技术)、现状与问题、动机(欲解决之课题或欲达到之目的)、必要性(哪些关键课题有待解决,哪些方面有待突破,或哪些新材料、新效应、新功能以及新应用需要探索,哪些关键技术需要开发等)、正当性(含创新性)、与可行性等。我以为,只要在前言中清楚地回答了上述问题,一篇好的科学论文就有了基本保障。
科学论文前言之撰写,其实应始于研究课题之灵感产生与研究方案构思阶段。其中,平时之文献积累或有意识之文献调研,都是这些工作的基础。而科学论文前言所需回答的主要问题,无不需要认真的文献研读。因此,参考文献之引用一定是论文正式写作前就确定好的,而不能先写好论文再来补参考文献。参考文献之恰当引用,对于一篇论文的质量其实是非常重要。
此外,尽管每个人之行文风格可以千姿百态;或婉转或明快,或优雅或诙谐,或严谨或平实。然科学论文毕竟不同于文学作品,其最讲究明快、严谨与准确。科学论文之前言一般应该开门见山、直奔主题,而忌讳绕来绕去。
总之,凡是开头难。前言写不好,后面之写作将满是艰难曲折;而前言写好了,后面写起来便是一马平川。
2.也谈实验方法之准确描述
    在一篇科学论文中,继前言部分阐述清楚研究背静、现状与问题、动机、必要性、正当性与可行性之后,一般应接着介绍实验方法(或计算方法、理论方法)。相对而言,此部分之写作的确较为容易,但仍有一些问题不容忽视。这里,以陶瓷材料类科学论文为例,着重讨论实验方法之准确描述。
陶瓷材料类科学论文的实验方法部分需要清晰准确地介绍材料制备、结构表征与性能评价等方案与手段。材料制备部分需要交代清楚原料(名称、纯度、甚至生产厂家)、合成方法(固相反应法、液相法或气相法)及合成条件(温度、压力、气氛、时间等)、成型方法(单轴压力成型、冷等静压成型、注塑成型、气相沉积、旋涂等)及条件(压力等)、以及烧结或热处理条件(温度、气氛、时间等)。当然,块体陶瓷与薄膜之制备方法之描述方式是有区别的。结构表征部分需要交代清楚表征手段(设备名称、型号、生产厂家、产地)与实验条件(如TEM的加速电压等)、以及结构表征样品的制备方法与条件。而性能评价部分则应交代清楚评价手段(设备名称、型号、生产厂家、产地)与条件、以及性能评价用样品的制备方法与条件(如压电陶瓷的电极制备、极化处理条件等)。而对于特殊的制备、表征与评价方法或方案需要更详细的介绍。
实验方法的准确描述对于一篇科学论文有着两方面的重要意义。首先,其清楚地给出了有关实验结果与结论是在何种背景与条件下得出的,可以作为判断相关实验结果与结论是否合理的基础;当然也可以据此给出相关规律的适用范围。其次,当不同小组的类似研究得出明显不同结果时,可以通过实验方法的仔细比较追寻这种差异的根源,进而加深有关理解与认识。
而关于实验方法部分的写作,要点在于简洁、清楚与准确。常出现的问题主要有:1)过分笼统; 2)流水帐; 3)相关论文实验方法之直接复制;4)语言表述含混等。过分笼统的问题主要出现在偏物理类的期刊,典型的例子如, “The samples were prepared by a routine ceramic process”;而对于原料之笼统描述则是通病,其中包括故意模糊等问题。而流水帐式的描述最容易出现在学位论文中,不少学位论文中常出现类似“原料:xx、xx、xx;反应条件:xx oC、空气中、xx小时”等描述。将自己先前之相关论文实验方法部分直接复制后略作修改的方式可能比较流行,然若不小心谨慎、非常容易因此酿成大错。例如,若将两种结构式类似却性能差异显著的材料之实验方法部分直接拷贝,而又忘了确认两者之差异,其结果就是张冠李戴,最后闹出天大笑话、甚至导致造假之虞。语言表述方面的问题在中文论文中尤为突出,其原因主要似乎在于中文没有被动语态。本人在研究生面谈中多次做过简单的语言测试,即将材料与制备条件给出,让他们分别用简洁的汉语与英语造句、以准确地描述出该实验条件。结果汉语让人满意的同学大约只有30%、而英语让人满意的同学约有40%。例如,我给出氧化铝陶瓷烧结实验的条件:1600oC、大气、3小时,请同学们分别用简洁的汉语与英语描述该实验条件。结果,每次都只有少数同学能造出类似“于1600oC、大气中烧结3小时,制备出氧化铝陶瓷”的句子,大部分同学往往迷茫与“我们……”之类的句子中,虽未必为错,但显然不适合科学论文之表述。而由于有被动语态之便,更多同学能给出“Alumina ceramics were sintered at 1600oC in air for 3 hours”之表述。可见,英语在科学表述中还是有优势的。
以上分析虽以陶瓷材料为例,其结论完全可以推广至实验科学其它领域之论文。总之,实验方法虽为相对容易写作之部分,然还是需要认真对待,不可马虎。只有正确认识该部分在科学论文中的重要地位、尽量避免上述问题与不足,才能简洁、清晰与准确地写好实验方法部分,从而保证整篇科学论文的质量与水平。
3.规律、图象、证据与模型
结果与讨论部分无疑是一篇科学论文的躯干与核心,作者应该在此部分清楚阐述主要研究结果、基本变化规律及其分析。由于结果与讨论部分在整篇科学论文中举足轻重的地位,其写作十分考究,往往需要特别用心才能真正写好。
首先,作者必须是在充分分析与理解相关数据、并已总结出有关变化规律的基础上才开始动笔的。作者写作此部分的过程中,应将经整理的图表与照片之功效发挥到极致,自如地陈述有关论据,进而揭示出相关变化规律,并在此基础上讨论为什么存在上述规律,进一步得出相关推论等。上述几点乃是结果与讨论部分写作之基本要求。而对于一篇高水平的科学论文,仅有这些是远远不够的,必须在此基础上构筑有关变化规律的物理图象并给出其微结构证据或理论依据。而对于一项完美的工作,则还应在此基础上,总结出相关变化规律的数学模型。
作者阐述的应该是一套完整的思想,而非零碎的结果,切忌零散实验结果的简单堆砌。这一点正是科学论文与实验报告或研究笔记的本质区别。实验结果整理与数据处理等直接关系到能否得出清楚的变化规律。而其物理图象之构筑以及结构与微结构证据之寻找,也在很大程度上取决于实验数据的整理与分析。往往是在得出基本的变化规律后,试图构筑基本的物理图象,进而寻找结构与微结构证据。而寻找结构与微结构证据的过程,往往牵涉到进一步的补充实验。如果作者能在一篇论文中清楚地阐述相应变化规律,并构筑出其清晰的物理图象,给出充分的结构与微结构证据,即可写出一篇高水平的科学论文。若能进而提出相关规律的数学模型,则可达到科学论文之最高境界。这种数学模型可以是定量的、也可以是半定量的。诚然,由于不同研究课题性质不同、所处发展阶段也各异,不能要求每一篇科学论文都达到这种最高境界。对于大部分科学论文而言,"未必最好,但求更好"也许是恰当的目标。
总之,写好一篇科学论文的结果与讨论部分之关键,乃是如何总结出相关变化规律,构筑其物理图象、并给出其结构与微结构证据。若能进而总结出相关变化规律的数学模型,则为最高境界。不过,最高境界值得追求,却不可勉强。
4.面孔与灵魂
    标题、摘要与结论对于一篇科学论文无疑有着标志性意义,可以说其相当于科学论文的面孔与灵魂,应从"形"与"神"两方面给出该论文的概要。这些部分之写作最能考验作者语言驾驭能力,而其水平高低直接影响到一篇科学论文能否发表、能否引起众多读者关注、能否被广泛收录、以及能否产生深远影响等。标题、摘要与结论尤其讲究语言之简洁、清晰与准确。虽不完全需要象古诗词那样“炼字”,然“炼词”或“炼句”则是必须之基本功。
科学论文之标题应该用最浓缩、最简练的词组、短语或句子,清晰、准确地表述整篇论文所欲表达的根本信息。一般来说,能用词组则不用短语,能用短语则不用句子。科学论文之标题也存在“形体美”的问题,忌讳用含混不清的字与词,更忌讳有“赘肉 ”、即多余的字与词。例如,经常见到的“关于……的研究”或“关于……的调查”(Study on …; or Investigation on …)等标题就存在着明显的“赘肉 ”,科学论文肯定是关于有关“研究”与“调查”的,在标题中出现类似文字纯属多余。而人文科学论文中流行的“……之浅议”以及“……初探”等,用在科学论文的标题中也是不合适的。此外,在英文论文之标题中,冠词与定冠词一般也应省略。古诗词的“炼字”工夫在这里很有借鉴意义。同时,科学论文标题还应尽量避免千篇一律,应体现一定的个性。
摘要部分应简洁、清晰、准确地浓缩整篇科学论文,一般应包括在什么动机下做了哪些研究,得出哪些结论与规律,有何重要科学或实际意义。对于应用了特殊实验技术的工作,还应提及该技术。而结论部分既应与摘要部分呼应,也应有所区别。其主要概述得到的重要结论与规律及其重要科学或实际意义,而无须涉及研究动机与研究内容。此外,虽不象标题那般突出,摘要与结论部分也十分讲究语言之简练。不可将引言及结果与讨论部分的相关内容照搬,而必须进行浓缩与提炼。应将整个研究工作之闪光点、以最恰当的方式在摘要与结论中突显出来。
总之,标题、摘要与结论乃是最能反映一篇科学论文价值的关键部分。一篇高水平科学论文之标题、摘要与结论部分应将相关研究成果的核心与闪光点用最简洁的语言表现得淋漓尽致,从而充分彰显该研究之科学或实际意义,最终达到传播相关学术思想与成果的目的。洁净的面孔、炯炯的眼神与睿智的灵魂之完美展现,应该是一篇科学论文标题、摘要与结论部分写作的最高境界。
5.细节与科学美学
一篇科学论文能否被接受发表、能否吸引众多读者关注并最终产生广泛与深远的影响,其实并不仅仅取决于该研究的科学与实际价值,其写作水平有时甚至起到生死悠关的作用。除了前面所述各主要部分的写作外,一些关键细节以及“科学美学”也是不容忽视的。
首先,科学论文所用的图表一定要符合“科学美学”的基本原理-简洁就是美。所有图表应是阐述相关规律所必不可少,无关紧要的图表不应放进科学论文中。图表之绘制及编排应以清晰、准确地突显相关规律为最高原则,而比例尺选取、相关文字与符号标注等都必须同时满足准确清晰与简洁美观的要求。值得注意的是,千万不能无视甚至故意掩盖一些细微而暂时无法解释的信息,例如XRD谱中微弱第二相的衍射峰等。
其次,科学论文之用词也不应违背“科学美学”的基本原理-简洁就是美。原则上不宜有似是而非、棱模两可、可有可无之词。例如,“It is observed that …”,“It can be seen from the figures that…”,“这也许是因为…或…”等等。在前两个例子中,仅用that后面的句子即可清楚地表现有关意思,“It is observed that”与“It can be seen from the figures that”纯属多余。此外,还应尽量避免“dramatic”、“extremely”等极端或感情色彩强烈之词。而国人偏爱之“首次”、“第一次”、“填补…空白”、以及“国际领先”或“国际先进”云云,其实应为科学论文用词之大忌。其道理,祖先早已道得十分透彻:“文无第一、武无第二”。
科学论文另一关键细节可推参考文献之引用。参考文献之引用主要有如下目的:1)阐述研究背景、现状与问题、必要性、正当性、以及可行性等;2)实验或理论方法(含公式)、以及某一学说之引用;3)与他人数据之比较;以及4)借鉴他人对某种现象或某一规律的解释。不可为引用而引用,也不可漏过关键文献。文献引用不当,不仅会使整篇论文水平打折,而且会直接影响一篇论文能否顺利通过评审。
为了保证论文本身的简洁、而又不失完整性,有些补充信息可以附录的形式出现。附录可以包括补充实验数据(如详细的晶体结构数据等)、所依据的理论或公式、计算程序、以及特殊实验方法等。数量单位也是科学论文中往往容易出错的细节,其主要表现为单位的统一问题。此外,数据之有效位数也往往被忽视,有时难免闹出笑话,甚至招致不必要的误解。
致谢部分常被人忽视,然对于一篇高水平的科学论文,其致谢部分是有考究的。首先,应清楚标注所受项目资助信息(包括项目编号)。值得注意的是,过多标注与论文无直接关系的资助至少是无益的。其次,应对协助某部分实验(特别是分析与测试)的个人与单位表示真挚的感谢。而对于曾给该工作以重要建议与有益讨论(包括批评)、而又不在该论文署名的个人表示敬意,也是该部分的重要功能。从致谢部分往往可以某种程度上窥见作者的治学态度与待人方式。
一个仪表整洁、举止得体、谈吐风趣、自信优雅、风度翩翩的人一定更能获得众人的好感与信任。同理,一篇科学论文只有做到裁剪得体、图表清晰、文笔流畅、描述准确、简洁明快、分析有据、结论可信,才能顺利通过审稿、获得发表,并最终吸引众多读者、产生广泛与深远的影响。
至此,本系列讲座已全部结束,谢谢诸位热情关注与耐心阅读。希望本讲座给诸位带来些许有益启示,并祝诸位享受科学、享受生活。
(本文根据长江学者、浙江大学材料系陈湘明教授关于科学论文写作的讲座整理而成,最初发布于陈教授博客。)
 

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