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像Geek一样来记录实验

为什么实验记录本如此重要

对于“”科研的同学,写实验记录和报告是一个必须要养成的科研习惯。然后在国内,很多实验室都把实验记录拉低到了一个十分low的姿态,实验记录本(lab notebook)被塞进了文献总结、会议记录和草稿本云云在内的各种内容,而实验记录和报告往往只是其中的一小部分,不仅如此,其中字迹宛如天书,夹杂着大段大段的重复抄写的实验记录本也不在少数。以这样的方式做研究又有多少权威的信服力,又有能产出多少科研成果呢。归根结底在于我们对于实验记录本的不重视,不仅很多实验室在硬件上没有提供诸如彩色打印机、扫描仪和复印机等常用的办公用品,在软件上,我们也没有一套广泛使用的规范来约束实验记录本的书写,更不用说让实验记录成为专利申请的一种法律依据
而美国的在对于实验记录与管理方面的经验值得我们借鉴,实验记录本不仅属于实验室资产,而且作为记录发明行为的实验记录,是申请专利的基础,具有法律效力。在美国,实验记录本有很大的参考价值,彩色打印的图表,精心绘制的流程图,清晰整洁的笔迹,当实验项目完成后,填写完大纲目录,完全可以像书一样装订成册。各个大学在新生进入实验室之前也会有专门的规范来指导学生进行实验记录,例如Rice Univeristy,MIT等等。得益于科技的发展,和各种组学技术带来了实验对象成倍增加,我们也应该重新审视在实验记录中我们所面对的困难和挑战,因此电子实验记录本(Electronic Lab Notebook)也进入了实验室,通过与传统实验记录本之间互补,我们亦能掌权完整的实验数据。
实验记录完全是以理性思维来对实验过程和结果进行归纳总结,因此我们对实验记录态度亟待转变,而这种态度以Geek精神来标榜再合适不过了。

  

 

怎样是一本好的实验记录本

除了实验记录本身应字迹清晰整洁,内容条理有序,衡量一本好的实验记录本标准应在于能否让实验记录者外的其他人采用相同的仪器、材料和方法重复出一致的实验结果。所以对于实验记录应当充分而详实。除此之外,必须记住的是实验记录本的功能是实验记录和提供初步的实验报告注1,因此,它不该具有草稿会议记录文献总结等实验记录之外的功能,虽然也有人不赞成在实验记录本中放入protocol等内容,但我坚持的原则是一切与实验相关的记录和内容应当完整的在试验记录本中进行记录,尤其是电子实验记录本的引入,记录的内容存在更多可能性,我们完全可以依托于电子实验记录本组建于一个属于你或者你团队的如化合物、基因信息的小型数据库
在打开实验记录本工作前,你也应当记住以下一些原则,这些原则总结于多个大学或讲座中有关于实验记录的规范,应当具有普遍的适用性:
1. 用合适的纸张墨水来进行书写,笔迹清晰整洁;
2. 实验记录本不应当包括实验记录之外的内容;
3. 实验开始前记录实验时间、实验环境等参数;
4. 当实验记录中有错误发生时,不应涂抹,而应当用单横线划掉,必要时添加错误原因,在对电子版的实验记录本进行内容修改时,应用单横线标记字体,同时电子版实验记录本应具有历史内容记录功能;
5. 在一个研究组内的实验记录本的各项内容应遵循统一的格式如,如实验记录应包括实验名称、实验材料等,化合物数据库应包括化合物各项理化信息,购买时间和保质期等。统一的格式有利于在研究组内相互间的交流和管理;
6. 充分利用各种办公工具,,如使用扫描仪将纸质版转化为电子版,方便文件在电脑中进行归档,或使用打印机,将电子版转化为纸质版,并黏附在试验记录本上,以减少重复的抄写工作;
7. 始终记住自己在整个实验流程中要做什么?为什么要做?怎么做?有什么样的结果?能够得到怎么样的结论?下一步怎么做?

 

对于实验记录本你有哪些需求

在这一段中,我们将重新审视我们所希望的实验记录本中应当具有什么样的功能?包括什么样的内容?这些内容应当以怎样的方式来进行记录和管理?而为了满足这些要求,应当有什么样的解决办法

  • 周期性的实验记录

这种类型的实验需要在不同的周期内进行重复的工作,并记录参数,这包括常规的细胞培养、动植物培养、周期性取样。因此需要统一的格式或模板来进行记录,当数据量较少时,显然采用纸质版的实验记录本比较方便,而当数据量较大时;电子版的实验记录本将更为合适,很多情况下,仪器的数据结果都是以excel表或其他表格形式出现,因此这也要求实验记录本能够支持表格编辑,或支持excel表格以附件形式上传。

  • 实验设计

实验设计是实验进行的基础,而实验设计需要大量调研文献,形成实验思路,同时选定不同的实验方法以实现预期目的。由于需要考虑的因素繁多,相比于纸质版,电子版的实验记录本更能胜任此任务。

  • 实验记录

实验应包括预试验和正式实验两个部分。两者的不同之处在于预试验相比于正式实验其实验方法更可能会有多次变动,因此一旦在预试验中得不到满意的结果时就需要及时改变实验条件。对于两种类型的实验记录,可以同时使用纸质和电子版的实验记录本进行记录,纸质版优势在于可以记录第一时间的实验数据,而电子版则更善于形成一份详细的实验记录。但不管如何,对于如下几个内容,两者都不可缺少,包括了:实验名称、实验时间和环境、实验原理、实验目标、实验材料和设备、实验方法、实验过程、实验结果、实验分析和下一步工作,而对于一些已形成的protocol,更应当以电子版本保存,实验需要时再将其打印,没有必要进行重复性的抄写。

  • 小型数据库

各种组学技术的发展,使得研究对象成倍增加,因此需要完全依赖于电子实验记录本,可行的方式是在其中构建小型数据库,包含每一种实验对象,如小分子化合物、蛋白质、基因等的详细信息,而在实验需要时能够通过搜索引擎快速得到,并了解其使用情况。当前的电子实验记录本完全可以满足此要求,若缺乏条件,在excel表中管理此类信息,并通过实验组共享也可以达到类似的效果。

  • 实验灵感

实验灵感稍纵即逝,如果脑子里突然冒出了一个好的想法,不要犹豫,赶紧在记录本上写下来,但我不推荐写在实验记录本上,对于这种跳跃性的思维会打乱实验记录本的有序性,我比较赞成将其和文献总结会议记录实验安排等这类零散的内容写在单独的记录本中,这样对这些内容的查阅也极为方便。

  • 实验数据的输入和输出

这主要是对于硬件的要求,在办公室至少应具有打印机和扫描仪,既能够将电子实验记录本的中带格式的内容或图标打印后装订于纸质版的实验记录本中,也能将纸质实验记录本所画的实验原理图、第一手实验数据电子化,方便存储和管理。

  • 实验数据的共享和保密

当前的科研活动越来越注重团队合作,也有一种思想认为科研活动也当遵循geek精神,充分开放第一手的实验记录,例如Jean-Claude Bradley所倡导的Open notebook science。然后,就当前而言,以项目资金为支撑的多数研究很难在实验组外进行实验数据共享,因此,对于实验记录的保密也是极为重要的。用比较贴切的词语来形容此状态即是“强内聚,低耦合”。

 

如何使用纸质实验记录本

纸质的实验记录本有两种,我们都可以选择,一种是活页的(Loose Leaf),另一种是死页(Bound Leaf)。各有各的优势,活页方便在其中夹入各种实验内容,如实验图表,数据表格等等;而保存良好的死页记录本很少有页面损失,在美国等国家更具有法律效力。在实际使用过程中,我们应当遵循上文所述的原则,注重实验记录本书写的规范,并在第一时间对数据进行完整记录。

 

如何使用电子实验记录本

Nature上曾发表了软文评价了纸质和电子实验记录本的优劣,不可否认,电子实验记录本的时代已经到来。市面上已有多个商业化的电子实验记录本可供选择,这包括PE的E-Notebook,安捷伦的OpenLAB ELN,市场占有率较高的Accelrys ELNlabarchives,国内的环境下咱们也就看看而已,不仅价格较高,我想对于中文的支持也不会太好。开源的实验记录软件已有Institut Curie的Nicolas Carpi所开发的精美的elabftw,而一些笔记记录软件也十分适合用来进行实验记录,如evernote为知笔记,但我认为,本土化的为知笔记的插件更为开源,也更适合用作电子实验记录本。

elabftw

首先介绍一下elabftw,如果你有一台云服务器,那么elabftw的安装十分简单,只需要选择Ubuntu 14.04 ×64,以ssh方式进行连接和登陆,按如下两个步骤即可完成elabftw的基础安装。
第一部开启tmux会话

tmux #如果没有,请按提示安装

第二部输入如下命令即可自动进行安装

wget -qO- http://get.elabftw.net|sh

显示安装成功后,将屏幕上所显示的https网址输入浏览器来访问生成的elabftw网址,注册完成后以管理员身份按此页面进行修改,即可正常使用elabftw实验记录软件。软件注2页面美观,结构完整,搜索引擎高效完全可以满足基本的实验记录要求,同时也可以进行小型数据库的构建,还附带轻量级化学结构绘图软件。elabftw虽然已有中文语言的页面选择,但是不支持文本的中文输出,同时还存在各种bug,需要进一步优化,还需要众多Geek们的共同努力

为知笔记

作为专业的笔记软件,经过几年的发展,为知笔记则要功能强大和完善的多。首先强烈建议下载的wiz客户端,然后我们再根据本文第三部分,在为知笔记中来实现我们所希望的功能。

  • 插件安装

为知笔记的插件完全开源,相比于evernote,减少了使用成本,更让人惊喜的是很多插件功能十分强大,并且是为知笔记所独有的,以下一些插件我觉得是十分必要的,这些插件能够极大的提高工作效率:
1. Markdown插件,Markdown作为一种轻量级标记语言,它优雅而美观,语法易上手,在世界范围内已广受欢迎,拿来做记录再合适不过了。新版的为知笔记已经原生支持Markdown,只需要在文件名后加上后缀.md,即可以以Markdown来标记语言,保存后阅读便可见文字格式。
2. Wiz.Editor.md,相比于神器Vim编辑器,此款插件更上一层楼,不仅能够实时观看所标记的文字,Markdown语法本身也可以在编辑窗口高亮,还有工具栏提醒语句用法。
3. Org-Mode插件,能够支持org-mode、markdown、mathjax渲染,并将样式表也嵌入到导出后的文档,这样可以发布导出后的文档可以保持原来的样式,再另外在用Wiz自带的编辑器或word进一步修饰文档
4. 笔记导出为pdf插件,能直接将Wiz笔记中记录的内容导出为pdf格式
5. 为知助手(webkit),功能强大,可以提供在阅读时可以使用荧光笔功能,任意位置标注文档,评价文档等功能。

  • 笔记模板

对于实验记录和实验设计,应当形成规范化的模板,可以通过为知笔记在新建笔记构建实验记录和实验设计的模板,并通过分享键来创建模板,这样可以在新建笔记中直接采用已建立的笔记模板,减少重复工。

  • 搜索的技巧

为知笔记的搜索功能比较强大,通过文件夹管理,我们不仅可以全局搜索,也可以在指定的文件中搜索,同时给力的还有标签功能,我们应当合理的设置每个实验文档的标签,此外为知笔记中可以分配标签的从属关系,这样可以很方便的通过标签提示将搜索范围降低到某一类别的文档

  • 小型数据库的构建

也许为知笔记在这一方面的能力还是偏弱,但是通过强大的搜索引擎和支持大容量的附件,我们还是可以设置一个小型的数据库,如设置一个有关于化合物的文件夹,再在此文件夹中将每个化合物的有关信息新建在每个独立的笔记中,并通过附件上传一个excel表格来对总体的化合物进行管理。

  • 共享和保密

这一点就不用说了吧,为知笔记的首要目标正是强调团队协作,文件夹的保密和共享功能的优化非常优秀。

  • 数据的输入和输出

通过Org-Mode和pdf插件,我们很容易将实验记录等数据进行输出,新版的为知笔记除了提供附件上传外,还能直接接受手机图片,强大到流泪了。

 

结语

不管工具如何的先进,实验记录的准则始终是忠于实验,并以严谨的态度来进行研究,长期以往,总能出一个不错的成果喽。好了,那就让我们像Geek一样来记录实验吧。

 

注1:对数据结果的详细分析和讨论应另外在完整的试验报告中详细叙述,而实验记录中的分析和讨论是实验进行过程中的第一手资料,不仅应作为完整实验报告的重要参考,还应指导下一步实验的进行。

注2:软件提供DEMO,用户名和密码都为demo

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