问题

如何写好SCI论文中的Materials and Methods(材料与方法)?

回答
写好SCI论文中的“Materials and Methods”(材料与方法)部分,就像为你的科学发现搭建一座坚实可靠的桥梁。它不只是记录你做了什么,更是让读者能够完全理解、验证,甚至重复你的研究的关键。 这是一个严谨、清晰且极具说服力的章节,需要你在文字的每一个细节中都展现出科学家的严谨态度。

让我来为你一一拆解,如何在“Materials and Methods”这个关键部分下足功夫,让它闪耀光芒,而绝非呆板的流水账:

核心目标:清晰、完整、可重复性

记住,这是整个章节的灵魂。读者读完这部分,应该能:

1. 理解你的研究是如何进行的: 他们需要知道你用了什么工具、材料,以及你是如何操作的。
2. 评估你研究的可靠性: 你的方法是否科学、严谨,是否能支持你的结论?
3. 重复你的实验: 这是科学进步的基石。如果有人想验证你的结果,他们必须能够重现你的实验过程。

结构是骨架,细节是血肉

一个条理清晰的“Materials and Methods”部分通常包含以下几个核心要素,并围绕它们展开:

1. 实验设计 (Experimental Design) – 你的全局战略

研究类型: 首先明确你研究的类型。是回顾性研究(retrospective study)、前瞻性研究(prospective study)、随机对照试验(randomized controlled trial, RCT)、队列研究(cohort study)、病例对照研究(casecontrol study)还是其他?简短说明研究设计的关键特征。
研究对象/样本:
来源: 你的样本是从哪里来的?是人体、动物、植物、细胞系、微生物、化学物质还是其他?如果是从特定供应商购买的,请务必注明供应商名称和地点(国家)。
选择标准: 你是如何选择研究对象的?描述纳入(inclusion criteria)和排除标准(exclusion criteria)。这对于保证样本的代表性和研究的严谨性至关重要。例如,如果是人体研究,要说明年龄范围、性别比例、健康状况要求等。如果是细胞实验,要说明细胞株名称、代数(passaging number)、培养条件等。
分组: 如果有对照组和实验组,要清晰说明分组的依据和方法。例如,“研究对象被随机分配到实验组(接受新疗法)或对照组(接受标准疗法)。”
样本量 (Sample Size): 如果你的研究涉及统计学分析,通常需要提供样本量计算的依据或结果,说明样本量是如何确定的,以确保统计效力。即使没有专门的样本量计算,也要如实说明你实际使用的样本量。
伦理审批 (Ethical Approval): 对于涉及人体或动物的研究,这是必须要提及的。
机构审查委员会 (IRB) 或伦理委员会 (Ethics Committee) 的批准: 说明你的研究方案是否经过了相关伦理委员会的审查和批准,并提供批准文号(approval number)。
知情同意 (Informed Consent): 对于人体研究,要说明是否获得了研究对象的知情同意,以及是如何获得的(书面或口头)。
动物福利: 对于动物研究,要说明是否遵循了相关的动物福利指南,以及是如何进行动物饲养和实验操作的。

2. 材料 (Materials) – 你使用的“武器”

这部分列出你实验中使用的所有关键材料、试剂、仪器、软件等。要足够具体,让同行能够找到并使用相同或类似的材料。

试剂和化学品 (Reagents and Chemicals):
名称和纯度: 列出所有使用的试剂名称,并注明其纯度或等级(如:分析纯 (AR)、化学纯 (CP)、高纯度 (high purity))。
供应商: 至关重要! 必须注明试剂的生产厂家(公司名称)和所在地(国家)。例如,“SDSPAGE上样缓冲液 (5×) 从上海生工合成生物学有限公司(中国上海)购买。”
关键缓冲液和培养基的配制: 如果你自己配制了关键的缓冲液或培养基,要清晰说明配制方法,包括所有组分的浓度和来源。
仪器设备 (Instruments and Equipment):
设备名称和型号: 列出所有关键的仪器设备,并注明型号。
制造商和所在地: 同样重要! 必须注明仪器的生产厂家(公司名称)和所在地(国家)。例如,“酶标仪 (Model: SpectraMax M5) 由赛默飞世尔科技(美国加州)提供。”
关键设置: 对于需要特定参数设置的仪器,要说明关键的设置,如离心机的转速和时间、PCR仪的循环参数、光谱仪的扫描范围和分辨率等。
软件 (Software):
名称、版本和开发者: 列出所有用于数据分析、图像处理或模拟的软件,并注明版本号和开发者(公司或研究机构)。例如,“数据分析使用GraphPad Prism 9.0 (GraphPad Software, USA)。”
生物信息学工具: 如果使用特定的数据库或生物信息学工具,要说明其名称、版本和链接(如果可能)。
生物材料 (Biological Materials):
细胞系: 如上所述,注明细胞株名称(ATCC, ECACC等来源)、培养条件(培养基、血清、生长因子、温度、CO2浓度、湿度)。
菌株: 如果是微生物研究,注明菌株名称、分类信息,以及培养条件(培养基、温度、厌氧/好氧)。
DNA/RNA/蛋白质: 说明来源(人工合成、酶切产物等)、序列信息(如果重要)以及纯化方法。
抗体: 非常重要! 注明抗体名称、物种特异性、克隆号(如果是单克隆抗体)、稀释度、供应商(公司名称和所在地)。对于一抗,最好能提及验证方法。
其他: 任何其他影响研究的关键材料,如特定的实验耗材(微孔板、离心管等),也需要提及。

3. 方法 (Methods) – 你的“操作指南”

这是整个部分的重头戏,需要清晰、有序地描述你如何进行实验。

时间顺序或逻辑顺序: 方法的描述通常按照实验进行的时间顺序,或者按照逻辑分组进行。
清晰的子标题: 使用清晰的子标题将不同的实验步骤或技术分开,便于读者查找和理解。例如:“样本收集”、“细胞培养”、“RNA提取”、“Western Blot”、“数据分析”等。
描述细节:
操作步骤: 描述具体的实验步骤,使用清晰、简洁的语言。避免使用模糊的词语。例如,不要说“加入适量溶液”,而是说“加入100 μL的溶液A”。
关键参数: 详细说明关键的操作参数。例如,孵育时间、反应温度、溶剂体积、浓度、pH值、晃动速度等。
重复性: 说明实验是否重复进行,以及重复的次数。例如,“所有实验均重复三次独立进行。”
对照组和实验组的区别: 如果有对照组,要明确说明它们与实验组的差别是什么。
质控措施: 说明你在实验过程中采取了哪些质控措施来保证结果的准确性,例如使用标准品、阴性对照、阳性对照等。
数据采集: 描述你是如何收集数据的,使用什么仪器,以及数据的格式。
参考已发表的方法: 如果你使用的是已发表的标准方法,可以直接引用文献,但仍需简要说明关键的步骤和参数是否与原文一致,或者进行了哪些修改。例如,“RNA提取按照TRIzol试剂(Invitrogen,美国)说明书进行,但优化了裂解时间和离心参数。” 切忌直接复制粘贴别人的方法部分! 要用自己的话重新组织和描述。
统计分析方法 (Statistical Analysis):
明确说明使用了哪些统计学方法: 例如,t检验(ttest)、方差分析(ANOVA)、卡方检验(chisquare test)、回归分析(regression analysis)等。
软件和参数: 说明用于统计分析的软件(如上文提及的),以及使用的具体统计检验的名称。
显著性水平: 说明你设定的统计学显著性水平(p值),通常是 p < 0.05。
数据表示: 说明数据是以平均值±标准差 (mean ± standard deviation, SD) 还是平均值±标准误 (mean ± standard error of the mean, SEM) 表示,以及如何表示误差。

写作技巧与注意事项:

使用过去时态和被动语态(常用): “Materials and Methods”部分通常使用过去时态(表明已经完成的操作)和被动语态(强调操作本身而非操作者)。例如,“样品被收集”(Samples were collected),“溶液被稀释至1 μg/μL”(The solution was diluted to 1 μg/μL)。当然,也可以使用主动语态,但需保持一致。
逻辑清晰,层次分明: 利用小标题、段落和列表来组织信息,确保读者能轻松跟随你的思路。
精确性是王道: 每一个数值、每一个名称、每一个步骤都必须是精确无误的。
避免模糊不清的描述: “适量”、“少量”、“快速搅拌”等词语都应该被替换成具体的数值或描述。
力求简洁但不可省略: 既要做到信息完整,又要避免不必要的冗余。每一句话都应该有其存在的价值。
审阅与核对: 在提交论文之前,务必仔细审阅“Materials and Methods”部分,最好请一位不熟悉你实验的同事来阅读,看他们是否能理解并重复你的实验。
与你的研究问题和结果呼应: 方法的选择应该直接服务于你的研究问题,并且能够产生支持你结论的数据。审阅时,可以思考:“我用的这些方法真的能回答我的研究问题吗?这些方法产生的实验结果足以支持我的结论吗?”

举例说明(模拟一个简单的例子,让你感受一下具体的操作):

假设你的研究是关于一种新化合物对癌细胞增殖的影响:

3.1 细胞培养与处理

细胞株: 人结肠癌细胞株HCT116购自美国细胞培养保藏中心(ATCC, Manassas, VA, USA)。细胞在含有10%胎牛血清(Gibco, USA)、100 U/mL青霉素和100 μg/mL链霉素(均为SigmaAldrich, USA)的DMEM培养基(Gibco, USA)中,于37°C、5% CO2的恒温培养箱中培养。当细胞汇合度达到80%90%时,进行传代培养。
药物处理: 将HCT116细胞以每孔2 × 10^4个的密度接种于96孔板中,培养24小时后,待细胞贴壁生长,用新鲜培养基更换,并分别加入不同浓度的化合物X(溶解在DMSO中,终浓度DMSO为0.1%)。对照组仅加入等体积的DMSO(0.1%)。所有处理均在37°C、5% CO2条件下进行48小时。

3.2 细胞增殖检测 (MTT法)

试剂: MTT试剂盒购自碧云天生物技术研究所(中国上海)。
操作: 在药物处理48小时后,每孔加入20 μL MTT溶液(5 mg/mL),继续培养4小时。随后,弃去上清,每孔加入100 μL DMSO溶解甲瓒晶体。在室温下振荡15分钟后,使用酶标仪(SpectraMax M5, Molecular Devices, USA)在570 nm波长处测量吸光度。

3.3 数据分析

统计方法: 实验数据以平均值±标准差(mean ± SD)表示,来自至少三次独立实验。采用单因素方差分析(Oneway ANOVA)结合Tukey事后检验进行统计学分析。当 p < 0.05 时,认为差异具有统计学意义。所有统计分析均使用GraphPad Prism 8.0软件(GraphPad Software, USA)完成。

看到上面的例子了吗?每一个关键的材料和操作都标注了供应商和地点,关键参数也得到了说明。整个流程是按照时间顺序进行的,并且清晰地分成了几个小部分。

写好“Materials and Methods”是一个需要耐心和细致的过程。它不像写引言那样能吸引眼球,但它是你科学严谨性的直接体现。投入足够的时间和精力去打磨它,你的论文的价值和影响力会因此大大提升。祝你写作顺利!

网友意见

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这是SCI写作的第四弹,同样是自问自答!

材料与方法(Materials and Methods)部分其实是最容易被忽略的一个部分,但是其实这一部分是非常关键的,是整篇论文的根基!第一,这一章是审稿人看的最仔细的,直接会影响到审稿人对这篇文章相关结论可信度的判断,如果试验设计上有缺陷,那得出的结论的结论即使再好,那也是没有任何意义的,应该会直接被拒稿!第二,这一章是文献阅读者最关心的一章,也就是按照你的方法他可以复现你的研究,而“可重复性”是科研工作中最重要的一环。

所以这一章必须要高度重视,一定要写的通俗易懂,直接了当,以便让审稿人和读者第一时间掌握你的整套试验流程,一方面可以提高你的文献录用率,另一方面可以提高你文献的引用率!

那么材料与方法(Materials and Methods)部分到底应该怎么写?这个回答我打算从已发表的SCI论文入手,详细分析结论的写作套路!废话不多说,我们正式开始!

一、材料与方法部分的作用

材料与方法(Materials and Methods)部分的作用其实就是讲明白两件事:你的试验对象和你的试验方法/过程!

二、材料与方法部分的写作方法

通常情况下SCI论文可以分为试验类研究还是模拟仿真类类研究两大类,以我个人的经验,通常材料与方法部分采用三段式结构

试验类研究:①试验对象/所用设备的描述(车辆的基本参数、排放设备、油耗设备的具体型号及参数等);②试验工况设定/试验流程描述(采用控制变量法,固定哪些参数?变化哪些参数?一共选择多少个工况点?测试循环是什么?);③试验结果处理方法(试验误差的处理)。

仿真模拟类研究:①模型介绍及验证(网格划分,子模型选择,参数设定,所使用的公式、模型精度等)②仿真工况设定(采用控制变量法,固定哪些参数?变化哪些参数?一共选择多少个工况点?测试循环是什么?)③结果分析方法

为方便说明,除文字外建议添加示意图以及表格辅助说明,例如:试验设备照片,试验材料照片,试验流程图,工况设定表等。

需要强调的是:工况设定和试验流程部分一定要给出足够的细节,详细再详细,越是掖着藏着越会引起审稿人的怀疑,适得其反!另外,工况设定一定要有原因,为什么要选这几个工况进行研究,在我的SCI投稿经历中,80%的审稿人会问这个工况为什么要这么设定,所以必须要给出足够的说明工况设定的依据,而核心无外乎两点:一是之前的研究者都是这么设定的,二是这个工况与实际情况最为相符!

三、材料与方法部分时态选择

实话说,这一部分的时态选择比较混乱,但整体遵循以下原则即可:

  1. 如果是客观事实或者是经典公式(含各参数的解释),通常采用一般现在时;
  2. 描述本文的研究过程,通常采用一般过去时或现在完成时;
  3. 引入其他研究人员的试验方法,通常采用一般过去时。

但总体上说,只要对整体理解不造成较大偏差,时态的对错无伤大雅,不用过于谨慎!

四、材料与方法部分一些固定句式

总体上来说,这一部分的固定句式比较少:

公式中参数的解释:where, xxx is ..., xxx is ...

工况选取介绍:operating conditions are listed in Table...

设备参数介绍: main parameters (charateristics/ specifications)/ measurement instruments and its resolutions are listed in Table...

五、实战分析

在这一部分,我会选取7篇一二区SCI的结论部分进行详细的精讲,分别来自我的母校天津大学、清华大学、北京理工大学、同济大学和吉林大学。由于本人是动力机械专业,所以所选文章都是围绕发动机节能减排这个话题,由于离开专业领域有一段时间了,其中的翻译和理解可能存在偏差,请各位批评指正。

其中论文1-5属于试验类研究,论文6-7属于仿真模拟类研究!

【论文1】

[1] Zhang Z , Zhang W , Ma X , et al. Effects of GDI injector deposits on spray and combustion characteristics under different injection conditions[J]. Fuel, 2020, 278:118094.

这篇文章的研究内容是:“GDI发动机喷油器积碳对喷雾以及燃烧的影响”。

材料与方法部分分为4部分,首先是一个简要的总述;随后详细介绍了两套试验装置以及试验工况的设定;最后由于本文采用了高速摄影的研究方法,所以在这一部分详细介绍了图片的处理方法,属于数据处理部分。

【论文2】

[2] Wang Q , Yin S , Ni J . The effects of n-pentanol, di-n-butyl ether (DBE) and exhaust gas recirculation on performance and emissions in a compression ignition engine[J].Fuel, 2021, 284:118961.

这篇文章是关于“正戊醇、二正丁基醚(DBE)和废气再循环对压燃式发动机性能和排放的影响”。

材料与方法部分分为4部分,第1、2小节主要是对试验用柴油机及相关测试设备进行了介绍,因为EGR是本文的研究重点,所以单独用一节介绍了一下EGR率的控制及计算方法;第3小节主要是介绍试验过程,重点介绍试验工况的设定;第4小节主要对所用燃油的理化特性进行了介绍;第5小节对试验过程中的试验数据误差处理方法进行了介绍。

【论文3】

[3] Shang W , Yu X , Shi W , et al. Effect of exhaust gas recirculation and hydrogen direct injection on combustion and emission characteristics of a n-butanol SI engine[J].International Journal of Hydrogen Energy, 2020, 45( 35):17961-17974.

这篇文章是关于“废气再循环和氢气直喷对正丁醇汽油机燃烧和排放特性的影响”。

材料与方法部分分为2部分,第1小节主要是对试验用发动机及相关测试设备进行了介绍;第2小节主要是介绍试验过程,重点介绍试验工况的设定,并且对并研究中很重要的掺氢比和EGR率的计算方法进行了介绍。

【论文4】

[4] Zhang Z , Liu X , Liu H , et al. Effect of soybean oil/PODE/ethanol blends on combustion and emissions on a heavy-duty diesel engine[J].Fuel, 2020, 288:119625.

这篇文章是关于“大豆油/PODE/乙醇混合燃油对重型柴油机燃烧和排放的影响”。

材料与方法部分分为3部分,第1小节主要是对试验用发动机及相关测试设备进行了介绍;第2小节主要是介绍试验用油的制备及理化特性;第3小节主要介绍试验过程,重点介绍试验工况的设定。

【论文5】

[5] Wang Y , Wang J , Hao C , et al. Characteristics of instantaneous particle number (PN) emissions from hybrid electric vehicles under the real-world driving conditions[J].Fuel, 2021, 286:119466.

这篇文章是关于“实际行驶条件下混合动力汽车瞬时颗粒物数量(PN)排放特征研究”。

材料与方法部分分为3部分,第1-2小节主要是介绍试验对象,包括车辆的基本参数以及相关设备的基本参数;第3-4小节主要介绍试验过程,包括试验道路选择、试验流程及初始车辆状态;第5-6小节主要是介绍数据处理方法,尤其是对于HES的定义及计算进行了详细介绍。

【论文6】

[6] Hu J , Li J , Hu Z , et al. Power distribution strategy of a dual-engine system for heavy-duty hybrid electric vehicles using dynamic programming[J].Energy, 2020, 215.

这篇文章是关于“基于动态规划的重型混合动力汽车双发动机系统功率分配策略研究”(这一方面确实不是我的强项,可能会存在一些错误,请大家见谅)。

这篇文章属于一维仿真,材料与方法部分主要是围绕模型构建展开,分为3部分,第1小节主要是介绍整车动力学模型,包括车辆的基本参数;第2小节主要动力单元及电机的模型,包括发动机和电机能耗的计算方法;第3小节主要是介绍电池模型。

需要注意的是,通常这些控制策略类的研究论文,不需要进行模型的验证,因为本身模型就进行了高度的简化。

【论文7】

[7] Bo Y, Liu F, Wu H, et al. A numerical investigation of injection pressure effects on wall-impinging ignition at low-temperatures for heavy-duty diesel engine[J]. Applied Thermal Engineering, 2021, 184: 116366.

这篇文章是关于“ 喷射压力对重型柴油机低温喷雾撞壁着火特性的研究”。

这篇文章属于三维仿真,材料与方法部分主要是围绕模型构建及验证展开,分为3部分,第1小节主要是简要的概述,属于引子;第1小节主要介绍模型构建,包括网格划分、网格尺寸、子模型选择、燃烧模型选择以及边界条件设置等,并对仿真工况的设定进行了介绍;第2小节主要介绍了模型的验证情况,主要从喷雾特性和燃烧特性两个角度进行了验证。

六、总结

在我的SCI写作过程中,我最愿意写的就是材料与方法(Materials and Methods)部分,真的是难度系数最低的一部分,并且基本不用过脑子,静下心来一句一句写就行了,也没有太多的技巧!尤其是当你读了很多你自己领域的SCI文献后,你会发现大家都是大同小异,研究对象和设备仪器也就那么多,试验流程有很多都是标准流程,唯独可能有一些不同的就是数据处理方法,无外乎就是把你怎么做的简单叙述清楚就好!此外,如果你的研究方向没有太大变化的话,你会发现这一部分真的是一劳永逸,写一遍可以用好多次!

所以当你抱怨SCI不好写的时候,请你先把这部分写了,因为真的没有任何技术含量,说实话,直接用翻译软件都能翻译个差不多!

七、一些心里话

做这些的初衷就是:经常有一些师弟师妹们向我咨询:如何写一篇SCI?我个人是比较反感这样的问题的,典型的拿来主义,但是我后来看到那么多师弟师妹被发表不了SCI而毕不了业所折磨着,也想到了我当年的焦虑!我想把我的经验无偿的拿出来,虽然不能说是很优秀的经验,但是我就是凭着这些经验发表了一篇又一篇的SCI,超额完成任务顺利毕业的,所以我个人觉得我的经验肯定是有可取之处!

这一系列目前就剩下了最难的Results & Discussion部分了,而Results & Discussion部分中最重要的就是图,所以下一期我们的重点就是讲一讲形形色色的图,散点图,柱状图,折线图等等等等,敬请期待!

希望对师弟师妹们有所帮助!如果真的对你有所帮助,希望可以给我留个言,跟我分享一下你的收获!

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我是正男 @工藤正男,一个多读了几年书的博士,你的点赞、 收藏和关注是对我最大的支持!

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