如何撰写实验类科研文章

撰写汇报实验进展的论文是十分困难的。John Martinis作为超导量子计算领域非常权威的实验专家，曾在《自然》、《科学》杂志上发表多篇文章，谷歌2019年实现量子霸权的实验工作就出自他的实验室。他将自己撰写实验类论文的经验记录如下：
通用的撰写要求
开始

• 文章按如下方式分为七部分，为了方便分类可以使用小标题。有一些有篇幅限制的文章可能不要求有小标题，但读者会区分不同的部分。
  
• 标题和摘要是吸引别人读文章的小广告。
  
• 读者应该可以通过阅读文章的标题、摘要、引言、图片及其图注、结论就获得文章的基本思想。
  
• 图片和图注是一个形象化的总结——它们应该可以基本说明你的工作，这对于吸引忙人的注意很有帮助。
  
• 图标应该简洁，但要解释清楚数据和图片的含义。
  
• 尽量不要一句话介绍多个概念，如果打破这个规则，那介绍的概念应该要比较简单。
  
• 为了清晰，一定要反复思考如何排列图片、结果及其解释。
  
• 需要时插入参考文献，在你不详细推导或讨论就引用一个结论时，它们是很有用的。
  

标题和摘要
实验的简要总结

• 等你完全理解自己的实验和文章后，最后一定要重写摘要。
  
• 摘要的长度一般是一段，大致5-10行，大约每个部分一句话。
  
• 标题的叙述性要好。
  

引言
激发读者对你的文章的兴趣

• 从已经验证的基本原理起，讲清楚在物理中为什么这个问题很有意义。
  
• 综述前人工作，包括前人做过什么、你又实现了什么新工作。
  
• 陈述为什么你的工作对科技中应用非常重要。
  
• 讨论物理背景来解释实验体系的物理基础。
  
• 这个部分通常最难写，但对文章的接收非常重要。
  

理论
理解实验的背景知识

• 陈述或回顾对理解你的实验有帮助的基本理论。
  
• 直接陈述基本假设，或者不加推导地陈述公式，是可以的。但如果复杂，请陈述中间步骤。如果读者是专家，他们就可以弄明白中间的步骤，但请记住这是实验文章，不是理论文章，所以请讨论得简明一些。
  
• 实验相关的图片一般放在这里。
  
• 确保你定义的术语和变量都合理且有逻辑性（因此陈述顺序很重要）。
  
• 确保陈述的物理尽可能简单基本，以免使读者迷失。具体的细节和新发现的物理结论，如检验实验的理论，最好在后面的分析部分介绍。
  

实验方法
记录细节以便重复验证

• 提供足够的细节，以便重复实验，但不要涉及过多琐碎的问题。知道要讲多少是一门技术，但现阶段多讲一些更好，因为你的导师会删除那些多余的陈述。
  
• 要简明扼要。对于大多数事情，你只需要陈述，而不是解释。
  
• 完整地记录下任何你为了实验成功设计的花招。
  
• 陈述要有逻辑，通常要建立在你已经陈述过的内容基础上进行进一步陈述。
  
• 通常需要参考草图，必要时插入图片。
  
• 再次检查所有变量和参数在文中都被明确定义。
  

结果
用一系列图来讲一个故事

• 在撰写文章前绘制好所有的图片，毕竟这是文章的主干。
  
• 从简单的数据采集及其结果，到对数据进行更复杂的分析，请用一系列图来讲这个故事。故事的顺序要有逻辑，请一定要建立在已经陈述过的概念之上。
  
• 不必在更复杂的图中展示所有原始数据。
  
• 对预实验进行讨论，应在必要且合适的地方插入图片。如果预实验的陈述会打断你文章的进程，这部分可以放在附录中。如果撰写一些有篇幅限制的期刊文章（如《自然》、《科学》、《物理评论快报》等），一定要用更丰富的图和文字撰写补充材料。
  
• 在文本中，一定要向读者介绍图中的数据。解释坐标轴含义，讨论数据随自变量变化的含义。数据的结论对你来说可能是显而易见的，但对你的读者来说却不是。
  
• 在讨论了数据的趋势之后，一定要阐述误差来自哪里和误差棒的含义。
  
• 谨记你的数据是对自然的观察，应该是正确的。如果你相信你的数据，而它却不符合理论，不必大惊小怪，但是激进的结论会让人更难相信，让论文更难被接受。
  

分析
用你的实验去验证理论

• 分析部分通常与结果部分交织在一起，因此可以合并为一个部分。当使用一系列越来越复杂的图来解释结果时，合并在一起会更好。
  
• 数据为点、理论为线是很规范的做法。把它们两个画在一起，可以让读者一目了然地判断你的实验是不是成功的。
  
• 最好将数据绘制在一条直线上，以便任何人检查。
  
• 如果理论是曲线的，这相对容易去诠释，但是仔细想想为什么会这样。
  
• 理论曲线是否经过带误差棒的实验结果？误差棒内外的小偏差是可以接受的，但是大偏差则可能需要作为系统误差来讨论。此外，如果误差棒远大于偏差，也要进行讨论，因为这意味着你低估了误差。
  

总结
你的工作发现了什么

• 总结结论，段落要短。
  
• 也可以再用一个段落讨论未来的应用前景、研究前景或你的工作可以带来的一些指示。
  
• 如果有人对你的实验给予非常有意义的讨论和帮助，请一定要在文末的单独一个段落里用1-2句的篇幅去致谢，资金（基金）也需要写进致谢，这点很重要。
  

END

来源：UCSB Martinis Group Classnotes转自：物理所研究生教育声明：本文转载仅仅是出于传播信息的需要，并不意味着代表本公众号观点或证实其内容的真实性；如其他媒体、网站或个人从本公众号转载使用，须保留本公众号注明的“来源”，并自负版权等法律责任。如本公众号内容不妥，或者有侵权之嫌，请先联系小编topedit2021删除，万分感谢！
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