[實驗感悟] 系列(1) 野外實驗要遵循的幾個原則

關鍵詞:野外實驗學生遙感實驗種苗表型 作者:ludwig1860 日期:2024.5.15

印象中有2年多沒有親自帶學生野外實驗了,甚至之前從來沒有帶學生進行過一次完整地、系統地、歷經實驗設計 - 方案制定 - 儀器準備 - 方法學習 - 細緻考慮 - 野外實踐 - 數據整理 - 數據處理整套流程的實驗了。

團隊中有兩三位學生參加過其他學校的綜合實驗,但是僅僅是負責自己的一部分工作,並沒有完整的經歷。

在今天前,我一直沒有意識到,做實驗有什麼特殊的困難與問題,因爲本身我是一位相對比較細緻的人,我默認所有的同學做事都應該是這樣,但事實並非如此,同學們在實驗前、中、後可能會產生各種各樣意想不到的問題。

根據我自己的思考,我總結了三條原則,可供參考!

unsetunset1. “細緻”是第一原則unsetunset

我個人認爲,細緻是做實驗的第一原則,細緻體現在各個環節。就像我自己總跟學生們說,想做好任何事,最重要的是用心,不是自我盲目感覺自己用心了、細緻了,就是真的用心和細緻,而是通過三省吾身之後,確實達到自己能做到的最好了,那纔是真的用心和細緻。

舉個例子,利用光譜儀測量葉片的光譜反射率:

  • 首先要保證瞭解反射率測量的基本原理(需要測量的是DN值?輻亮度?等等);
  • 其次是測量的基本過程(測參考板,測葉片,二者怎麼放置?葉片下面是否要有黑布?等等);
  • 然後是儀器操作的步驟(什麼時候做暗電流和參數優化,採樣多少次,選擇反射率測量還是輻亮度測量?等等);
  • 再者是所選葉片的代表性(選擇植株頂部的葉片還是其他某個位置的葉片?選擇幾個植株?);
  • 還有野外測量環境的影響(太陽角度變化、光照強度變化、周圍地物遮擋與散射等?);
  • 此外測量時的序號是否和被測植株與葉片能對應好,少給自己的數據整理添麻煩。
  • 最後是測量過程中,是否能夠查看數據,根據經驗判斷數據是否合理等。

看,僅僅是一個儀器,一種測量,需要考慮到的地方竟然有那麼多(甚至並沒有完全考慮),如果不細緻,怎麼行呢,必然會導致數據質量、測量效率等諸多的問題

unsetunset2. “負責”是第二原則unsetunset

如果我們把做實驗當成自己一定要好好完成的事情,必然會更有責任心。當然,如果某個實驗的數據,並非是某個同學自己需要的數據,那責任心必然會大打折扣,這是人性所致。

但我建議同學們,要抱着從實驗中學習到東西的心境、要抱着對數據的敬畏之心、要抱着讓自己學會周全考慮事情的態度,去做實驗,這樣即便並非是自己所需的數據,也能極大提升自己的責任心,更重要的是鍛鍊了自己。

同學們往往認爲,自己挺負責呀,沒有啥不負責呀,老師讓測什麼就測什麼唄,還想怎麼着。但其實,這種負責並非真正的負責。

舉個例子,利用地基激光雷達測量森林的點雲,負責應該體現在以下這些方面(包括但不限於吧):

  • 這個儀器團隊是否有? 是否能借到?
  • 拿到儀器後,自己是否會用,找人去教一下?
  • 實驗之前儀器是否充滿電,即便充滿電電池電量可能不夠用,怎麼辦?
  • 實驗日的天氣預報情況如何,有大風或者雲雨天氣嗎,查了嗎?
  • 估計一下可能有什麼樣的突發情況?
  • 實驗數據採集完整了嗎?
  • 測量的數據可靠嗎? 真的可用嗎?是真的嗎?
  • 實驗完成後,儀器地裏面帶回來,儀器和箱子上的土是否擦乾淨了?
  • 數據導出和整理後,是否有說明文檔,方便自己和別人使用呢?

unsetunset3. “主動”是第三原則unsetunset

做實驗、想問題是否主動,其實核心在於是否有求知慾。如果真的無慾無求,那至少能做到安排什麼就幹什麼,但如果想幹的很好,估計也不夠。如果有強烈的求知慾,那往往就會積極地去思考、去行動,來解決自己內心的困惑。

做實驗的主動性其實體現在如下幾個方面:

    • 自己開展的研究,所需的數據是否夠用,是否需要實驗獲取新的數據
    • 自行設計一個實驗方案,規劃一下地點、目的、內容、步驟、儀器和人員
    • 找老師商量一下實驗的可行性,探討有什麼不足,並進行改進
    • 作爲實驗負責人或者某項測量負責人,主動思考可能存在的問題
    • 自己的測量結束,周邊尚未完成測量的同學是否需要幫忙

其實主動是一個很難得的素質,比細緻和負責更加難得,因爲主動屬於額外的東西,更加高層次的特徵,如果說細緻和負責決定了一個人研究的下限的話,主動就會決定一個人研究的上限


有的看官會問,有沒有第四、第五原則呢,我想可以有,但其實也不必有了,因爲只要能堅持上述三個原則,就已經非常非常好了。

俗話說“是騾子是馬,拉出來溜溜”,只有通過實驗,我們才能夠發現自己原來在很多地方存在不足,也會注意到自然世界的複雜性,更會意識到自己可能可以通過某個發現來解決一個重要的問題。

以上三個原則,願與諸君共勉,

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