JET毛选学习笔记：如何利用《实践论》学习实验

一、个人背景介绍

本人本科读的是预防医学专业~~（因为没考上临床）~~，硕博连读~~（报名人少，我报了就得了）~~的时候专业是流行病与卫生统计学，除了学习流行病学、统计学~~（忘得差不多了）~~，还学会了蹭热点，学R语言撸生信~~（只灌水了1篇文章，搞不过别人，放弃了）~~，学python撸机器学习~~（赶上时代洪流，灌了几篇文章，写了点教程蹭了点流量）~~。但实际上，我的大部分时间还是一名实验狗，做过很多基础研究相关的生物学实验，养细胞、基因过表达/敲降、养动物、提核酸、qPCR、WB、RIP、Co-IP、Chip、分选流式、分析流式等等。因此，这履历吧，说好听点叫做“多学科交叉复合型人才”，实际上可能就是一个“四处横跳、偶尔投机，但又有点科研初心”的“理想主义与实用主义交织”的打工人。

二、写作动机

说白了，还是懒吧。因为要带学生了，学生又都是没有实验基础的，大多也都是我这种流病背景的，听到做实验天生恐慌的那种。带的学生多了，也发现各种问题，我随便举个例子给大家感受~~（对号入座）~~一下：

（1）张三学习WB，跟着师姐观摩学习了一个月后，开始上手做，发现这个月似乎学了个寂寞，啥都没记住；

（2）李四的WB跑出来白板，一脸懵逼，于是重复一次，依旧是白板。激起了男生的胜负欲，发扬“越挫越勇”的精神，然后白板了十次，还是不出来；

（3）王五终于在第三次试验把WB做出来了，信心满满，但下一次又做不出来了，然后emo了一个月；

等等......

不知道小伙伴们中了几个，这就是传说中被实验支配的恐惧吧。其实，这还不是最恐怖的。最可怕的是，作为一个需要带学生的青椒或者师兄师姐，每年都得经历一次，恐怖的恶性循环，期间会有多少精神内耗。

所以，我在想，造成这种乱象的本质是什么？有没有什么高效的解决办法？学生们总说：“我之前都没做过实验，没有基础。”或者“XXX很聪明，我比不了。”或者“数据分析更简单，做啥基础研究。”我陷入了思考：“没做过实验？我之前也没做过啊！不聪明？我高考是靠民族加分才勉强上线的，我也不是很聪明啊，我记得我学习提质粒做了6遍才成功，而且实验又不是高数和物理，不需要太多的智商吧。”

于是乎，我翻开了《实践论》（应该来说是毛选），似乎找到了一点灵感：一切行动的问题都是思想的问题，具体来说，是世界观和方法论的问题。而这，可能就是最本质、最共性的问题。

综上，我写作目的在于：尽量把教员思想所体现的世界观和方法论与自身的学习经历相结合，为萌新们提供一个思路。

那么，第一篇要推荐的，就是大名鼎鼎的《实践论》。

三、开始吟唱

文章开头，直接上终极结论：

“从感性认识而能动地发展到理性认识，又从理性认识而能动地指导革命实践，改造主观世界和客观世界。实践、认识、再实践、再认识，这种形式，循环往复以至无穷，而实践和认识”之每一循环的内容，都比较地进到了高一级的程度。这就是辩证唯物论的全部认识论，这就是辩证唯物论的知行统一观。”

这就是学习一门实验，甚至是任何新知识、新技能的“屠龙术”。我以我学习Chip为例子，来尝试解构这一段话吧。

（1）获取感性认识和间接经验

当你接到学习任务的时候，你可能从民间听到很多关于Chip的传说，大概率包括但不限于：Chip很难做、Chip是玄学等等。此时，你就已经对Chip有了第一个感性认识：似乎很难的一个实验。

随后，师兄师姐会给你一份实验步骤，可能还会甩个b站链接让你先看看。对你来说看这些可能跟看天书没什么两样，但至少形成进一步的感性认识：好像就是加样、电泳、什么超声、共沉淀等那几个步骤。

到这里，你已经获得了属于你自己的感性认识，或者叫做间接经验。注意，为什么叫做属于你自己的感性认识或者间接经验，那是因为每个人对同一句话的理解是不同的（知识背景和理解能力的差异）。举个栗子：“取THP-1细胞接种于培养皿”，对于完全没做过实验的童鞋来说，他们的理解就是听君一席话就是一席话：“取一个T什么P1的细胞接种于培养皿”。对于实验老手来说，他们能脑补出很多疑问：“THP-1是悬浮细胞还是贴壁细胞，这关系到用1640还是DMEM培养液；使用多少孔板的培养皿；实验目的是什么”。

那么，感性认识和间接经验有没有用呢？我个人认为是有用的，获取的正确的间接经验越多，实验前的准备越充足，到后面所走的弯路可能就越少。下面分享我的大致的学习步骤：

①尽可能了解该实验的实验目的

例如，Chip实验的目的在于验证某个蛋白是否与某段DNA链相结合（本质），进一步延伸，则是某个转录因子能否调控某个基因的表达（转录因子属于蛋白，基因的表达本质上就是转录因子结合到其DNA的启动子区域，启动转录）。

②广泛地收集和寻找实验步骤

首先，可以通过微信搜索，因为成熟的实验一般都有公众号进行科普。

然后，进行广泛地阅读，这一步重点在于对该实验的原理、方法、步骤进行泛读，从而对该实验有一个感性认识，明白它大概怎么做、步骤是否繁琐、涉及到哪些领域等等。

随后，可以寻找该实验是否存在成熟的试剂盒。可以通过多渠道进行筛选：（a）课题组一直在用的；（b）公众号出现频次高的；（c）大牌子的，进口的如CST、merk、赛默飞等，国产的如碧云天等；（b）多问几个试剂商。然后，下载2-3个试剂盒的步骤说明书开始交叉对比研究。

当然，课题组有现成的，忽略以上步骤，直接拿来研究即可。

③精读实验步骤：

主要精读1个即可，其余1-2个进行对照（看看有什么异同）。

所谓的精读，是指把每个步骤都进行消化吸收，而且要在脑子重构出场景，身临其境地在你塑造的虚拟空间进行模拟，不要放过每一个细节。

举Chip的一个步骤：“1.准备适量冰浴预冷的PBS，以及100mMPMSF。将SDSLysisBuffer适当温浴，使其中的SDS充分溶解，并混匀。”

开始模拟：你穿上白大褂，带好口罩和手套。

第一步，准备适量冰浴预冷的PBS，以及100mMPMSF。那么，PBS和PMSF你买了么？放在哪里（4℃还是-20℃）？适量是多少量？冰浴预冷怎么做？制冰机提前开了么？预冷多久足够？100mM浓度的PMSF怎么配制，配制的话用什么稀释？

第二步，将SDSLysisBuffer适当温浴，使其中的SDS充分溶解，并混匀。那么，SDSLysisBuffer放在哪里（4℃还是-20℃）？什么叫适当温浴？水浴锅提前开了么？需要调到多少度？温浴多久足够？怎么看SDS充分溶解？用什么方法混匀，是直接摇，还是用枪头？

看到了没，一个步骤，蕴含了多少细节，要是一个不注意，能把你卡死在操作台上。

以上问题全部解决以后，大脑模拟如下：至少提前一小时打开制冰机。穿上白大褂，带好口罩和手套，用专用泡沫盒装上冰，进入细胞房，打开操作台，放入实验必须的物品（白枪盒、黄枪盒、篮枪盒等），开紫外。打开水浴锅，调到37℃。从冰箱拿出PBS和PMSF，放到冰上预冷。水浴锅加热到37℃后，把SDSLysisBuffer放入水浴锅。紫外结束后，开台，喷酒精，把冰盒擦酒精后放入操作台。把SDSLysisBuffer从水浴锅拿出，放进操作台，拧开盖子观察是否有结晶析出，使用蓝色大枪进行混匀。

以上只是一个例子，但是这些细节，一定要在大脑中演练1-2遍，建议把所有步骤的细节都写下来，整理成自己的实验步骤。工作是很繁琐的，但磨刀不误砍柴功，这一步绝对不能懒！！！

翻车点：其实吧，在这一步，很多人都已经偷懒了，以为拿到课题组的成熟的实验步骤，再去庙里拜一拜，就能万事大吉了。客观现实不以人的意志为转移的，这么想只能被狠狠打脸，因为你拿到的实验步骤是别人的“直接经验”，绝对不是完全适合你，要记住，每个人都有适合自己的实验步骤，而这个步骤必须由你自己来提炼。

（2）开始实践：第一次实践，观摩为主

拿着自己的步骤（小本子）开始做实验，假设你有师兄师姐带，那就以观摩为主。重点在于：把你之前在大脑模拟的整个步骤和师兄师姐实际操作步骤进行对比，看看有什么差距？一旦有疑问马上询问，并做好笔记。此外，主动地脑补实验步骤，比如师兄师姐做完这一步，你自己要想下一步做什么？甚至提前去准备好下一步所需要的试剂耗材。

这一步叫做：主观是否符合客观，就是你想的跟实际发生的符不符合？

翻车点：但是吧，很多人，比如上文提到的张三，在观摩的时候基本是处于神游状态的，事后也不及时复盘总结，能学得会那都是假的。这种没有目的地盲目实践也是我们要杜绝的。

当然，如果没有师兄师姐带，略过这一步，直接跳到自己动手那一步。

（3）开始总结：第一次总结

实验结束后，及时进行总结和更新。比如说，你认为的步骤是这样，实际上师兄师姐的操作是那样，那么，主观就是不符合客观了。此时，也不要盲从师兄师姐的步骤，要去做调查和思考，看看其他说明书，问问其他老师，原则就是实事求是，如果确实是你的步骤不对，那就改过来，并注明为什么不对。

这就是第一次经历过实践的更新迭代，此时你的认知已经向前迈出了实质性的一步。

（4）再实践：第二次实践，在师兄师姐的监督下亲手操作

拿着自己更新的步骤（小本子也好，打印出A4纸也行）开始做实验，此时可以在师兄师姐的监督下开始自己操作。这一步不要奢求一步到位，肯定状况连连，记住这些错误和卡顿的地方。错误的多少取决于前面步骤你做的功课是否充足，心态要摆正，这是正常的现象。

（5）再总结：第二次总结

实验结束后，再次及时进行总结和更新。这里重点总结自己上手操作的翻车点，比如时间安排不合理呀、手法有问题呀、试剂找不到呀等等，逐一进行重点反思和总结提高，然后更新到你的实验步骤里。

说一个有趣的事情：不同人对同一个操作可能会有不同操作习惯，比如，WB把胶扣出玻璃板转到三明治结构的时候，有人喜欢正着扣，有人适合反着扣，因人而异。这时你需要确定哪个方法适合你，没必要一味模仿师兄师姐。

（6）再实践：第三次实践，无师兄师姐监督下独立操作

拿着自己更新的步骤（小本子也好，打印出A4纸也行）开始做实验，此时师兄师姐已经放手，就你自己。同样，这一步绝对、肯定还会出各种很离谱的错误，同样取决于前面步骤你做的功课是否充足，记住这些错误和卡顿的地方。

（7）再总结：第三次总结

同上操作。其实到这一步，你可能会发现真正困扰你也就是那几个步骤，当然这个因人而异。比如，做WB，有些童鞋是加样加不好，有些童鞋是转膜电极装反，有些童鞋是制胶制作不好。那么，这个就是你主要解决的问题了（主要矛盾），分出多点精力用于解决这些问题。

此外，如果你能熟练地把步骤基本走完，就可以开始再进行提升：（a）这个实验每一个步骤的用处是什么？每一个试剂的作用是什么？（b）这个实验的结果怎么分析？（c）这个实验的优点和缺点是什么？是否有其他实验进行优势互补？

掌握实验步骤是第一层，能够弄清楚背后的原理，知其然又知其所以然，那这个实验你才算是掌握了。也只有清楚后背后的原理，才可以很好地从本质去分析一些实验失败的原因。当然，如果你学有余力，在前面第一步或者总结中也可以适当思考这些问题，因人而异。

（8）无限循环

不断地实践-总结-再实践-再总结，值得注意的是，这个链条要迭代起来，千万不要实验失败了不做总结，就无脑地进行重复，这样就是假性努力，绝对杨白劳！这也是李四童鞋一直做不出的最底层的原因，战术的勤奋永远弥补不了战略的懒惰！

翻车点：有实验基础的童鞋可能迭代了4-5次就可以掌握了Chip，此时你手头那个涂改N次的实验步骤才是属于你的“直接经验”。但是，这是有时效性的，可能过一个月某个试剂、某个条件变化了，相对应的步骤也得调整。所以，得不断地迭代起来，不断地让主观臆想符合客观现实，这是一个长期工作，而不是绝对静止的。

给大家看看我Chip的实验步骤节选：

这个是综合了3个试剂盒说明书、加上自己10多次实践迭代出来的属于我自己的实验步骤，前前后后折腾了4个月，饱含辛酸泪。

其中折腾我最久的是样本超声，要求超声后样本不能有气泡，且超声后DNA片段长度必须要规定范围内。简单介绍我的分析思路和解决办法：

（1）针对“超声后DNA片段长度必须要规定范围内”，通过查资料，确定了需要调整的参数只有2个，超声强度和超声时间（有效时间和暂停时间）。看了很多种方案，拟定出自己觉得可行的尝试方法，确定一个超声强度，摸索超声时间。第一次实践过程中，我发现我严重忽略了第一个条件“超声后样本不能有气泡”，用于测试的样本，刚开始超声，全部有气泡，还没开始就结束了。

（2）因此，我意识到，如何避免气泡，才是这个主要矛盾的主要方面！开始着力解决这个问题。首先，去了解气泡产生的原因，发现跟超声探头深度和装样本的EP管的稳固程度关系很大。那么，解决方案就是我需要自己DIY一个置物架，确保EP管足够稳固，且置物架还能保持四度低温。然后，去测试探头深入液面多深，会没有气泡，用替代液体测试了好几天，才找到合适的条件。实际上，我DIY的这个装置，估计能搞个实用新型专利，哈哈哈，不过懒就没做。

（3）搞定气泡以后，摸索超声强度和超声时间就简单多了。所谓解决了主要矛盾，就成功了大半。

四、开始瞎聊

看完以上，估计大家都有一个感觉，学个实验咋那么累，摸鱼和躺平不香么？我是这么理解的，不一定对（叠个甲）：

《实践论》是一种方法论，这个应该好理解，其实底层也是反映出一种世界观，也就是你是怎么看待这个世界的。这个可能命题太宏大了，那就聚焦一些吧，就是你是如何看待学习和做实验的。

我接触的很多童鞋吧，基本都有上文提到的王五类似经历，情绪和实验成功率呈现正相关：实验成功了，就很开心，然后就没了，也不懂是怎么成功的，始终处于感性认识阶段；接着，实验失败了，马上emo，自我怀疑，可能就去搞娱乐活动安抚自己了，并没有深入地思考失败的原因，那就更不会分析出可能的改进方案用于下次的实践。

我们再看教员的这句话：“社会的人们投身于变革在某一发展阶段内的某一客观过程的实践中（不论是关于变革某一自然过程的实践，或变革某一社会过程的实践），由于客观过程的反映和主观能动性的作用，使得人们的认识由感性的推移到了理性的，造成了大体上相应于该客观过程的法则性的思想、理论、计划或方案，然后再应用这种思想、理论、计划或方案于该同一客观过程的实践，如果能够实现预想的目的，即将预定的思想、理论、计划、方案在该同一过程的实践中变为事实，或者大体上变为事实，那末，对于这一具体过程的认识运动算是完成了。然而一般地说来，不论在变革自然或变革社会的实践中，人们原定的思想、理论、计划、方案，毫无改变地实现出来的事，是很少的。这是因为从事变革现实的人们，常常受着许多的限制，不但常常受着科学条件和技术条件的限制，而且也受着客观过程的发展及其表现程度的限制（客观过程的方面及本质尚未充分暴露）。在这种情形之下，由于实践中发现前所未料的情况，因而部分地改变思想、理论、计划、方案的事是常有的，全部地改变的事也是有的。即是说，原定的思想、理论、计划、方案，部分地或全部地不合于实际，部分错了或全部错了的事，都是有的。许多时候须反复失败过多次，才能纠正错误的认识，才能到达于和客观过程的规律性相符合，因而才能够变主观的东西为客观的东西，即在实践中得到预想的结果。但是不管怎样，到了这种时候，人们对于在某一发展阶段内的某一客观过程的认识运动，算是完成了。”

不知道大家看懂了没有，也就是说，失败本身就是常态，我们应该这么去看待世界（学习实验和做实验）。很多童鞋会有一种思想钢印，接受不了失败，失败一次就觉得天塌了下来一样，抱着这种心态，不emo才怪。当然，我认为，所谓的失败也是有区别的，一种是“失败后正确的反思”，一种是“败了就败了”，前者是有价值的失败，后者是无意义的失败。听到不少童鞋说：“实验结果不符合预期，钱白花了，时间浪费了”，我认为不一定：“如果按照《实践论》的方法论进行，失败就是一种财富，那是必须经历的阵痛和阶段；反之，那真是浪费时间和精力。”我一向反对在介绍经验时，刻意放大自己的成功经验，而忽视失败的经验，特别是如何从失败走向成功或者说从成功走向成功的反思和改进（当然还有主要矛盾和次要矛盾的混淆，这个我后面再说）。这会造成很多错觉：“成功似乎是一蹴而就的”、“努力就能成功”等等，其实危害非常大，潜移默化重塑了你的世界观。总结一下，我用一个不太恰当的比喻，假设掌握一门实验的步骤是：间接经验——实践——总结——再实践——再总结——如此循环，那么，人与人的差距可能在于：（1）间接经验的收集和消化能力（所以为什么要多读书，扩展视野，因为人是无法现象出自己完全没看到或者接触过的东西）；（2）总结的能力（包括但不限于从实践中抽象出理论，找出规律，举一反三等）。由于以上差距，每个人循环的次数也会不同，但是吧，方法论对了，就算慢慢挪，那也大概率不会差到哪里去吧。

纵观教员的一生，他也是从无数次失败中爬出来的，只不过他的知识储备（中华五千年历史烂读于心）、悟性、毅力等品质不是你我能达到的，但是他的思想、世界观和方法论，我们是可以学习和借鉴的。所以，他谦虚地说他只是一个教员（老师），没错，他是全世界人民的老师。

以上，希望大家要有意识地运行《实践论》来指导自己的实验，甚至工作和生活。你要问我到底有没有用，请参考建党以来所取得的的成就，然后建议你去实践。

还有一个问题没回答：“学个实验咋那么累，摸鱼和躺平不香么？”，其实《实践论》可能不好回答，这得《矛盾论》，后面再聊。给一下我的浅显的看法：矛盾无处不在，不是你躺平就会消失的，而且会积累，到一定程度必然会激化爆发，这种爆发力伤害极大。

五、一些脑洞

学过机器学习神经网络的小伙伴可能会发现，《实践论》的过程是不是跟机器学习中的监督学习的过程很相似：给定模型一个目标，模型为了更逼近目标，不断调整自己的参数和网络架构，迭代个几百次，最终达到不错的拟合效果，训练出一个模型。然后，又使用模型运用到新一批的数据中，再次调整模型参数和网络构建，以适应新一批的数据。

那么，神经网络的原型是什么？是不是我们人脑的神经元及其相互的连接方式？因此，我们人脑可能就是一个高级的生物预测模型，基于我们的数据（认知、经历、反馈）训练出一个模型，用于理解和预测世界，由于模型的性能有差异，所以每个人理解的世界是不一样的（也就是世界观不同？）。但是呢，世界是持续变化的，因此模型也需要不断地迭代更新，才能适应变化复杂的世界。

说到这，有没有觉得，好像各个领域的底层逻辑在某种程度上是想通的，所谓的哲学上的统一？