一篇Science,八幅图,看一位博士怎样理解图在文章中的作用?


本文作者:何政达,在读科大化学物理系博士,专攻理论电化学

关键字:数据,图形,逻辑,checklist

我认为在思考『文章的图如何做』这个问题时,最重要的是:文章的整个逻辑以及图在其中所起的作用。

下面我以在Science上发表的一篇电催化综述中的图作为例子来讲一下。原文"Combining theory and experiment in electrocatalysis: Insights into materials design"

下面我将分示意图、数据图两大块进行分析,并在最后形成一个checklist。这样方便大家以后在写完文章、画完图以后,对着这个checklist进行比较。看看有没有哪些遗漏的地方(可能在以后会补充)。

好,下面我们开始吧!

文章摘要部分给了一个示意图

整幅图所要表达的意思是:

(1)空气中常见小分子经过研究后,可通过太阳能转化为清洁能源(H2),燃料(CxHyOz)以及重要化工产品(NH3

(2)将整个的研究过程分成了四块:

Theory --> Synthesis --> Characterization --> Test --> Theory.

这样形成一个循环,在每一块都使用一幅图来表示,显得直观。并且使用3D高清图,更显高大上。

(3)看整个图片的配色,以红、白、蓝作为三中基本颜色,不会让读者感觉到颜色带来的强烈冲击。整幅图片看上去十分温和。

该图的文字说明为:

正文部分又出现了第二个示意图

这张图说明了目前可持续能源的产生、运输与消耗。使用:

绿色代表N2的流动方向:(N2→NH3

红色代表CO2的流动方向:(CO2→CO→CxHyOz

蓝色代表H2O的流动方向:(H2O→H2O2

绿色可以使人们想到农业,而NH3可以被用作肥料;CO2由化石燃料燃烧而来,因此代表火,用红色;H2O想到碧蓝的大海,因此选择蓝色。另外图中示意物的选择方式也值得学习。这幅图给人一种流程图式的感觉,因此学学工业上的流程图,会对画好基础研究的示意图有很大帮助。

第三个示意图是将新型催化剂的设计手段进行了总结:

最上面两个箭头分别表示了制备高效催化剂的两种方法:(1)增加活性位点数(2)增加内禀活性。下面给出了9种优化催化剂的方法,并在每种方式下给出了相应的示意图。在图上部的中心位置,还用两幅小图表现了使用两种方法中理论与实际的比较。非常全面、直观、简洁、美观的对催化剂设计方式进行了总结。

接下来作者们对氢析出反应(HER)进行了总结:

在文章中,由于某些杂志对图片数量有要求。因此作者会将几幅图压缩成一幅图(像这样)。这些图所表达的Science在这里不说,因为与问题无关。感兴趣的可以参考我的文章与专栏。我们可以从中得到的启示有:

(1)坐标轴所表示的物理量及其单位要清晰可见。

(2)图中不同配色和不同形状点所代表的意思要在图中给出。

(3)对于特殊点(例如数据从别的工作中copy来的),要在数据点周围表明来源(或在图的描述中写出)。

(4)对于B这样图线众多的,要结合每条线的颜色,给出对应的Legends。

(5)下面的小图虽然很小,但是所表达的内容以及每幅图片对应的参考文献都让人一目了然。对于底色偏黑的图片,就运用白色来画长度标尺。相反底色偏白的,则用黑色来画长度标尺。目的都是为了让人看清楚。

(6)两个箭头也表现了作者们对文献经过了详细的总结和整理,给出了趋势的方向。而不是简单的数据堆砌与毫无逻辑的结果展示。

之后作者们讨论了氧还原反应(ORR)

其中需要注意的点与上面HER基本一致。但可以特别看一下图B。作者运用二维密度图在平面上用颜色表现了活性大小(红色代表高活性、蓝色代表低活性,这样的配色也和光谱是一样的)。另外看下数据点,在下面将图B放大:

从图中符号的说明中可以看出,作者用红色代表(100)晶面,用蓝色代表(111)晶面;用圆形代表纯金属(metal),用方形代表合金(alloy)。这也给我们一个启示:用相同的特征代表相同的意思。这样能更直观的表达出自己所想表达的意思。毕竟,图示的作用就是让人一眼就能知道你想表达的含义。如果没有达到这一点,重画。

下一幅图表示了运用理论计算与实验的比较以及随着年代增长,氧析出反应(OER)的超电势的变化趋势

从描述文字中就能看到这附图中所包含的信息量。如果在你的文章中,可以用这样的方式总结你这个小领域中的工作进展与当前现状,一定会为文章增色不少。

这幅图是有关ORR机理的计算:

从图A我们可以看到,每一步所表示的表面物种都进行了标识。每条线所代表的物理意义都用其本身的颜色表示出来。注意:在整个文章中,对图片的配色有高度的统一性。都以白、红、蓝作为基本三基色。这三种颜色的搭配在我看来是非常好的组合,希望大家也能借鉴到自己的文章中。

这是文章的最后一幅图:

要关注的重点也和前面所讲的一样,就不再赘述。但在这里要说明的是:全文总共有14页,有7张图。一般研究论文中图片的数量不应多于10个,Communication类的论文图片不应多于5个(有些杂志规定不能多于3个)。因此如何有效的整理数据变得非常重要。有兴趣的人可以关注一下『数据可视化』这个领域。会让你对如何在科技论文中作图产生全新的认识。

下面就是之前说过的checklist(检查表):

每幅图是否充分表达了我想表达的意思?具体你需要留意的包括:

(1)坐标轴是否表达清晰?物理量和单位是否给出?字体是否够大?(我个人比较喜欢28的字体给坐标轴名称;24的字体给坐标轴上的数字)

(2)图中的每一个点的物理意义是否在图中进行了充分表达?有没有用统一的特征表达统一的意思?(参见图4(b)的讨论)

(3)图中每条线是否给出了其物理意义?

(4)关键的点(转变点、极值点)是否用箭头进行了强调?

(5)配色是否让人感觉comforting?而不是shocked或者annoyed

(6)每幅图的描述是否精确?与图中数据是否吻合?图中无法表现的信息是否在描述中给出了充分说明?

图的数量是否符合要求?

(1)哪些图可以合并?

(2)哪些图可以放到Supporting Material中?

(3)哪些图可以拼成(A,B,C)这样的?

我的图还能不能更吸引人一些?

(1)是否给别人看过?

(2)别人能否一眼看到图就知道我想表达的全部意思?

(3)别人对我的配色怎么看?

希望对您有用。

谢谢阅读!

本文来源:知乎;作者:何政达

链接:https://www.zhihu.com/question/39751595/answer/148108793

 

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