进入二十一世纪,全球主流博物馆的功能从最初的收藏到展示,正趋向教育功能的极大拓展。
一个民族的创新大脑也许就起步于科技馆博物馆,一颗科学种子的幼芽也许萌动于科技馆博物馆,一个国家的兴旺和发展也许就蕴藏在无数走进科技馆博物馆的青少年心里。
早在2007年,国际博物馆协会(ICOM)在博物馆定义中首次把教育放到首位。发达国家大型博物馆已把目光投向非正规教育,与课堂教育互为补充。在英国伦敦历史自然博物馆,从幼儿园到高中,课本中的知识点都有对应的展品,同时在教育活动列表中分门别类,挂在网上方便师生下载。在美国,博物馆课堂非常普及,由博物馆和学校共同开发的课程在中小学同一课程体系中深度融合,广受欢迎。法国小学生周三下午则进入博物馆学习,比如在卢浮宫欣赏、临摹画作。
然而很久以来,我国博物馆与学校之间却存在着一段颇为“遥远”的距离,主因还在受课堂和应试的“主流”教育体系束缚。上海要建设全球有影响力的科创中心,提升文化软实力,培养未来创新人才,必须利用博物馆科普资源,在青少年心中撒下对未知世界的好奇心和探索创新的科学种子。上海的博物馆和教育界正试图拆除这一堵横亘在博物馆和学校之间的“隔断”,打通连接双方的“最后一公里”,使博物馆成为最理想的科普课堂。
始于2015年底的“馆校合作”正是两者共享双赢且可复制推广的模式。在上海科技馆党委书记王莲华看来,科普要始终围绕“科技创新”这个核心展开,树立“大科普”理念,构建“大科普”格局。青少年是科技创新最大的潜在力量,博物馆拥有丰富的藏品、展品及公共活动空间,是开展沉浸式创新教育的天然沃土。
2016年12月8日,上海科技馆及其分馆上海自然博物馆与上海市127所中小学签订“馆校合作”共建协议,旨在共同“开发一批博物馆课程,培训一批科技创新教师,培养一群创新型学生”。
“金牌博老师”和补短板
“馆校合作”博物馆课程
“馆校合作”项目并不直接向青少年传授知识,其中的“青少年科学诠释者”和“实习研究员”均由学生根据兴趣自选主题、查找资料、研究分析,最后展示自己的成果。馆方给予方法引导和合作过程中的必要支撑。
上师大附中附属龙华中学副校长闵辉说,“博物馆研习会”是旨在利用场馆资源提升自然科学教师和学生能力的“馆校合作”的六个子项目之一。所有活动设计的关注点都强调学习者的参与和兴趣,在体验中渗透科学教育,科学性与趣味性并重。
闵辉设计的方案是“缤纷生命展区—走进林奈实验室”。该方案以瑞典博物学家、分类学家卡尔·林奈的研究为线索,结合初中八年级《生命科学》课程中《生物的类群》一章学习,使学生了解生物的基本类群、分类依据及阶元、双名法的基本含义等,认识生物界物种多样性和分类复杂性,生物的结构功能与其生活环境的统一性。林奈在200多年前对动植物的描述和分类已非常准确,至今基本不变,彰显出严谨治学的科学精神。比如被誉为中国树种“活化石”的银杏的学名Ginkgo biloba L.便是林奈定名。
该方案被评为优秀方案,包括闵辉在内的20名中小学教师获得“上海自然博物馆金牌博老师”称号。这种博物馆教学给学生带来的感受是前所未有的,学生的兴趣不止于好奇和好玩,而被引导到有目标的体验和探究之中。
“馆校合作”实施方没想到,一个非政府行政指令推动的项目,自愿自发报名要求参与的学校、教师和学生的踊跃大大出人意料,远远超出计划招募人数。
博物馆学习和学校学习的最大区别是,前者是开放式的空间,真实的物件,体验式的情境,没有固定的教室、老师和答案,没有死记硬背,更没有考试“伺候”。最关键的是,学习者的思辨是主动和发散的,对问题的理解是自主和不确定的。学习者的兴趣和创见往往就在这个探索的过程中悄然萌动了。
在闵辉看来,从传统课堂走进博物馆,首先要实现教师自我观念的更新。是教师知识完善的另一个起始点。
杨浦区二联小学探究课专职教师常杰表示,馆校合作能做起来,应该是博物馆和学校之间的教育理念趋于接近,对创新思维培育有了一致看法,所以老师愿意加入到这个平台上来。馆校合作的受益者并非只有学生,而是让教师与学生一起成长。她参与开发的子项目“校本课程”《昆虫特“攻”队》依托自然博物馆资源,大大激发了学生对昆虫知识的兴趣,对学生的核心素养形成很有帮助,被评为精品,家长和学生纷纷点赞。
育才初中一名学生在参加了马志雄老师开发的优秀校本课程《我在自博做标本》后,从小对昆虫的兴趣再被点燃,目前已开始研究“鞘翅目昆虫蛴螬的生命周期及其对植物的危害”课题,整体学习能力显著提高,既全面发展又学有专长。为了实现一直在构思中的如何在博物馆里实现分层教学,“金牌博老师”马志雄把教研思考带进了博物馆。比如“动物的生存策略”这一章节,对能力强一些的学生,马志雄会提问,为什么蒲公英的种子是轻飘飘的,引导他们用生物仿生学知识来解释这些现象。对基础较弱的学生,就给他们一个案例:为什么黄鼠狼遇到危险就会放屁?博物馆里还能找到相似案例吗?
馆校合作子项目“馆本课程”是博物馆工作人员和学校老师的共创产品,有的“实验班”已在自然博物馆上起了课。而在研发过程中,博物馆专业人员发现,不少生命科学、探究性课程教师的知识储备还不能满足将学生带到博物馆上课的需求。比如动物的关节、骨骼和肌肉都是不断进化的结果,但在一些生命科学教师的PPT中,动物的身体结构与环境背景经常对不上,博物馆正好补上这块短板。
“馆校合作”项目负责人、自然博物馆管委会副主任、展教服务处处长顾洁燕说,博物馆学习的特点是学习始于兴趣,要发挥好这一功能,博物馆和学校必须深度携手,运用博物馆资源搭建起学生爱学、老师爱教的博物馆课堂。目前“馆本课程”已完成小学、初中、高中三个阶段六十个课程的开发。
馆校合璧联袂登场,一定会越来越受师生欢迎。
“千足百喙”的自然笔记
这些天,龙华中学预备(1)班钱俊阳同学盼着被“博老师”选上去自然博物馆看鸟的队伍。孩提时他就非常喜欢鸟,上学后兴趣不减,一晃已是预备班了。让他兴奋的是,最近学校里新添了一门选修课,叫“自然笔记”,在自然博物馆里上课。不过,去博物馆上课还有一个竞争和淘汰的过程。上一次他遗憾落选,这次的主题是“千足百喙”,观察各种鸟类。钱俊阳可是铁杆鸟粉,足足巴望了一个星期。“博老师”终于宣布名单了。哈哈,这次他终于如愿以偿了。
站在博物馆鸟类展台前,钱俊阳心里兴奋啊,一下子就把自己全部的鸟类记忆召唤到了眼前,不过现在还是安静地听讲解员姐姐讲吧。以前我只是看鸟如何可爱,如何飞翔,原来鸟还有这么多的学问啊。它们为什么会飞呢,书上写的是,鸟类骨骼较轻,振动翅膀引起空气流体变化。可讲解员姐姐拿起一个鸽子骨骼标本说,这是它的龙骨突,因为有了龙骨突,才能附着强壮的胸大肌,肌肉牵动翅膀为飞行提供了动力。两种说法哪个更有道理呢?再看鸟类的足,不同的形状、长短粗细、有蹼的没蹼的、两个趾三个趾的;鸟类的喙有细长的、又尖又弯的、扁平的,它们的羽毛、叫声,飞翔的速度和高度……钱俊阳陶醉在栩栩如生的涉禽、攀禽、猛禽世界中。他喜欢猛禽,比如老鹰,因为它的喙带着钩状,所以能轻易捕捉小动物,它的脚趾尖锐而长,可以抓住任何一个被它看中的猎物。讲解员说,鸣禽的叫声一般都比较好听。钱俊阳想,乌鸦也是鸣禽啊,它的叫声人家可不喜欢。
按照“博老师”布置的作业,钱俊阳和同学们要开始做“鸟”的自然笔记了。不过这次作业没有书本,完全来自博物馆课堂的所见所闻。他先画出鸟足、趾、喙、羽毛……,涂上对应的颜色,像一次实景写生。接着在鸟的躯体各部位作出批注,像一个标本的解释语,关键要抓住特征。
这一天的作业做得很开心,同学之间边聊天,边画鸟,完全没有课堂作业的枯燥,因为没有标准答案。“博老师”还鼓励同学们展现自我,突出个性。钱俊阳把自己的作业当作一幅作品,不是简单地为鸟画像。“博老师”说,博物馆里的世界很精彩,“千足百喙”才是我们探索鸟类世界的开始,还有许许多多未知的世界等待同学们去探知。钱俊阳开始知道,原来科学家都是这样观察世界的。
以前春游秋游去趟博物馆,同学们就像从禁锢在校门里放出来的小鸟,除了嬉戏打闹,就是走马观花,出了大门就全丢到后脑勺去了,但这天博物馆上的这堂课,心情超级棒,亲手制作的“自然笔记”使他们充满了成就感。
初一学生胡捷说,自然科学知识在课堂里很难有真实感受,到博物馆去我很开心。比如说鱼,说起来普通,但关于鱼类的知识我们几乎等于零。在“博老师”的指导下,我这次做的自然笔记是“长江种鱼类的繁殖期”,去博物馆看实物或标本,画出来,描述它们的生物特征,非常有趣,也没有考试的压力,完全出于自己的理解和兴趣。而且在博物馆这个开放的课堂,学生和老师的互动也没有了平时的拘谨,获得的知识却比课堂上多得多。胡捷意犹未尽地表示,我下一个要做的主题是“绿豆芽的发芽”。
“达人带你逛”
达人带你逛——太阳能主题活动现场
“达人带你逛”是科技馆品牌之一。“达人”不乏著名科技大腕,也有名不见经传的术有专攻者。在“逛”中与展品亲密接触,揭开科学奥秘,把青少年引入科学轨道。在2016年平均二到三周一次的这项活动中,既有引力波、天宫二号、纳米技术、长征五号、青蒿素、暗物质、石墨烯等“高大上”的科技热点,也有基础科学的新探索和新发现。
第六期“达人”由科技馆馆长王小明亲自带着小朋友“逛”。王小明是种群生物学和生态学博士、“法国国家功绩骑士勋章”和上海市科技进步一等奖得主。这天“逛”的主题是中国珍稀动物,参与活动的小朋友特别多。依次被王小明博士点名的有,三亿年前的远古精灵,被伦敦动物学会列为全球10种“最需帮助的”的高危两栖动物之首的中国大鲵、国际一级保护动物川金丝猴、在悬崖之巅疾步如飞的岩羊、与恐龙生活在同一年代而延续至今的扬子鳄。除了这些珍稀“大腕”,列入《世界自然保护联盟》(IUCN)濒危物种红色名录、国家一级保护动物黑颈鹤和体型娇小的名贵海洋野生头索动物文昌鱼也相继亮相。更令小朋友们惊喜的是,今天的活动还有个大彩蛋--王馆长破例打开了藏品库房,让他们近距离观察珍稀动物样本,为他们解疑释惑。
曾在青藏高原工作的生物学家、复旦大学研究生院院长钟扬教授在他担任“达人”的活动中,带着大家深入浅出地了解了一个高端主题—-“基因组时代的生物多样性保护”。被它吸引过来的不仅有小朋友,还有一些大朋友。为什么很多植物的基因组比人类大,为什么尼罗鳄能长时间在水里停留而人类不行呢?龙血树的寿命长达七千到一万年,它的长寿基因是什么呢?
钟教授带大家“逛”入展区“基因探秘”版块,经过图文并茂的讲解,大家明白了,尼罗鳄的血红蛋白中有更强大的携带和释放氧气的能力,它和人类血红蛋白的氨基酸差异达百分之四十,这就决定了人类不可能长时间待在水里。
某些蕨类植物中有一千多条染色体,它们在进化过程中要抵御恶劣环境和被捕食,只有通过不断壮大基因组来解决困扰。而人类在进化过程中获得基因的同时也在丢弃,最后仅剩下区区四十六条。
“达人”不仅带你逛,还可以让你和动物零距离。那天“动物达人”张维贤就让小学生兴奋而恐惧地与蛇亲密接触了一回。戴着一副眼镜的女生小黄怎么都不可能想到,她竟然把一条小蟒蛇绕在脖子上,还直接去嗅它滑腻腻的身体,她的神态可比那个双手抓着蛇体两端的男生轻松多了。就在与蛇战战兢兢地亲密接触中,他们知道了蛇在全世界的分布,蛇的掠食和爬行方式,还知道了蛇的下颚完全张开可达150°,所以才有了“人心不足蛇吞象”的说法。当你看到连续打呵欠和舔嘴唇的蛇,就表示它吃饱了,这时就是捕捉它的最佳时机。如果你看到在水边生活的蛇大量集结往高处迁徙,那是告诉你洪水将要来了。
“三九”节气一个寒风凛冽的下午,我再次来到科技馆采访“达人带你逛”活动负责人李晓彤。从她那里了解到,从年初的选题策划到确定,从最新科技前沿到基础科学,从PPT制作到定稿,从理论讲授到实验环节,从联系“达人”到确定“逛展”路线图,还要充分考虑不同年龄段学生的接受度,往往需要反复好几个来回。原来,看似轻松好玩的“逛”的幕后其实并不轻松。
“灭绝展”里开心找“任务”
在博物馆里观察鸟类
2016年10月25日,上海自然博物馆重磅引进英国伦敦自然历史博物馆“灭绝:并非世界末日?”巡展,免费对公众开放。该展首次走进亚洲,引导参观者穿越宇宙洪荒,寻找地球生命演化历程里的“幸存者”,探讨生物灭绝在生物进化中的意义。世界上最大的鸟蛋——象鸟蛋,世界上最美丽的蛾子——斯氏燕蛾,难得一见的恐鸟足和羽毛,还有渡渡鸟——一种仅产于印度洋毛里求斯岛上不会飞的鸟,由于人类的捕杀和人类活动的影响彻底消失,堪称除恐龙之外最著名的已灭绝动物之一,都将在这里一一现身。
从这天起,顾洁燕办公桌上的电话格外繁忙起来,她要为前来参观的学生派发“任务单”。这项工作始于2016年初。“灭绝展”的“任务单”有的放矢:第一,找到以下术语:生物大灭绝、背景灭绝、伪灭绝;找到这些标本:旅鸽、恐鸟;第二,思考几个问题:怎样才能从生物大灭绝中幸存下来?我们需要保护濒临灭绝的物种吗?灭绝,是结束还是开始?第三,观展结束后还有一场辩论:你觉得在生物灭绝中,人的因素重要还是自然因素重要?正反方各有4位辩手,其余学生可以根据自己的思考和判断决定站队。“我们赖以生存的地球上,为什么有些生物会灭绝或者濒临灭绝?”这道题,初中生物课本的“标准答案”是,因为人类生存过程中生活和生产方式破坏了部分物种赖以生存的环境。而“灭绝展”却提供了另一种思路:第三次生物大灭绝发生在距今2.52亿年前的二叠纪末期,导致海洋95%以上和陆地75%以上的物种大灭绝。这个时期人类还没有出现,那么什么才是生物大灭绝的真正原因呢?
这种“任务单”式的博物馆深度学习,没有标准答案,却可以充分发挥想象空间,对学生思辨能力的培养极为有利。在未来的日子里,当又一位新生代科学家出现在世人面前时,也许会由衷感谢这一次博物馆学习时萌动的科学种子。
不少学生逐渐接受并喜欢上了“任务单”模式学习法。博物馆专业人员和学校教师都认为,这种探究式学习对提升学生的综合能力很有帮助,而这恰恰是当下中国学生最缺的。教师们渐渐形成共识,启迪学生思维比死记硬背更重要。
优秀女生的“科学诠释”
上海自然博物馆“实习研究员”项目
王伊笑、陈羽昕、丁宸三位女生都“年方二八”,她们在科技馆“青少年诠释者”的项目是“分子克隆原理及应用探究”。从四月的讲座到五月的实验操作,从六月的海报绘制到七月的报告填写,她们奔波于科技馆和专家之间,累并且快乐着兴奋着。从生物工程的小白到操作实验的小研究员,在了解专业知识的同时也领会了科学方法与技巧,最终把自己所学所获通过课题报告完美呈现出来。
王伊笑在“心得体会”中写道,参与活动之前,我个人对于生物的理解只是一门学校里的科目,当我了解到生物工程作为生物领域的一个分支已在生活中随处可见时,就深深地被生物世界的广袤所吸引。同时,随着对分子克隆等生物工程技术的深入学习,我逐渐发觉它虽只诞生了不到半个世纪,却已极大地改善了人们的生活,并且拥有广阔的发展空间。但我也注意到,对于分子克隆的许多资料都是翻译品,也就是由国外科学家所著,而我国的原创科研成果并不多见。恰好我的学校给予了我在暑假去美国生命科学领域的顶尖学府加州大学伯克利分校深造的机会,我便想以此为契机站在国际最前沿一窥生物工程的奥秘。
这个“契机”的出现恰逢其时,而机遇正是这个博物馆项目,一个中学生的科学雄心正悄然萌发。
馆方“青少年诠释者”活动主要参与人徐佳艺说,为热爱科学的青少年牵手各领域专家,引导他们对科学的兴趣,并使这种兴趣孵化为探索的动力,科技馆是绝佳的平台。当这些青少年科学粉丝将他们的所学“诠释”出来时,我们都为之惊讶,也为之感奋,简直是喜出望外。看看这些诠释的题目,你也会感到后生可畏:“HAO机器人初探”、“分子克隆与连接”……
自然博物馆某展区前,一位长相靓丽透着睿智的女孩正在向参观的人们讲解“人类起源”和“生命智慧”,人们认真听着,不时提出问题,女孩一一解答,大家频频点头。她像吸盘一样带着人们进入“非洲:生物多样性”板块,讲得越来越生动了。一些小朋友围住她,提出各式各样的问题。他们不止一次听过这个姐姐的讲解,已经成了她忠实的小粉丝。讲解结束后,女孩擦了擦额头上细密的汗,吁出一口长气,然后对一直跟着她的馆方指导老师调皮地吐了一下舌头,老师,您看这样行吗?老师说,你好厉害,专挑老师没讲过的。其实老师很为这个学生高兴。
女孩叫曹舒雯,中学八年级学生,正值豆蔻年华。“馆校合作”子项目之一“青少年科学诠释者”面向初、高中学生,注重“学习能力的提升”和对科学概念的认知,培养资料收集能力、表达能力和社会责任感。通过理论培训、实地参观、小组合、展示汇报等环节,成为一名合格的科学诠释者。这项活动吸引了上海市八个区、十七所学校的351名学生,名额十分紧俏,其中178名成为第一期学员。在完成了“探索精品馆藏”、“展示可续诠释”等活动后,馆方邀请学科专家和科普作家为讲解稿评分,遴选出141名合格者。再结合作业、出勤率和现场诠释等综合表现,最终录取57名。曹舒雯就是57人中的优秀代表。
在学校里,曹舒雯不仅是一以贯之的少先队大队主席,还有一个绰号,叫“百科全书”。这个绰号的来源就是博物馆加课外书,还有画画、手工等等。在当下繁忙的作业堆里如何挤出时间来做这些绝大多数学生无法兼顾的“闲事”呢?曹舒雯的体会是只要你想挤,时间总能挤出来。比如她生病吊盐水,顶着一个乱蓬蓬的蘑菇头,另一只手里一定有一本科学书。学习绘画,她会同时观察人类骨骼,生活中有意外发现,她都会记录或者画下来。这就是曹舒雯的“百科”之道。
有了这样的“百科”底子,她认为“科学诠释”必须探寻博物馆、展品及其背后的故事,而这些往往是参观者忽略的。在馆方指导老师眼里,曹舒雯不是个“乖孩子”,她常常会提出一些超出她年龄的问题,让老师一愣。对曹舒雯来说,表达完全不是问题,她要使自己的讲解既完美,也要接地气,于是一遍遍琢磨。比如对猎狗的诠释,她抛却通常赋予它的贬义,加入它真实的生活习性,给它一直以来的“差评”予以平反。又比如鳄鱼惯以恶劣形象出场,但她从人和动物的关系演绎,运用自己的知识点链接贯通,又有了不同一般的诠释效果。难怪在她周围不断聚拢更多的听众,尤其是小朋友。眼下她正在做一件事,申请公众号,做深层次的博物馆历史文物传播。要做的功课很多,查原始资料、上网、去图书馆、制作故事卡片、考察……当然这又得挤出她更多的学业时间了,但她乐此不疲。她说,“科学诠释”对我来说是一种使命感。
小小科技男
2016年1月29日,上海自然博物馆“绿螺讲堂”第一讲开讲。
这是自然博物馆的原创开发项目,目前已形成十分热门的“绿螺”品牌效应。作为一个公益性科普讲座,国内外各领域科学家、专家大咖经常被邀在这里进行主题讲演并与公众面对面交流。
新年头一讲很重要,嘉宾当然也重磅:卢宝荣,复旦大学特聘教授、博士生导师、生命科学学院生态与进化生物学系主任、瑞典农业大学科学博士、国家杰出青年科学基金获得者。另一位是王晓娟,上海自然博物馆自然史研究中心教授、博士生导师。
卢教授以一段声情并茂的“我的家在东北松花江上,那里有漫山遍野的大豆高粱”引出了开讲主题“小豆子大用场”。
为了提高公众对豆科作物营养的认识,联合国粮农组织(FAO)确定2016年为“国际豆类年”。
大豆起源于中国,有五千年的种植史。大豆及豆类食品豆浆、豆腐、豆干是国人须臾不离的舌尖美味。豆类还是一个文化符号,如果说东亚文化与大豆有关,那么南亚文化也可以从鹰嘴豆那里获取信息,而美国的牛仔文化与他们餐桌上常见的菜豆深有渊源。小小的豆子真是小觑不得。
到了互动环节,一个稚嫩的童声首先提出了问题。卢教授认真倾听着,发现这是全场唯一的童年听众,但他款款而谈的双(单)子叶植物、固氮作用、转基因……完全是一个小学霸呀。卢教授对他的问题赞不绝口,解答后说,小朋友,你以后一定要来考复旦哦。在场听众也为孩子和教授的对话感慨,这场讲堂听下来,大家就为这个不知名的孩子赠送了一个绰号——“小豆子”。
同年12月初,我在开张不久的浦东世纪汇见到了才9岁的“小豆子”,大名曾梓城,小学三年级学生。屁股还没坐热,他对一起来的妈妈说了句什么,便扎进了一旁的“言几又书店”,原来他是这里的常客。一会儿,他重新回到座位上。我把话题引到了正在自然博物馆展出的“灭绝展”,他一下子来劲了,并立即回应:“我看过了,我们可不可以建立一个濒危、易危和极危动物的基因库,来保存他们的基因。一旦它们灭绝了,我们还可以重建。我觉得可行,但目前技术很难做到。”他神色严肃,像一个学者那样打着手势说,基因是什么,是所有生命的遗传物质。什么是转基因技术,就有点像……那个复制粘贴,但是转基因必须抑制物种的有毒基因……
我的反应有点仓促,脱口而问,你父母个子不高,为什么你长得蛮高呢?他想了一下说,两个隐性基因变异产生一个显性基因……他的大学教师的母亲笑着说,他求知欲特别强。博物馆和书店是他最喜欢的地方,一进去就出不来了。他也喜欢表达,许多是自己的理解。博物馆的确给他带来很多的乐趣,像一个知识储存器一样。
我顺着他的思路进入到他同样喜欢的“科教片”桥段,他说到了BBC的《地球引力》和《南太平洋》。我不得不承认,对片子里说到的那些,我没他专业。
一个二室户的租赁房,一半被他的书占据,科普、文史、自然。他还收藏种子,自己动手制作植物标本,曾作为“收藏小达人”接受媒体采访。我问,你这么多事情影响学习吗?他说不影响,问起他的学习成绩,他直言不讳,中等偏上。不过学习再紧,“绿螺讲堂”可不能落下,我可是“铁杆绿粉”。
博物馆科普真是神熏陶啊。我想,这样的“绿粉”越多越好。
年轻的蔡荔是北大环境科学博士、上海自然博物馆自然史研究中心助理研究员,主持着一个国家自然科学基金青年基金项目。2016年5月,她收了一个学生,12岁的初中生蒋淞易。蒋淞易是“实习研究员”项目中350多个自主报名者中脱颖而出的50名入选者之一。孩提时代,父母带他去博物馆,就黏上了博物馆。后来,上海几大博物馆就成了他最喜欢去玩的地方。小学二年级时,母亲将一本《环境科学》杂志带回家,蒋淞易一拿起来就放不下了,从此就迷上了这门学问。四年级时,他的“降解白色污染的垃圾桶”获得上海市第29届青少年科技创新大赛一等奖。这次,他师从蔡荔的研究项目叫做“纳米二氧化钛对植物萌发影响的研究”,探索不同浓度环境下污染物纳米二氧化碳颗粒对植物(大豆和野大豆)种子萌发的影响。他在他的小论文中写道:“二氧化钛目前已被广泛使用在工业和生活的各个领域。可以推断的是,大量使用纳米二氧化钛必然导致其进入到自然环境,并且最终进入到土壤。那么,纳米二氧化钛对植物生长有影响吗?是让它们长得更快还是更慢,我的这次试验就是要从植物种子萌发的角度解开这个谜底。通过实验观察,我推测纳米二氧化钛会影响种子对氧气的吸收,浓度越高,对氧气吸收的抑制作用越大。这主要可能是由于在阳光的作用下,二氧化钛的光催化性产生的自由基基团对种子结构产生了破坏导致的。结论是,纳米二氧化钛会对种子生长产生抑制作用。”
2016年的暑假,蒋淞易每周去自然博物馆二次,雷打不动。
蒋淞易对蔡荔目前正在研究的“海洋微塑料污染”课题表示出浓厚的兴趣。蔡荔表示,她对这个徒弟很满意,也很有信心,但不会过早让他定研究方向。
“STEM科技馆奇妙日”孕育创新
“科技馆奇妙日——桥梁工程师”
近年来,源自美国的“STEM”理念【科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)、数学(Mathematics)】逐渐引入国内中小学教学中。它并非简单地将科学与工程组合起来,而是一个引导学生把学到的片段知识和机械的过程转变成探究世界相互联系的不同侧面的过程。
2006年,美国总统布什在国情咨文中公布了一项重要计划,即《美国竞争力计划》,提出知识经济时代的教育目标之一是培养具有STEM素养的人才,并称其为全球竞争力的关键。2011年,由奥巴马总统推出的确保经济增长与繁荣的升级版《美国创新战略》认为,美国未来经济增长和国际竞争力取决于创新能力。其后,拥有STEM学位的人数被视为衡量国家实力的一个重要指标。
上海科技馆积极推动“STEM”项目,更加注重知识的整合,先后开发形成了“STEM科技馆奇妙日”等博物馆教育活动,成为广受赞誉的教育活动品牌。目前已自主开发针对小学高年级到初中学生的11个课程。
时隔半年多,活动负责人郭奕辰对STEM课程“桥梁工程师”还是记忆犹新。参加该项目的20名小学生五人一组,担任的角色分别是设计师、工程师、预算员、质检员和市场专员。郭奕辰先让每个组员画出他们心目中的桥,然后提出问题:“你心目中的桥为什么长成这个样子的?”小组员们的回答五花八门。郭奕辰把画出来的桥归类为拱桥、梁式桥和斜拉桥三种,帮助他们了解桥梁的类型和结构。进入到桥梁设计和实施环节,组员们拿着搭建桥梁的工具:一堆扁扁的雪糕棒。小组员好像都忘记了原来的分工,抢着要当工程师,提问最多的当然也是怎么能粘得更牢。通过仿真实验了解桥梁的受力,了解桥梁稳定结构的形状,通过探究桁架桥梁一个节的搭建,找到桁架的稳定连接方式。FLASH展示不同形状的受力情况、承重能力以及加固方式。郭奕辰告诉组员们,从绘制工程草图、制定预算、搭建桥体、质量检测、市场专员宣讲工程建议,到最后的小组分享和互评,分工必须明确。不同角色的扮演是了解桥梁建造工程流程、体验解决工程问题的思路和团队协作的必经之路。整个课程即将完成的时候,郭奕辰抓住时机提了一个问题:上海松浦大桥即将重建,对应你们各自的角色,应该考虑哪些问题?由于刚刚经过一番桥梁工程实验,组员们的思路相当活跃,尽管是现炒现卖,说起来却显得很“有板有眼”了。郭奕辰和组员们互动着,她心里有点得意,这次STEM课程的目的达到了。
有了小学生的“奇妙日”,青少年的创新实验不会太令人惊讶。
2016年11月12日,“SOLVE FOR TOMORROW探知未来2016年全国青年科普创新实验暨作品大赛(上海赛区)复赛”在上海科技馆拉开帷幕。包括华东地区六省一市的60支队伍通过初赛考验,争夺大赛总决赛的10支晋级席位。参加角逐的年轻科技达人们的起步大多有个共同点:童年时代是博物馆常客。我想,日后一旦成为科技大鳄,如果有一个胎记刻在他们的成长印迹里,那一定是科技馆博物馆。
青年科普创新实验赛比赛现场
复旦附中的胡叶琛同学表示,从小学起,科技馆就一直是她学期假期的必游之地。她对科学的兴趣就是从儿时最爱的彩虹儿童乐园中开始的。从第一次见到细菌模型,第一次看到机器人舞蹈的激动,到在“明日科技之星”开放式学生论坛上与顶级专家面对面互动,再到获得上海市青少年科技创新市长奖、中国青少年科技创新奖、直至目前成为因特尔美国科技大奖赛成员。目前胡叶琛已在实验室研究细菌感染,搭建小型机器人,利用重力传感器编写手机程序。她说,这一切都始于科技馆在我心中种下的那一颗小小的科学种子。
这个平台将使年轻一代终身受益,也是博物馆之幸。这种双赢的效果将随着时间的延续不断呈现。
比赛间隙,我采访了来自山东重点高校鲁东大学大二年级参赛“能源利用”单元并获胜的“飙车老司机”和“风驰电掣”团队。他们的作品主攻风能利用。前后三个月,他们在各种饱满的理论课中挤出时间搞这个项目,他们认为这项科普实验对培养学生的科学素养非常重要。
全国青年科普创新实验赛——现场展示
在另一个展台,应对环境危机的“能量自持式废醇蒸发系统”将化工化学企业排出的高污染物废醇进行分离燃烧,最大限度地避免直接燃烧带来的危害。另一个“智能管家1号”正在启动夜视模式,通过微信向远在境外的主人实时报告家里情况。这是一个用于身份识别、气候、防盗和家庭医生等多功能的高智能机器人,出门时为你看家,生病时为你开处方,大汗淋漓时为你打开空调,简直就是暖男机器人啊。这项已获实用专利的项目展示,引发了评委和现场观众的强烈互动。另一个模拟自然界优胜劣汰法则的“多目的地最优路径规划导航系统(IMAP)”使现场再次爆发热烈回应。该系统可应用于外卖送餐、快递、物流、自驾游等,拥有值得期待的市场前景。高中组将他们的目光聚焦日常。比如寻找车位的“好位搜”,帮助小朋友和老人的“背包助手”等,都带着不凡和贴心的设计。
时下,上海科技馆和自然博物馆活动(尤其是上述已形成品牌效应的活动)公众号一经推出招募或报名即被一抢而空已成常态。可以期待,随着上海全球科创中心建设的持续推进,将有越来越多的学生和家长对科技馆博物馆科普保持足够的热度。
在国际主题公园协会(TEA)最新发布的“全球最受欢迎的20家博物馆”榜单上,上海科技馆排名第八。
一座科技馆博物馆的兴起和延续往往会促进一座城市的经济发展和文明进步,更是该城市提升和展示文化软实力的重要窗口。
小学生在科技馆参观机器人
(本文部分学生姓名为化名)