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想做出一個響當當的課題? 看這位老師如何“點石成金”

來源:外灘教育 作者:外灘教育 發布時間:2016-10-28 是否公開:公開 審核人:王利軍

   

 

    看點眼看STEM、科創日漸火熱。臨到出國申請學校,如果手頭有個優質研究項目,也會助你申到dream school。今天,外灘君向諸位介紹一名科研老師,名叫馮碧薇。她本是科研人出身,這幾年,她帶出不少“小科學家”。這些小科學家,本身并不是學霸,但他們的想法被鼓勵、被引導。最終,從他們的手中,誕生了原創的科研作品。
    文 | 嚴柳晴編輯 | 聞琛

    外灘君問馮碧薇,那些適合做研究的中學生,有什么個性特征?馮碧薇舉了個例子:有天,鑰匙掉在陰溝里,蹲在路邊掏了半天。一位同學走來說:老師別急,我幫你。他找來一塊吸鐵石,綁在一根棍子上,一分鐘不到,鑰匙就被吸上來了。
    這位同學曾研究3D打印,用3D打印機設計了一個硬幣分揀儀器。一塊、五角、一角的三種硬幣,通過三個大小不一的孔徑,分別落入三個通道,完成硬幣分揀。這位同學發明這只3D打印的設備,在大約四年前。那時候,“3D打印”還是稀奇玩意兒。評委老師看到這只分揀機,饒有興致地玩了很久。
    馮碧薇還可以舉出許多案例。當老師的5年里,她培養出幾十位青少年科創競賽獲獎者,其中有幾位同學還成了中國少科院課題交流活動的“小院士”。她幫助學生完成研究的過程,簡直可以稱作“點石成金”——學生從一個“離譜”的想法,沉淀為科研課題,又從課題“抽枝發芽”,生成報告,在公眾場合自信演繹。
   能將諸多學生從“科研菜鳥”引入門,可能與馮碧薇的學術背景有關。她是復旦生命科學學院畢業的碩士生,說是“學霸”也不為過。在本科三年級時,她就隨導師在實驗室做研究。本科階段,就在英文期刊上發表了論文。研究生階段,又發表了第二篇英文論文。
   盡管在科研上小有成就,但她嘻嘻哈哈地說,大學時代,也不是典型學霸,不過就是“坐在教室最后一排侃大山”。她性格開朗,更喜歡和人打交道,比起坐冷板凳的學者,可能更適合做一名中學老師。因此,2012年研究生畢業時,她到建平中學擔任了生物課老師,同時兼任科技指導老師。
拿出一個“養眼”課題,難點在哪里?
    這些科研成果,如何從中學生頭腦中誕生,并最終呈現在世人面前?馮碧薇說,難點并不是“想法”,而是“找選題”。學生的想法天馬行空,完全不切實際。問一群“科研菜鳥”:你們有什么想法?他們會講許多大而無當的想法,比如氟對兒童的傷害、克隆人等等。將他們的思想拽入“科研軌道”,需要花一些心思。
    馮碧薇設計了一套課程,叫做“創新項目設計”。這門課程包括如何選題,查資料,使用哪些方法和儀器,并引導他們研究一個小課題,最終寫成論文。課程的重點在選題上,針對選題,中學生難以吸收理論。教師設計了大量案例,學生在聽案例的過程中,產生想法。
馮老師會介紹哪些方法?
    1. 舉一反三
   一個長寧區的老師帶一個小學生做了一個科研課題:為什么只有綠豆芽,沒有赤豆芽?學生聽罷,舉一反三,那么,為什么有酸奶,沒有酸豆奶?有位同學嘗試做了這項研究,先用不同的豆子,加入雙歧桿菌粉末,制成酸奶,很難吃。之后,再做嘗試,實驗室把菌純化加入豆乳中,效果很好。最終制成的酸奶,像老酸奶一樣。
    2. 逆向思維
    研究目標可以和前人雷同,但思維不局限在某個點上。比如,一篇學術期刊《自然》(Nature)上的文章,介紹紅豆杉里有一種植物,叫作紫杉醇,可以抗腫瘤。那么,針對這種物質,你可以如何設計研究?學生問題局限在紫杉醇上頭:怎么可以提取紫杉醇,怎么讓物質中的紫杉醇多一點?
   這篇文章的作者,如何另辟蹊徑?作者提了一個問題:植物不會得腫瘤,它為何表達抗腫瘤物質?沿著這個思路,作者去研究紫杉醇結構。他最終發現,對植物來說,紫杉醇可抑制真菌感染。作者發現,用真菌刺激不會產生紫杉醇的植物,過了一段時間之后,也可以產生抗腫瘤物質。
   3. 生活中的現象
    生活中,人會遇到困難,有聰明人用科技和設計,巧妙地解決它。比如在非洲,打水很難,非洲人發明了環形的水桶。再比如,有位同學設計點滴瓶。一般的點滴瓶,滴完了之后,血液回流,老年人打點滴很危險。而這位同學設計的點滴瓶:液體滴完,彈簧往上走,會碰到開關。電路一通,燈亮,喇叭叫,避免了傷害。
    4. 多看新聞和熱點話題
   有位同學聽電視上的專家說,植物是不會相克的。但是,論文數據庫里卻有很多論文,講植物相克。于是,這位同學做了一項研究。他養了70個同一種性別的小白鼠,檢測肝臟大小和肝功能指標,發現“相克”的植物對身體確實有副作用。
科研獲獎者都是學霸嗎?
    這些獲獎者,看似出于天資。他們做出的研究,水平能超越本科生,甚至蓋過研究生。原本內向的學生,從科研中獲得成就感,甚至能站在講臺上,侃侃而談。馮碧薇說,這些學生并非天資超群。但是,他們都對科研感興趣,愿意付出時間。而且,中學生最精彩的科研想法,并不出自實驗室與課堂。這些想法活色生香,與生活、人類息息相關。
   有兩個案例讓她印象深刻:
    有位女生,外公是山里老中醫,在當地采一種植物,入藥之后,治愈了兩位胃癌病人。她采來一點草藥,經過馮碧薇幫助,委托復旦實驗室做體外實驗,將煮沸的汁水加到腫瘤細胞中,看這味草藥能否抑制腫瘤細胞生長。結果,出乎意料,效果非常好。這位女生對課題研究很有興趣,目前課題還在研究中。
另一位女生,在馮碧薇指導之下,研究一個物理類的課題——太陽能裝置,并寫成論文。在論文之外,她開了公眾號,向公眾普及清潔能源知識。她去廣西SOS村,推廣清潔能源計劃。這位女生還自己組建團隊,兩次跑到非洲,在當地推廣清潔能源裝置。

    B=外灘教育 F=馮碧薇
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   B:第一個成功的課題是什么?
    F:剛開始當老師的時候,我還在讀研究生。有一個學期,在建平中學實習,帶學生去龍華醫院做實驗。先是問卷調查,做了2500份調查問卷,調查上海市頸椎病發生的情況和原因;設計指針,總結頸椎病經常發生的癥狀。從這個指針,辨明病情,并指導人們的生活。
   從指針顯示,問卷受訪者中,有部分得了頸椎病。我們從問卷指針顯示的疑似頸椎患者中,挑選了三人,勸說他們去醫院拍頸椎片。最后結果表明,他們確實得了頸椎病。這個課題,后來獲得青少年科創大賽三等獎。
   B:等你正式工作之后,學生的選題是不是更多樣了?
   F:后來,學校的微生物實驗室又裝修了。實驗室內有超凈工作臺,無菌操作。再后來,又建了分子實驗室,可以做PCR(細菌的分離、鑒定)。
    B:做科研的學生,在生物學習上很出色嗎?
   F:有些同學本身在生化中并不很出色,但他們愿意投入時間做科研。因為做科研花費時間,有學生和家長擔心,如果沒時間刷題,會對成績有一定影響。但一些孩子很愿意去做,有些家長鼓勵他們。這些孩子的思維,還有各方面的能力都提高很快。有些幸運的同學,提前通過自主招生,被名牌大學錄取。
   B:做科研對學生未來的幫助大嗎?
   F:他們在一個科研項目中,不僅要做實驗,還要看論文、寫論文,答辯。而一般學生,要等到大學才體驗查數據庫、答辯的過程。我進入實驗室比較早,我的大學同學,直到大四才經歷論文寫作與答辯。而這些孩子,在高中階段能熟悉整個流程,對未來的發展也大有幫助。
    B:這些孩子,有些什么特征?
   F:最重要的是興趣。只要感興趣,就會花時間。有些孩子,在班級里沒有很突出的表現,但在課題上卻有。肚子里有墨水了,他們會有自信。在科技活動上,都敢上臺發言。

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