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想做出一个响当当的课题? 看这位老师如何“点石成金”

来源:外滩教育 作者:外滩教育 发布时间:2016-10-28 是否公开:公开 审核人:王利军

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    看点眼看STEM、科创日渐火热。临到出国申请学校,如果手头有个优质研究项目,也会助你申到dream school。今天,外滩君向诸位介绍一名科研老师,名叫冯碧薇。她本是科研人出身,这几年,她带出不少“小科学家”。这些小科学家,本身并不是学霸,但他们的想法被鼓励、被引导。最终,从他们的手中,诞生了原创的科研作品。
    文 | 严柳晴编辑 | 闻琛

    外滩君问冯碧薇,那些适合做研究的中学生,有什么个性特征?冯碧薇举了个例子:有天,钥匙掉在阴沟里,蹲在路边掏了半天。一位同学走来说:老师别急,我帮你。他找来一块吸铁石,绑在一根棍子上,一分钟不到,钥匙就被吸上来了。
    这位同学曾研究3D打印,用3D打印机设计了一个硬币分拣仪器。一块、五角、一角的三种硬币,通过三个大小不一的孔径,分别落入三个通道,完成硬币分拣。这位同学发明这只3D打印的设备,在大约四年前。那时候,“3D打印”还是稀奇玩意儿。评委老师看到这只分拣机,饶有兴致地玩了很久。
    冯碧薇还可以举出许多案例。当老师的5年里,她培养出几十位青少年科创竞赛获奖者,其中有几位同学还成了中国少科院课题交流活动的“小院士”。她帮助学生完成研究的过程,简直可以称作“点石成金”——学生从一个“离谱”的想法,沉淀为科研课题,又从课题“抽枝发芽”,生成报告,在公众场合自信演绎。
   能将诸多学生从“科研菜鸟”引入门,可能与冯碧薇的学术背景有关。她是复旦生命科学学院毕业的硕士生,说是“学霸”也不为过。在本科三年级时,她就随导师在实验室做研究。本科阶段,就在英文期刊上发表了论文。研究生阶段,又发表了第二篇英文论文。
   尽管在科研上小有成就,但她嘻嘻哈哈地说,大学时代,也不是典型学霸,不过就是“坐在教室最后一排侃大山”。她性格开朗,更喜欢和人打交道,比起坐冷板凳的学者,可能更适合做一名中学老师。因此,2012年研究生毕业时,她到建平中学担任了生物课老师,同时兼任科技指导老师。
拿出一个“养眼”课题,难点在哪里?
    这些科研成果,如何从中学生头脑中诞生,并最终呈现在世人面前?冯碧薇说,难点并不是“想法”,而是“找选题”。学生的想法天马行空,完全不切实际。问一群“科研菜鸟”:你们有什么想法?他们会讲许多大而无当的想法,比如氟对儿童的伤害、克隆人等等。将他们的思想拽入“科研轨道”,需要花一些心思。
    冯碧薇设计了一套课程,叫做“创新项目设计”。这门课程包括如何选题,查资料,使用哪些方法和仪器,并引导他们研究一个小课题,最终写成论文。课程的重点在选题上,针对选题,中学生难以吸收理论。教师设计了大量案例,学生在听案例的过程中,产生想法。
冯老师会介绍哪些方法?
    1. 举一反三
   一个长宁区的老师带一个小学生做了一个科研课题:为什么只有绿豆芽,没有赤豆芽?学生听罢,举一反三,那么,为什么有酸奶,没有酸豆奶?有位同学尝试做了这项研究,先用不同的豆子,加入双歧杆菌粉末,制成酸奶,很难吃。之后,再做尝试,实验室把菌纯化加入豆乳中,效果很好。最终制成的酸奶,像老酸奶一样。
    2. 逆向思维
    研究目标可以和前人雷同,但思维不局限在某个点上。比如,一篇学术期刊《自然》(Nature)上的文章,介绍红豆杉里有一种植物,叫作紫杉醇,可以抗肿瘤。那么,针对这种物质,你可以如何设计研究?学生问题局限在紫杉醇上头:怎么可以提取紫杉醇,怎么让物质中的紫杉醇多一点?
   这篇文章的作者,如何另辟蹊径?作者提了一个问题:植物不会得肿瘤,它为何表达抗肿瘤物质?沿着这个思路,作者去研究紫杉醇结构。他最终发现,对植物来说,紫杉醇可抑制真菌感染。作者发现,用真菌刺激不会产生紫杉醇的植物,过了一段时间之后,也可以产生抗肿瘤物质。
   3. 生活中的现象
    生活中,人会遇到困难,有聪明人用科技和设计,巧妙地解决它。比如在非洲,打水很难,非洲人发明了环形的水桶。再比如,有位同学设计点滴瓶。一般的点滴瓶,滴完了之后,血液回流,老年人打点滴很危险。而这位同学设计的点滴瓶:液体滴完,弹簧往上走,会碰到开关。电路一通,灯亮,喇叭叫,避免了伤害。
    4. 多看新闻和热点话题
   有位同学听电视上的专家说,植物是不会相克的。但是,论文数据库里却有很多论文,讲植物相克。于是,这位同学做了一项研究。他养了70个同一种性别的小白鼠,检测肝脏大小和肝功能指标,发现“相克”的植物对身体确实有副作用。
科研获奖者都是学霸吗?
    这些获奖者,看似出于天资。他们做出的研究,水平能超越本科生,甚至盖过研究生。原本内向的学生,从科研中获得成就感,甚至能站在讲台上,侃侃而谈。冯碧薇说,这些学生并非天资超群。但是,他们都对科研感兴趣,愿意付出时间。而且,中学生最精彩的科研想法,并不出自实验室与课堂。这些想法活色生香,与生活、人类息息相关。
   有两个案例让她印象深刻:
    有位女生,外公是山里老中医,在当地采一种植物,入药之后,治愈了两位胃癌病人。她采来一点草药,经过冯碧薇帮助,委托复旦实验室做体外实验,将煮沸的汁水加到肿瘤细胞中,看这味草药能否抑制肿瘤细胞生长。结果,出乎意料,效果非常好。这位女生对课题研究很有兴趣,目前课题还在研究中。
另一位女生,在冯碧薇指导之下,研究一个物理类的课题——太阳能装置,并写成论文。在论文之外,她开了公众号,向公众普及清洁能源知识。她去广西SOS村,推广清洁能源计划。这位女生还自己组建团队,两次跑到非洲,在当地推广清洁能源装置。

    B=外滩教育 F=冯碧薇
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   B:第一个成功的课题是什么?
    F:刚开始当老师的时候,我还在读研究生。有一个学期,在建平中学实习,带学生去龙华医院做实验。先是问卷调查,做了2500份调查问卷,调查上海市颈椎病发生的情况和原因;设计指针,总结颈椎病经常发生的症状。从这个指针,辨明病情,并指导人们的生活。
   从指针显示,问卷受访者中,有部分得了颈椎病。我们从问卷指针显示的疑似颈椎患者中,挑选了三人,劝说他们去医院拍颈椎片。最后结果表明,他们确实得了颈椎病。这个课题,后来获得青少年科创大赛三等奖。
   B:等你正式工作之后,学生的选题是不是更多样了?
   F:后来,学校的微生物实验室又装修了。实验室内有超净工作台,无菌操作。再后来,又建了分子实验室,可以做PCR(细菌的分离、鉴定)。
    B:做科研的学生,在生物学习上很出色吗?
   F:有些同学本身在生化中并不很出色,但他们愿意投入时间做科研。因为做科研花费时间,有学生和家长担心,如果没时间刷题,会对成绩有一定影响。但一些孩子很愿意去做,有些家长鼓励他们。这些孩子的思维,还有各方面的能力都提高很快。有些幸运的同学,提前通过自主招生,被名牌大学录取。
   B:做科研对学生未来的帮助大吗?
   F:他们在一个科研项目中,不仅要做实验,还要看论文、写论文,答辩。而一般学生,要等到大学才体验查数据库、答辩的过程。我进入实验室比较早,我的大学同学,直到大四才经历论文写作与答辩。而这些孩子,在高中阶段能熟悉整个流程,对未来的发展也大有帮助。
    B:这些孩子,有些什么特征?
同升s8s手机版登陆    F:最重要的是兴趣。只要感兴趣,就会花时间。有些孩子,在班级里没有很突出的表现,但在课题上却有。肚子里有墨水了,他们会有自信。在科技活动上,都敢上台发言。

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