高中階段是一個人意識、思維、能力發(fā)展的關(guān)鍵時期，也是科技人才培養(yǎng)的重要時期。在此階段如何使青少年學(xué)生通過課題實踐探究的方式享受到更多高端科技資源？如何以參與課題實踐探究活動為契機，實現(xiàn)青少年自身科學(xué)素養(yǎng)提升？如何借助科學(xué)課題嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬎季S模式，使學(xué)生們通過鍛煉、實踐并逐漸形成屬于自己的獨立性、批判性的思維方式？中國科學(xué)院科技人才早期培養(yǎng)中學(xué)生走進(jìn)實驗室項目進(jìn)行了有益的嘗試。
2021年12月29日下午，由中科院京區(qū)科學(xué)技術(shù)協(xié)會與北京市順義牛欄山第一中學(xué)共同主辦，2021年中科院科技人才早期培養(yǎng)中學(xué)生科學(xué)探究課題答辯會順利進(jìn)行。前期通過科學(xué)測評和面試選拔，來自該校的30名暑期參與此次實踐活動的優(yōu)秀中學(xué)生最終站上了匯報屬于他們“科研”成果的舞臺，一展風(fēng)采。
來自中科院動物研究所、中科院空天信息創(chuàng)新研究院、國家納米科學(xué)中心及國家天文臺等多個科研院所的國家級、院所級重點實驗室的10余位各領(lǐng)域杰出專家與科研人員作為評委，來到答辯會現(xiàn)場，為“小科學(xué)家”們進(jìn)行答辯評審與課題指導(dǎo)工作。在牛欄山一中校長張華禮帶領(lǐng)下，該校田向工副校長及相關(guān)校領(lǐng)導(dǎo)、教師，與創(chuàng)新21級全體學(xué)生共同出席并聆聽了此次匯報會。
同學(xué)們參與的科學(xué)研究課題涉及領(lǐng)域范圍廣泛，具備前沿性、創(chuàng)新性的同時也結(jié)合了青年學(xué)生對身邊問題的深入思考，充分展現(xiàn)了當(dāng)代青少年對社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要參與意識。
自從2019年新冠疫情爆發(fā)，全世界對于生物醫(yī)藥研究和人民生命健康安全領(lǐng)域十分關(guān)注，研究小組既有關(guān)注動物源性傳染病的快速傳播和擴(kuò)散，研究禽類的生存安全、社會的公共衛(wèi)生以及生態(tài)安全保障，也有從昆蟲的內(nèi)部精細(xì)結(jié)構(gòu)出發(fā)，經(jīng)過交叉學(xué)科研究探討未來有可能將其運用與仿生制造等相關(guān)領(lǐng)域，還有研究多肽藥物的口服生物利用度問題，希望找出能夠耐腸液中的胰酶消化的多肽而為口服多肽藥物提供原料；還有的研究小組從身邊家庭的糖尿病人出發(fā)，希望通過研究線粒體分裂的基因，可以為心肌缺血、腎功能衰竭等多種疾病開啟新的治療方案。
順義區(qū)的農(nóng)業(yè)場景較多，有的研究小組研究一種新的肥料 “菌肥”，這種“菌肥”不僅能滿足植物對無機元素的需要，同時有益微生物在土壤中繁殖，還能有效改善土壤環(huán)境，防治病害，是現(xiàn)代肥料的不二之選。
除此之外，有的研究小組利用可見光通信技術(shù)與先進(jìn)的計算機技術(shù)結(jié)合，通過網(wǎng)絡(luò)化綜合智能控制和管理嘗試構(gòu)建一套新型可見光通信系統(tǒng)，實現(xiàn)“以人為本”的全新智能家居生活體驗的探究目標(biāo)。習(xí)主席一直強調(diào)“青山綠水就是金山銀山”，所以有的研究小組利用起了先進(jìn)的高分衛(wèi)星遙感影像分析，探究生態(tài)補水對河流等生態(tài)環(huán)境的影響，研究近年來北京水體及植被變化情況，為附近生態(tài)環(huán)境改善提供數(shù)據(jù)和方法支持；還有小組同學(xué)熱衷于天文海量大數(shù)據(jù)分析，關(guān)注環(huán)境變化和人類生存以及雙碳目標(biāo)實現(xiàn)的研究。
匯報過程中，由劉建堃、王應(yīng)時與陳宇航三位同學(xué)共同參與的《天空光偏振特性初探》這一課題成果令現(xiàn)場專家評委們印象深刻。孩子們的成果來之不易，在課題開始初期，實驗室所用于實驗觀測的關(guān)鍵設(shè)備被“卡”在國外遲遲無法入境。設(shè)備到位后又正值北京地區(qū)疫情反復(fù)，中科院實施嚴(yán)格的出入管控制度，無法保證學(xué)生可以連續(xù)前往中科院實驗室進(jìn)行實驗觀測及數(shù)據(jù)收集工作。此種狀態(tài)一直延續(xù)到暑假結(jié)束，學(xué)生們已經(jīng)重新開學(xué)返校后，課題進(jìn)度仍然進(jìn)展緩慢。
此時經(jīng)過中科院科協(xié)老師和課題專家的多次研討，大家提出，既然無法保證“走進(jìn)來”，不妨嘗試“走出去”，由中科院安排專業(yè)科研人員帶著儀器設(shè)備來到牛欄山一中校園內(nèi)，輔導(dǎo)學(xué)生們一起將設(shè)備架設(shè)在樓頂高點空曠處，在接下來的一段時間里，小組學(xué)員們利用早晨課前時間，放學(xué)課后時間甚至午休時間，通過建立原始信號與測量數(shù)據(jù)間精密數(shù)學(xué)模型、實地測量得出精確數(shù)據(jù)，最后將數(shù)據(jù)通過圖像可視化進(jìn)行處理與分析并得出結(jié)論，現(xiàn)場專家評委對學(xué)生們?nèi)〉玫某晒c獲得該成果所付出的辛勤與努力表示贊賞。
同學(xué)們數(shù)月通過努力取得的實踐探究成果，都濃縮在這短短的十幾分鐘分享與匯報里。在取得一項項滿意成果的過程中，也伴隨著同學(xué)們的艱辛和汗水，有同學(xué)在實驗室暈倒，稍作調(diào)整休息后繼續(xù)堅持參與剩余全部實驗；有的導(dǎo)師放棄個人休息，利用周末及節(jié)假日學(xué)生們有限的課余時間，通過線上會議形式組織學(xué)生們一起對實驗結(jié)果開展“組會”式討論；同學(xué)們挑燈夜戰(zhàn)，撰寫報告、做PPT，進(jìn)行答辯演練……黃丹寧同學(xué)所在團(tuán)隊甚至在答辯前，開展小組討論后修改論文到凌晨并上傳給導(dǎo)師，為的只是導(dǎo)師可以在第二天上班工作前第一時間收到學(xué)生們的匯報材料并及時給出指導(dǎo)意見……同學(xué)們通過走進(jìn)中科院實驗室進(jìn)行課題實踐過程中認(rèn)識到成功不會一蹴而就，“博觀而約取，厚積而薄發(fā)”。同學(xué)們也表示，會將在課題探究學(xué)習(xí)中領(lǐng)悟到的科學(xué)方法和科學(xué)精神運用到今后的學(xué)習(xí)與生活當(dāng)中，指引他們開眼界，廣見識，經(jīng)風(fēng)雨，通達(dá)人生。
正如牛欄山一中校長張華禮在致辭中所說，此項目是該校與中國科學(xué)院開展科教合作過程中對教育改革創(chuàng)新的典型示范，必須持久的堅持下去，讓學(xué)生們早早的接觸科學(xué)研究的知識，奠定科學(xué)研究的基礎(chǔ)，培養(yǎng)科學(xué)精神，植入科技立校、科教興國、科學(xué)強國有我的種子。中科院京區(qū)科學(xué)技術(shù)協(xié)會秘書長季慧也在隨后的發(fā)言中表示，人才培養(yǎng)的成效不是立竿見影的，持續(xù)這樣的工作需要領(lǐng)導(dǎo)者與組織者的深謀遠(yuǎn)慮、遠(yuǎn)見卓識，并且多方配合共同努力為青少年創(chuàng)造一個可以輕松開展科學(xué)探索活動的環(huán)境和氛圍，搭建實驗室與學(xué)校的橋梁，最主要的目的是讓同學(xué)們發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)科學(xué)研究的興趣，在青少年培育早期激發(fā)投身科學(xué)研究的理想。
據(jù)了解，近年來，中科院京區(qū)科學(xué)技術(shù)協(xié)會不斷利用自身優(yōu)勢，依托中科院豐富的高端科技資源，從注重科教普惠和拔尖人才培養(yǎng)兩方面入手，開展了科技創(chuàng)新型領(lǐng)軍人才培養(yǎng)向初、高中延展和前移工作，并與北京市牛欄山第一中學(xué)在高中階段實施了科教融合的示范合作工作，成果顯著。
這其中，中國科學(xué)院科技人才早期培養(yǎng)中學(xué)生進(jìn)實驗室項目作為雙方合作的有力抓手，從2012年開展至今已進(jìn)入到第十個年頭。十年來，雙方共選拔優(yōu)秀中學(xué)生300余人進(jìn)入中科院國家重點實驗室，完成100余個探究實踐課題，橫跨多個學(xué)科與領(lǐng)域。豐富學(xué)生科技實踐活動，強化學(xué)生科技能力培養(yǎng)，著力提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實踐能力、創(chuàng)新能力，拓展學(xué)生科學(xué)視野、啟迪科學(xué)靈感、培養(yǎng)科學(xué)興趣，幫助他們體驗科學(xué)研究的過程，領(lǐng)悟科學(xué)方法，最終使學(xué)生科學(xué)素質(zhì)得以全面發(fā)展，構(gòu)建牛欄山一中學(xué)校的科教特色，并最終成為了該校科技教育體系開發(fā)中的一大亮點，在“科教融合協(xié)同育人”領(lǐng)域做出了引領(lǐng)示范的作用。
出品：科普中央廚房
監(jiān)制：北京科技報 | 北科傳媒
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