厦大科学思维课走进厦门一中 多个研究主题逐步浮现

(发布人:办公室  最后更新时间:05-10 16:17  发布时间:04-16 09:32  点击量:2982)

“ 为什么在牡蛎数量上选择九百只呢?”

“ 既然你打算研究淡水,为什么要以海滩的数据为参考呢?”

“ 做这个实验的现实意义在哪?”

“ 小丑鱼实验环境与实际生存环境如何统一?”


……



还是在熟悉的报告厅


还是一样的气氛火热

2021 年 4 月 7 日

科学研究计划大考终于在万众瞩目下拉开大幕!

且看“ 青少年科学家” 大展身手,各放奇招!


01


pH DOWN 小组


《探究关于海水酸化对褶牡蛎的影响》



研究背景


由于海气交换,人类排放的众多二氧化碳不断渗入海洋, 导致海水酸化,本研究旨在研究海水酸化现象对经济贝类——褶牡蛎以及对人类所产生的影响,从而唤起人们对海洋保护的重视。


实验方案


用海水盐配制与牡蛎生长环境相近的人工海水,利用二氧化碳泡腾片控制海水的 pH 梯度。通过称量实验前后牡蛎壳的质量( 八天为一周期)以及牡蛎的日存活率,得出不同酸度对褶牡蛎的钙化程度及生存率的影响。


数据处理


质量增长率=( 末平均质量-初平均质量)/末平均质量*100%;


绘制不同 pH 值下的质量增长率及死亡率曲线。


误差分析


(1) 人工养殖技术操作失误,导致牡蛎的非正常死亡;

(2) pH 调控失误;

(3) 其他变量( 如温度、 氧气含量、 压强等)。


蔡老师的科学小tips


(1) 控制变量!在保证牡蛎健康良好的生存环境下, 设计出有且仅有一个影响因素——酸度的实验方案。

(2) 注重学术伦理,参考文献及数据必须要标明出处。

(3) 细节很重要!连天平精度选择这个易被忽略的小问题,都能造成实验结果的大不同。


02


O Group 小组


《微塑料对于淡水鱼及水草的影响》



研究背景


随着经济发展,塑料制品得到广泛应用的同时,其危害也已渗透到了人类生活的方方面面。“ 微塑料”作为看不见的垃圾更是严重影响着湖泊生态系统的植物和鱼群。


实验方案


四 个 生 态 缸 中 a 组 不 加 微 塑 料,b、c、d 组 各 使 微 塑 料 丰 度 达 到30、55和80 n/kg。四组缸中放入适量且等量的淡水鱼与水草。

保持饲料、光照等条件相同情况下,观察并记录每组水草的日生长状况及淡水鱼的存活率。


结果假设


塑料微粒对淡水的负面影响( 如阻碍淡水生物生存发展)大于正面影响(如成为生物的生存场所)。


蔡老师的科学小tips


(1)作为观测试验,考虑其可行性很重要。

(2)实验对象的大类别确定后,需要进一步细化。想要选择鱼,则必须要选择合适大小及种类的鱼;选择投放微塑料,则要选择切实能够影响实验结果的某种粒径的微塑料。

(3)多线并行的研究往往更具研究价值。


03


海怪(Sea Monster)小组


《石油泄漏对海洋生态造成的影响》



研究背景


石油是需大力发展的战略能源,特别是海上石油的开采更是广受重视,但一些问题也随之而来,其中最为严重的是泄露问题。由于石油购买困难,本实验拟采用其他油类或石油副产品等油类环境对探究石油泄露对小丑鱼的影响。


实验方案


通过电吹风模拟海风,漏斗及长管则模拟泄露的石油在海水中上翻下涌的过程。将 21 只小丑鱼分组放置于 4 个鱼缸中,模拟石油不断泄露的过程,分周期分时

段来观察小丑鱼的反应,记录现象。


蔡老师的科学小tips


(1) 不要为了做科学而做科学,要做真正有意义的科学。

(2) 观察是件简单也复杂的事情,它可以依托 数据 、图片等多种形式而丰满。


04


蓝色眼泪(Blue Tears)小组


《红树林生态中生物与环境间的影响》



研究背景


红树林在世界上的分布较为广泛,对某些地区的环境会产生较大影响。其支柱根为海洋生物提供了复杂的栖息环境,本研究拟选择红树林生态系统中的一种生物,研究其与环境之间的相互影响。在社会迅速发展的今天,研究生物和环境之间的关系 有利于我们在科技发展和生态平衡中找到平衡,从而良好处理二者关系。


实验方案


生物与环境间相互影响分为物理影响及化学影响。对于物理影响,需要利用工具去探究红树林中的水流、温度与光;化学上则需要研究盐度及水中养分,从而进一步去研究生物与环境之间的影响。


换题?学生们这样想……


当着手开展研究计划时,我们首先在网络上查阅了相关资料,发现目前关于蓝色眼泪的研究已经较为完善,我们无法寻找到关于蓝眼泪其他合适的切入点展开研究。


换题的另外一个原因在于研究的可行性较低。由于蓝眼泪一般会在4~6月出现在浅海岸,而我们项目的完成时间比较有限,因此在规定时间内我们可能无法取得足够的研究进展。


蔡老师的科学小tips


(1)要学会从多个角度看问题,科学研究是永无止境的,是不断进步、不断补充而愈发完善的过程。


(2)科学不只有实验一种呈现形式,数据收集及整理所反映出来的实际问题也值得我们重视。


换题?老师这样想……


我知道你们最初是计划研究“蓝眼泪”,但其实这方面的研究并不像你们所想的已经达到“饱和”,例如蓝眼泪出现时间暂无法预测、影响蓝眼泪形成的因素尚未可知等等。我希望你们可以继续blue tears的研究,进行资料收集和分析,之后可以考虑在统计分析获得的最佳生长条件下,尝试蓝眼泪的培养。


05


刺身(Sashimi) 小组


《全球变暖对黄翅鱼的生存和所处环境的影响》



研究背景


大多数人们对全球变暖的认知只停留在温度的提高,但殊不知在温带和亚热带还会出现极寒的情况,这并不适宜鱼类的养殖。本实验拟探究全球变暖这个气候现象对厦门一种经济鱼类——黄翅鱼的影响。


实验方案


将36支黄翅鱼分成6组,每组六只。其中一组设为对照,将另外五组分别置于适宜黄翅鱼生存的温度及厦门月平均温度间设置的五个梯度值中,实验结束后,称量黄翅鱼重量,计算其死亡率。


蔡老师的科学小tips


研究问题需具体化,例如你选择研究一种经济型鱼类,那究竟是选择哪种鱼类呢?科研问题具体化到一定程度,研究过程便会有“拨开云雾见天日,守得云开见月明”之感。


06


二十三一(Twenty-Three-One) 小组


《研究金属污染对农作物的影响》



实验方案


在培育如豆芽等生长周期较短的经济作物的过程中,施加不同浓度梯度的有较严重污染性的金属,用试纸检测果实能否成熟、成熟后性状有无变化、是否有金属残留以及食用后对人体健康的影响。


蔡老师的科学小tips


(1)任何科学研究课题,都必须是问题引领的,正如爱因斯坦所说:“提出问题往往比解决问题更重要”。


(2)团队合作至关重要!组内成员各抒己见,不断碰撞的过程助力推动科学研究进程。


以上就是六只队伍在本次科学研究计划大考的精彩表现啦!



在每组同学展示完毕后,台下的“青少年科学家”们纷纷提出了自己的疑惑,蔡老师也给予大家许多意见与建议,随后老师留给同学们15 min时间进行组内讨论及修改,进一步细化其研究问题或考虑更换新的研究问题。



蔡明刚


国家自然科学基金(NSFC)《科学思维训练与实践》科技活动项目牵头人


在工作中,他担任厦门大学海洋与地球学院教授、闽江科学传播学者,也是演武小学科技团团长,驰骋科学世界,迈向深蓝,步履不停;


回到家中,他是陪伴女儿成长的暖心老爸,探索科学教育,倾心指导,亦师亦友。


蔡明刚老师与海洋的二十年,既有写下“风雪很大,可我不怕!”时的壮怀激烈,也是感叹“仰天大笑采水去,我辈岂是蓬蒿人”时的苦中作乐,是看到北极熊选择性摄食时闪现的科学探究精神,更是在自我修炼中渐渐懂得分享与团队合作的重要并勇于担起社会责任、投身科普教育事业的一次次重生。


行进在探寻科学教育新思路、新方法的征途上,蔡老师逐渐意识到,比起科学知识,培养中学生的科学思维素养更为重要,这将助力提升学生思维能力与综合素质,促进学科学习及全面发展。由国家自然科学基金(NSFC)资助的科技活动项目《科学思维训练与实践》,正是蔡明刚老师期以串联中学及大学科学教育的里程碑式产物,望科普与科教能够为青少年插上科学翅膀,助其翱翔于广阔科学天际。




支持单位


国家自然科学基金委


近海海洋环境科学国家重点实验室


厦门大学海洋与地球学院




撰文-吕梦蓉


编辑-张铭雨


(本文来源:人民日报新媒体平台“人民号”)


Copyright 2010 Fujian Xiamenyizhong All Rights Reserved 版权所有:福建省厦门第一中学

闽公网安备 35020302000813号 闽ICP备09008475号

地址: 厦门市文园路75号(高中部)、厦门市文园路93号(初中部)  邮编:361003 电话:0592-2021908 传真:0592-2026091 邮箱:fjsxmyz@126.com