美國中小學(xué)“科學(xué)大集”

馮禹

Science Fair，美國中小學(xué)的標(biāo)配

關(guān)注美國教育的人都知道，很多美國的中小學(xué)（有些地區(qū)還包括幼兒園的學(xué)前班）都奉行Steam（科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)的英文首字母）教育模式。Steam注重學(xué)習(xí)和現(xiàn)實的聯(lián)系，注重學(xué)習(xí)過程而不是考試，提倡讓學(xué)生自己動手完成感興趣的項目。而Science Fair（科學(xué)展覽，一般稱為“科學(xué)大集”），則是Steam素質(zhì)教育最重要的一個組成部分。

美國學(xué)生從上小學(xué)的第一天起，科學(xué)就是必修課。也正因如此，科學(xué)大集幾乎成了美國所有中小學(xué)的“標(biāo)配”。

科學(xué)大集的中心內(nèi)容就是學(xué)生在展覽會上，展示自己設(shè)計和實施的科學(xué)實驗成果?？茖W(xué)大集每年舉行一次，一般由指定年級（小學(xué)三年級以上）的同學(xué)參加。據(jù)我個人的觀察，每個在美國上學(xué)的孩子，至少都會在小學(xué)高年級、初中和高中階段各參加一次科學(xué)大集。

而在高中階段舉行的最后一次科學(xué)大集，往往會空前的熱鬧。除了同學(xué)、老師和孩子的父母參加外，常常有一些當(dāng)?shù)氐目萍脊竞唾澲虆⑴c其中，給獲獎學(xué)生頒獎甚至從中挖掘優(yōu)秀人才。

科學(xué)大集雖然只是孩子在學(xué)校參與的眾多活動之一，但是整個過程卻和正規(guī)的科學(xué)研究套路沒什么區(qū)別。

首先，孩子需要提前選擇自己要做的具體項目，針對主題提出問題、查閱資料后，他們需要自己設(shè)計實驗，然后完成實驗并得出一個結(jié)論。學(xué)生的選題內(nèi)容不局限于課堂，所以，科學(xué)大集對孩子的課后學(xué)習(xí)和實驗無疑提出了很高的要求。

一般來說，科學(xué)大集的具體步驟是這樣的：

第一步，學(xué)生將自己設(shè)計的實驗方案的基本構(gòu)想交給教科學(xué)的老師。老師會從方案是否具有科學(xué)性、可操作性和可展示性3個方面進(jìn)行審核。如果還有實用性，那這個方案就屬于“上品”了。老師看完學(xué)生的實驗方案后，會否定一些不科學(xué)或不切實際的構(gòu)想，或者對可行的構(gòu)想提出修改意見。

第二步，學(xué)生在老師審閱修改的基礎(chǔ)上，寫出詳細(xì)的實驗設(shè)計（包括對實驗結(jié)果的觀察評估）。有些學(xué)校的老師會對第二稿再進(jìn)行審閱，也有些學(xué)校的老師就此放手讓學(xué)生自己去做了。

第三步，學(xué)生動手制作實驗所需要的器材。一般而言，除了溫度表、磅秤、照相機(jī)等不容易自己制造的東西外，學(xué)校要求學(xué)生不能全部使用購買的現(xiàn)成實驗套材，他們需要有自己的創(chuàng)造。很多學(xué)校都特別提倡學(xué)生使用一些廢舊材料，如硬紙箱子、包裝用的塑料板等。

第四步，學(xué)生開始實驗，與此同時將詳細(xì)過程記錄下來。

第五步，學(xué)生寫出實驗報告，并且把最后的結(jié)果，以圖文并茂的形式展示在一塊61厘米×91厘米的展示板上，如果可行也可以加上實物展示。

中小學(xué)“科學(xué)大集”大不同

無論是小學(xué)生還是中學(xué)生，準(zhǔn)備科學(xué)大集的程序都沒什么區(qū)別。但除此以外，不同學(xué)齡孩子的科學(xué)大集有如下區(qū)別：

小學(xué)實驗報告不要求有太多的創(chuàng)意，主要是鼓勵學(xué)生去動手和觀察。老師一般不會直接給學(xué)生出題目，而是由學(xué)生根據(jù)學(xué)到的科學(xué)知識去設(shè)計選題。我兒子上小學(xué)三年級時，參加科學(xué)大集的項目是“陽光對植物的影響”。

其實這個實驗非常簡單，用3個同樣大小的花盆，里面放上土和草籽，然后定期澆水。一盆直接接受陽光，一盆用褐色半透光塑料膜遮蓋，一盆用完全不透光的材料遮蓋。他本以為直接接受陽光的小草長得最好最快，但最后的結(jié)果卻是，長得最高的是中間那盆蒙著半透光塑料膜的。

這個實驗讓我兒子認(rèn)識到科學(xué)的復(fù)雜性，也從此讓他對科學(xué)產(chǎn)生了濃厚興趣。我兒子的一個好朋友做的是“面包長霉”實驗，用了一個可以保持濕度的小箱子，觀察普通切片白面包過期多少天以后會出現(xiàn)霉點，多少天會長滿霉菌。最后，這兩個實驗在科學(xué)大集上備受好評。

初中階段的科學(xué)大集的創(chuàng)意性明顯增加。我印象最深的是一個學(xué)生用聚光鏡和反光板利用太陽能烤熱狗腸的實驗。而在當(dāng)年學(xué)校的科學(xué)大集上獲獎的實驗，則是用一張A4紙疊飛機(jī)，不同的翼展和樣式對飛行距離和飛行速度產(chǎn)生什么影響。那些不同模樣的紙飛機(jī)，給所有參與者都留下了深刻影響，尤其是那個學(xué)生在數(shù)據(jù)的計算上顯得特別高大上，所以最后，大部分人把票投給了這個紙飛機(jī)實驗。

如果說初中階段專注于物理方面的實驗更容易出彩，那么要想在高中階段的科學(xué)大集上獲獎，實驗除了科學(xué)性之外，還需要有自己的獨創(chuàng)性和社會意義，并且達(dá)到很高的科學(xué)水平。

高中階段的科學(xué)實驗，學(xué)校一般會鼓勵學(xué)生與外面的科研機(jī)構(gòu)合作。我兒子是在高中階段的科學(xué)大集上，展示了他在哈佛牙科醫(yī)學(xué)研究所尋找一種造成罕見的遺傳性牙齒畸形的基因，那些基因圖看起來非常復(fù)雜，他也因此獲得了地區(qū)生物醫(yī)學(xué)協(xié)會頒發(fā)的獎學(xué)金。而我輔導(dǎo)的一個學(xué)生，則以波士頓地區(qū)一個著名制藥公司的實驗室為依托，深入研究了美國野蜜蜂數(shù)量為什么減少的問題。

這個學(xué)生的實驗，不僅在學(xué)校的科學(xué)大集獲得第一名，還在州級的科學(xué)比賽上獲獎，獲得了美國有關(guān)部門的高度重視。也正是因為在高中階段的科學(xué)大集上大放異彩，這個學(xué)生最后被一所著名的常青藤大學(xué)錄取。

熱愛、專注和自信，“科學(xué)大集”的非凡意義

毫無疑問，美國中小學(xué)的科學(xué)大集是一項非常有意義的活動，它直接刺激了學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的熱情，也在一定程度上彌補(bǔ)了美國中小學(xué)科學(xué)師資相對薄弱的缺陷。通過科學(xué)實驗，學(xué)生把書本知識變成立體的展示和數(shù)據(jù)，這樣就會加深他對一部分知識的理解。最重要的是，這些科學(xué)實驗培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新和動手能力。

科學(xué)大集一個重要方面就是展示（Presentation）和講述（Public Speaking），也就是你不僅要會做實驗，還要把自己做的東西漂漂亮亮地展示出來，自信又清楚地講給大家聽。顯然，這一點不僅對孩子重要，即使在成年人的工作生活中，也是不可或缺的能力。

科學(xué)大集除了能鍛煉孩子動手動腦、仔細(xì)觀察自然世界、體驗科學(xué)實驗的樂趣和熟悉科學(xué)實驗的流程外，還可以鍛煉孩子很多其他能力，比如與同學(xué)組隊做項目、培養(yǎng)分工協(xié)作的能力，學(xué)生書面和口頭的展示能力。

我兒子初中一年級的英語課上，老師就在教如何寫科學(xué)實驗報告，格式的要求極為嚴(yán)格。例如，為了表示實驗的客觀性，通篇報告不允許使用“我”字。聽那些獲獎同學(xué)講解自己的實驗，真的就像是一位位成熟的科學(xué)家，在向全世界介紹他嘔心瀝血設(shè)計出的優(yōu)秀成果一樣。

我們常?？吹矫绹簧俑吣昙墝W(xué)生，在科學(xué)展有很多酷炫的設(shè)計，有些科學(xué)俱樂部可以設(shè)計出機(jī)器人、飛行器等很拉風(fēng)的項目，“不積跬步無以至千里”，這些也都得益于他們從小就積極參與科學(xué)大集，并在整個過程中培養(yǎng)了很多好的學(xué)習(xí)和思維習(xí)慣。