美國中小學“科學大集”

馮禹

Science Fair，美國中小學的標配

關注美國教育的人都知道，很多美國的中小學（有些地區還包括幼兒園的學前班）都奉行Steam（科學、技術、工程、藝術和數學的英文首字母）教育模式。Steam注重學習和現實的聯系，注重學習過程而不是考試，提倡讓學生自己動手完成感興趣的項目。而Science Fair（科學展覽，一般稱為“科學大集”），則是Steam素質教育最重要的一個組成部分。

美國學生從上小學的第一天起，科學就是必修課。也正因如此，科學大集幾乎成了美國所有中小學的“標配”。

科學大集的中心內容就是學生在展覽會上，展示自己設計和實施的科學實驗成果?？茖W大集每年舉行一次，一般由指定年級（小學三年級以上）的同學參加。據我個人的觀察，每個在美國上學的孩子，至少都會在小學高年級、初中和高中階段各參加一次科學大集。

而在高中階段舉行的最后一次科學大集，往往會空前的熱鬧。除了同學、老師和孩子的父母參加外，常常有一些當地的科技公司和贊助商參與其中，給獲獎學生頒獎甚至從中挖掘優秀人才。

科學大集雖然只是孩子在學校參與的眾多活動之一，但是整個過程卻和正規的科學研究套路沒什么區別。

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，他們需要自己設計實驗，然后完成實驗并得出一個結論。學生的選題內容不局限于課堂，所以，科學大集對孩子的課后學習和實驗無疑提出了很高的要求。

一般來說，科學大集的具體步驟是這樣的：

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

第二步，學生在老師審閱修改的基礎上，寫出詳細的實驗設計（包括對實驗結果的觀察評估）。有些學校的老師會對第二稿再進行審閱，也有些學校的老師就此放手讓學生自己去做了。

第三步，學生動手制作實驗所需要的器材。一般而言，除了溫度表、磅秤、照相機等不容易自己制造的東西外，學校要求學生不能全部使用購買的現成實驗套材，他們需要有自己的創造。很多學校都特別提倡學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，學生開始實驗，與此同時將詳細過程記錄下來。

第五步，學生寫出實驗報告，并且把最后的結果，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“科學大集”大不同

無論是小學生還是中學生，準備科學大集的程序都沒什么區別。但除此以外，不同學齡孩子的科學大集有如下區別：

小學實驗報告不要求有太多的創意，主要是鼓勵學生去動手和觀察。老師一般不會直接給學生出題目，而是由學生根據學到的科學知識去設計選題。我兒子上小學三年級時，參加科學大集的項目是“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識到科學的復雜性，也從此讓他對科學產生了濃厚興趣。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霉點，多少天會長滿霉菌。最后，這兩個實驗在科學大集上備受好評。

初中階段的科學大集的創意性明顯增加。我印象最深的是一個學生用聚光鏡和反光板利用太陽能烤熱狗腸的實驗。而在當年學校的科學大集上獲獎的實驗，則是用一張A4紙疊飛機，不同的翼展和樣式對飛行距離和飛行速度產生什么影響。那些不同模樣的紙飛機，給所有參與者都留下了深刻影響，尤其是那個學生在數據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大集上獲獎，實驗除了科學性之外，還需要有自己的獨創性和社會意義，并且達到很高的科學水平。

高中階段的科學實驗，學校一般會鼓勵學生與外面的科研機構合作。我兒子是在高中階段的科學大集上，展示了他在哈佛牙科醫學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雜，他也因此獲得了地區生物醫學協會頒發的獎學金。而我輔導的一個學生，則以波士頓地區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量為什么減少的問題。

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

熱愛、專注和自信，“科學大集”的非凡意義

毫無疑問，美國中小學的科學大集是一項非常有意義的活動，它直接刺激了學生學習科學的熱情，也在一定程度上彌補了美國中小學科學師資相對薄弱的缺陷。通過科學實驗，學生把書本知識變成立體的展示和數據，這樣就會加深他對一部分知識的理解。最重要的是，這些科學實驗培養了學生的創新和動手能力。

科學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。

科學大集除了能鍛煉孩子動手動腦、仔細觀察自然世界、體驗科學實驗的樂趣和熟悉科學實驗的流程外，還可以鍛煉孩子很多其他能力，比如與同學組隊做項目、培養分工協作的能力，學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實驗報告，格式的要求極為嚴格。例如，為了表示實驗的客觀性，通篇報告不允許使用“我”字。聽那些獲獎同學講解自己的實驗，真的就像是一位位成熟的科學家，在向全世界介紹他嘔心瀝血設計出的優秀成果一樣。

我們常?？吹矫绹簧俑吣昙墝W生，在科學展有很多酷炫的設計，有些科學俱樂部可以設計出機器人、飛行器等很拉風的項目，“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大集，并在整個過程中培養了很多好的學習和思維習慣。