一群8岁熊孩子合伙“玩”出了一篇论文,下载量还超高?!

作者: TomGreat

来源: 果壳

发布日期: 2017-07-10

英国布莱克沃顿小学的25名8到10岁的学生通过自己的努力,在英国皇家生物学杂志上发表了一篇关于蜜蜂学习颜色和颜色搭配模式的研究论文,该论文在发表第一天就有超过3万次的下载量,并被多个知名科学杂志报道。这个项目的诞生源于神经生物学家Beau Lotto在学校的讲座,他和班主任Dave Strudwick决定让孩子们自己掌控一个初级研究项目。整个实验过程几乎都是孩子们自己完成的,包括问题的选择,实验方案,实验过程以及写作。

英国德文郡南哈姆斯区有个村子,叫布莱克沃顿(Blackawton)。几年前,村里的小学发生了一件了不起的事情。2010年,布莱克沃顿小学25名8到10岁的学生共同努力,在英国皇家生物学杂志上发表的一篇题为《布莱克沃顿蜜蜂(Blackawton Bees)》的研究论文。论文中提到,同学们通过研究发现蜜蜂可以学习颜色和颜色的搭配模式,再用学到的知识去识别含有营养的花朵。

这篇文章发表出来的第一天就有超过3万次的下载量,排名第二,被《生物学通讯》期刊设为永久免费共享文章,《科学》、《发现》等杂志上相继报道……是什么样的神奇小学,冒出这么一群“天才”少年?

这个项目的诞生,源于英国伦敦大学神经生物学家Beau Lotto在布拉克顿小学的一场讲座。

在这次讲座中,他给学生们介绍了自己关于人类知觉、熊蜂(蜜蜂科中的一种,文中的实验对象),以及机器人的研究,并分享了他对科学的理解——“我们生来就会在游戏中发现事物的规律和它们之间的联系。科学也是这个目的,”Lotto说,“科学也可以是游戏一样的发现之旅。”在这次讲话后,Lotto和Dave Strudwick (布拉克顿小学的班主任)决定开展一个完全由孩子们掌控的初级研究项目。

项目开始后的两个月里,Lotto和Strudwick 让孩子们思考有哪些是他们感兴趣的问题,以及如何通过设计游戏的方式来解决这些问题。最终,他们确定了蜜蜂作为研究对象。接着就是提出具体的研究问题。在一系列诸如“蜜蜂能踢足球吗?蜜蜂能写字吗?”这样比较幼稚的提问后,研究问题最终锁定在了“蜜蜂能否学习并记住花朵的周边环境?”

同学们先制作了一个长、宽、高都是1m的透明空心塑料箱。

下一步,就是在箱子里安装“花朵”。大家在后箱板上,按照8行8列作出64个圆片(好比花瓣),直径为8cm。每个圆片的后面可以通过光束来控制颜色,同时,在圆片的中心都固定一个有细小孔洞的塑料棒(好比花蕊)。至此,简易的“花朵们”就布置好了,一个圆片就是一朵花。而花心的孔洞里,可以放置蜜糖水、盐水,或者什么都不加入。

前箱板有个供熊蜂进入的通道,塑料箱的两侧都有可开关的门,便于给孔洞里加入蜜糖水等成分,也方便取出熊蜂。这就是全部的实验装置了。

这个环节是为了训练熊蜂把圆片当作花朵,孩子们通过给塑料棒内加入蜜糖水来训练熊蜂。训练A为期4天,圆片均采用白光作为花瓣,这样可以消除花朵颜色对之后实验的影响。

一共有5只熊峰参与了实验,同学们用颜色给它们都编了号:黄色(Yellow,记为Y)、蓝色(Blue,记为B)、橘色(Orange,记为O)、蓝色橘色混合(Blue-Orange,记为B/O)、蓝色黄色混合(Blue-Yellow,记为B/Y)。

这个环节是为了训练标记过的熊蜂识别采蜜的模式。如果蓝花的周围是黄花,就让熊蜂去蓝花采蜜;如果黄花的周围是蓝花,就让熊蜂去黄花采蜜。熊蜂能够记住吗?

结论是:可以。训练B的时间也是4天。前两天,只在每个方形内部的4个圆里加入蜜糖水,其它圆片不做处理。每10-40分钟,孩子们还要清理一次花蕊,并调换相同颜色花蕊的位置,避免熊蜂只记住有奖励花蕊的位置,同时也防止它们在花蕊上留下可传递信息的信号。训练的后两天,除了在每个方形的内部加入蜜糖水外,还在外部的12个圆里加入盐水,这样熊蜂不仅得学会识别颜色,而且还要识别颜色的周边环境,否则会造成大灾难!

在测试实验里,花蕊中均不添加蜜糖水或盐水,观察熊蜂会飞向哪种花朵。为了避免熊蜂只记住位置信息,孩子们把每个象限的花朵进行了顺时针交换。每次仅放一只熊蜂进入箱内,避免它们交流,或者“随大溜”。只有当熊蜂飞落到花蕊上,并把口器深入到花蕊中才能记录为一次选择。为了防止测试时间太长,熊蜂得不到奖励被惹恼了而做出随机选择,每种颜色标记的熊蜂只进行大约30次选择。测试一共进行了三次。

孩子们通过分析,从上面的测试结果中得出了这样的结论:熊蜂是综合运用颜色和位置的信息来决定去哪个花蕊采蜜的。熊峰不仅能够学习,而且不同的熊蜂还有不同的解题策略和颜色偏好。

研究有了成果,同学们也写好了论文,但是,文章的发表并不顺利——有的期刊回复说,论文没有参考文献的引用;有的则回复语言表达太幼稚,建议让成人来撰写文章(因为文章完全是孩子们自己写的);也有的质疑小学生不可能做出这样的工作……经过了好几轮退稿、修改、再退稿、再修改,最后投稿的邮件中还加入几位权威专家的评语,这才最终通过了审核,并发表在英国的皇家生物学杂志上。整个实验用了4个月,但论文发表却历时两年。

在这篇论文里,孩子们写着:“在开始实验之前,我们从没关心过蜜蜂,”“这个实验很重要。因为有史以来,从没有人,包括大人,做过这样的实验。”整个实验过程几乎都是孩子们自己完成的,包括问题的选择,实验方案,实验过程以及写作。虽然Lotto和Strudwick在实验器材、实验场地以及实验技巧上给予了一定引导性的帮助,但是原创性都在孩子们身上。这一次寓教于乐的研究,让孩子们亲历了科学的魅力。

“科学很酷,也很好玩儿。因为你在做别人从没有做过的事情。”然而更重要的,是在玩儿一样的研究中,孩子们学会了如何提出科学问题,如何用科学思维的方式去设计策略,去解决问题。重要的,是在“玩儿的”过程中种下的那粒小小的科学的种子~

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