“ 為什么在牡蠣數量上選擇九百只呢？”
“ 既然你打算研究淡水，為什么要以海灘的數據為參考呢？”
“ 做這個實驗的現實意義在哪？”
“ 小丑魚實驗環境與實際生存環境如何統一？”
……
還是在熟悉的報告廳
還是一樣的氣氛火熱
2021 年 4 月 7 日
科學研究計劃大考終于在萬眾矚目下拉開大幕！
且看“ 青少年科學家” 大展身手，各放奇招！
01 pH DOWN 小組
《探究關于海水酸化對褶牡蠣的影響》
研究背景
由于海氣交換，人類排放的眾多二氧化碳不斷滲入海洋， 導致海水酸化，本研究旨在研究海水酸化現象對經濟貝類——褶牡蠣以及對人類所產生的影響，從而喚起人們對海洋保護的重視。
實驗方案
用海水鹽配制與牡蠣生長環境相近的人工海水，利用二氧化碳泡騰片控制海水的 pH 梯度。通過稱量實驗前后牡蠣殼的質量（ 八天為一周期）以及牡蠣的日存活率，得出不同酸度對褶牡蠣的鈣化程度及生存率的影響。
數據處理
質量增長率=（ 末平均質量－初平均質量）/末平均質量*100%；繪制不同 pH 值下的質量增長率及死亡率曲線。
誤差分析
（1）人工養殖技術操作失誤，導致牡蠣的非正常死亡；
（2）pH 調控失誤；
（3）其他變量（ 如溫度、 氧氣含量、 壓強等）。
蔡老師的科學小tips
（1） 控制變量！在保證牡蠣健康良好的生存環境下， 設計出有且僅有一個影響因素——酸度的實驗方案。
（2） 注重學術倫理，參考文獻及數據必須要標明出處。
（3） 細節很重要！連天平精度選擇這個易被忽略的小問題，都能造成實驗結果的大不同。
02 O Group 小組
《微塑料對于淡水魚及水草的影響》
研究背景
隨著經濟發展，塑料制品得到廣泛應用的同時，其危害也已滲透到了人類生活的方方面面。“ 微塑料”作為看不見的垃圾更是嚴重影響著湖泊生態系統的植物和魚群。
實驗方案
四 個 生 態 缸 中 a 組 不 加 微 塑 料，b、c、d 組 各 使 微 塑 料 豐 度 達 到30、55和80 n/kg。四組缸中放入適量且等量的淡水魚與水草。保持飼料、光照等條件相同情況下，觀察并記錄每組水草的日生長狀況及淡水魚的存活率。
結果假設
塑料微粒對淡水的負面影響（ 如阻礙淡水生物生存發展）大于正面影響（如成為生物的生存場所）。
蔡老師的科學小tips
（1）作為觀測試驗，考慮其可行性很重要。
（2）實驗對象的大類別確定后，需要進一步細化。想要選擇魚，則必須要選擇合適大小及種類的魚；選擇投放微塑料，則要選擇切實能夠影響實驗結果的某種粒徑的微塑料。
（3）多線并行的研究往往更具研究價值。
03 海怪（Sea Monster）小組
《石油泄漏對海洋生態造成的影響》
研究背景
石油是需大力發展的戰略能源，特別是海上石油的開采更是廣受重視，但一些問題也隨之而來，其中最為嚴重的是泄露問題。由于石油購買困難，本實驗擬采用其他油類或石油副產品等油類環境對探究石油泄露對小丑魚的影響。
實驗方案
通過電吹風模擬海風，漏斗及長管則模擬泄露的石油在海水中上翻下涌的過程。將 21 只小丑魚分組放置于 4 個魚缸中，模擬石油不斷泄露的過程，分周期分時段來觀察小丑魚的反應，記錄現象。
蔡老師的科學小tips
（1） 不要為了做科學而做科學，要做真正有意義的科學。
（2） 觀察是件簡單也復雜的事情，它可以依托 數據 、圖片等多種形式而豐滿。
04 藍色眼淚（Blue Tears）小組
《紅樹林生態中生物與環境間的影響》
研究背景
紅樹林在世界上的分布較為廣泛，對某些地區的環境會產生較大影響。其支柱根為海洋生物提供了復雜的棲息環境，本研究擬選擇紅樹林生態系統中的一種生物，研究其與環境之間的相互影響。在社會迅速發展的今天，研究生物和環境之間的關系 有利于我們在科技發展和生態平衡中找到平衡，從而良好處理二者關系。
實驗方案
生物與環境間相互影響分為物理影響及化學影響。對于物理影響，需要利用工具去探究紅樹林中的水流、溫度與光；化學上則需要研究鹽度及水中養分，從而進一步去研究生物與環境之間的影響。
換題？學生們這樣想……
當著手開展研究計劃時，我們首先在網絡上查閱了相關資料，發現目前關于藍色眼淚的研究已經較為完善，我們無法尋找到關于藍眼淚其他合適的切入點展開研究。
換題的另外一個原因在于研究的可行性較低。由于藍眼淚一般會在4~6月出現在淺海岸，而我們項目的完成時間比較有限，因此在規定時間內我們可能無法取得足夠的研究進展。
蔡老師的科學小tips
（1）要學會從多個角度看問題，科學研究是永無止境的，是不斷進步、不斷補充而愈發完善的過程。
（2）科學不只有實驗一種呈現形式，數據收集及整理所反映出來的實際問題也值得我們重視。
換題？老師這樣想……
我知道你們最初是計劃研究“藍眼淚”，但其實這方面的研究并不像你們所想的已經達到“飽和”，例如藍眼淚出現時間暫無法預測、影響藍眼淚形成的因素尚未可知等等。我希望你們可以繼續blue tears的研究，進行資料收集和分析，之后可以考慮在統計分析獲得的最佳生長條件下，嘗試藍眼淚的培養。
05 刺身（Sashimi） 小組
《全球變暖對黃翅魚的生存和所處環境的影響》
研究背景
大多數人們對全球變暖的認知只停留在溫度的提高，但殊不知在溫帶和亞熱帶還會出現極寒的情況，這并不適宜魚類的養殖。本實驗擬探究全球變暖這個氣候現象對廈門一種經濟魚類——黃翅魚的影響。
實驗方案
將36支黃翅魚分成6組，每組六只。其中一組設為對照，將另外五組分別置于適宜黃翅魚生存的溫度及廈門月平均溫度間設置的五個梯度值中，實驗結束后，稱量黃翅魚重量，計算其死亡率。
蔡老師的科學小tips
研究問題需具體化，例如你選擇研究一種經濟型魚類，那究竟是選擇哪種魚類呢？科研問題具體化到一定程度，研究過程便會有“撥開云霧見天日，守得云開見月明”之感。
06 二十三一（Twenty-Three-One） 小組
《研究金屬污染對農作物的影響》
實驗方案
在培育如豆芽等生長周期較短的經濟作物的過程中，施加不同濃度梯度的有較嚴重污染性的金屬，用試紙檢測果實能否成熟、成熟后性狀有無變化、是否有金屬殘留以及食用后對人體健康的影響。
蔡老師的科學小tips
（1）任何科學研究課題，都必須是問題引領的，正如愛因斯坦所說：“提出問題往往比解決問題更重要”。
（2）團隊合作至關重要！組內成員各抒己見，不斷碰撞的過程助力推動科學研究進程。
以上就是六只隊伍在本次科學研究計劃大考的精彩表現啦！
在每組同學展示完畢后，臺下的“青少年科學家”們紛紛提出了自己的疑惑，蔡老師也給予大家許多意見與建議，隨后老師留給同學們15 min時間進行組內討論及修改，進一步細化其研究問題或考慮更換新的研究問題。
蔡明剛
國家自然科學基金（NSFC）《科學思維訓練與實踐》科技活動項目牽頭人
在工作中，他擔任廈門大學海洋與地球學院教授、閩江科學傳播學者，也是演武小學科技團團長，馳騁科學世界，邁向深藍，步履不停；
回到家中，他是陪伴女兒成長的暖心老爸，探索科學教育，傾心指導，亦師亦友。
蔡明剛老師與海洋的二十年，既有寫下“風雪很大，可我不怕！”時的壯懷激烈，也是感嘆“仰天大笑采水去，我輩豈是蓬蒿人”時的苦中作樂，是看到北極熊選擇性攝食時閃現的科學探究精神，更是在自我修煉中漸漸懂得分享與團隊合作的重要并勇于擔起社會責任、投身科普教育事業的一次次重生。
行進在探尋科學教育新思路、新方法的征途上，蔡老師逐漸意識到，比起科學知識，培養中學生的科學思維素養更為重要，這將助力提升學生思維能力與綜合素質，促進學科學習及全面發展。由國家自然科學基金（NSFC）資助的科技活動項目《科學思維訓練與實踐》，正是蔡明剛老師期以串聯中學及大學科學教育的里程碑式產物，望科普與科教能夠為青少年插上科學翅膀，助其翱翔于廣闊科學天際。
支持單位
國家自然科學基金委
近海海洋環境科學國家重點實驗室
廈門大學海洋與地球學院
撰文-呂夢蓉
編輯-張銘雨
