李墨青
在1989年的經典科幻電影《回到未來II》中,由演員邁克爾·J·??怂拱缪莸母咧猩R丁,乘坐時光機器從1985年穿越到了30年后的2015年。盡管現(xiàn)在看來2015年也早已是過去,可影片中馬丁腳下沒有輪子的滑板,伴隨著男主人公在大街小巷中匆匆飛過的身影,仍舊是令許多人都忘不了的畫面,而這塊像氣墊船一樣可以懸浮著的滑板,也依然是大家心中的夢想。
如今,30多年來的夢想終于可以實現(xiàn)了——來自德國的2位18歲少年亞歷克斯和菲力克斯發(fā)明了一種可以作為交通工具的磁懸浮飛行器,飛行器基于4個旋轉的圓盤,可以在位于其下方的金屬板上誘發(fā)強大的斥力磁場,使得這塊板子具有相當可觀的承重力。此外,轉子圓盤還可以單獨傾斜,使板子能夠有目的地轉向。目前,飛行器的所有重要元素都已通過單獨測試,并得到了非常詳細的理論評估和模擬的支持。2019年,2位青少年通過科技競賽將這件作品帶到了公眾視野,并在歐洲多個國家進行展示與交流,收獲了多方好評。而為這2個青少年科技英才提供展示科技發(fā)明的平臺是歐盟青年科學家競賽活動(EU Contest for Young Scientist,EUCYS)。
EUCYS科學競賽由歐盟委員會發(fā)起,由研究總局管理,是“歐盟框架計劃”的一部分。競賽設立旨在促進青少年科技英才間的合作與交流,并提供青少年獲得杰出科學家的指導。
獎項設置
參賽選手根據其參賽作品及與評審團的訪談,爭奪9個核心獎項。獎項共分為3個等級,每個等級獲獎人數(shù)為3人,獎金額度分別為7 000歐元、5 000歐元和3 500歐元。除這些獎項外,大賽還向參賽者頒發(fā)一些榮譽獎和特別捐贈獎,榮譽獎包括參加倫敦國際青年科學論壇和斯德哥爾摩國際青年科學研討會的全額費用,以及諾貝爾獎的觀禮入場券等。特別捐贈獎將根據EUCYS評審團的意見授予特殊領域的參賽者,包括生物經濟獎、歐洲食品飲料協(xié)會獎、歐洲研究組織獎等多個由不同組織捐贈的特別獎項。
參賽要求
對于參賽作品,EUCYS接受來自所有科學領域的內容。進入EUCYS評審之前,參賽者需要在本國比賽中獲得優(yōu)秀作品提名,并由本國組織者帶隊參加。從1989年至今,已有43個國家參與到EUCYS的比賽中,中國自2003年起,與美國、日本、韓國、加拿大等多個國家一同作為國際特邀國參賽,參賽選手由中國科協(xié)青少年科技中心從全國青少年科技創(chuàng)新大賽和“英才計劃”中選拔。參賽者均為14 20歲的青少年,他們可以選擇自行參賽,也可選擇組隊參賽(每組不超過3人)。
評審標準與流程
EUCYS的評審標準(見表1)是判斷參賽者識別和解決基本問題的獨特性和創(chuàng)造性,從設計和進行研究的技巧,細心和徹底性等方面進行評審,對參賽者項目從概念到結論的后續(xù)研究、結論解釋的合理性和明確性,以及書面陳述的質量進行反復審核,同時會判斷參賽者與評審團成員討論項目的能力。
EUCYS評審團由18 20名具有國際聲譽的成員組成,根據科學標準選出,來自學術界和工業(yè)界,由委員會任命。每個評審團成員在以下類別中為每個項目授予一個初步分數(shù):A——有獲獎潛力;B——可能有獲獎潛力;C——不具備獲獎能力。在競賽開始時,主席將聯(lián)系評審團的每一個成員,要求告知每個項目的初步分數(shù),主席根據此起草一個初步評價表。在競賽期間,評審團成員舉行會議審查初步評價表,確保每個項目至少有5名專家進行評價。與參賽選手的詳細討論將在3天內進行。根據與參賽選手的面試結果,評審團可以修改初步評價表。評審團將頒發(fā)核心獎項,并決定是否授予任何榮譽或特別捐贈的獎項。評審團將在協(xié)商一致的情況下作出決定。獲獎者名單、榮譽和特別捐贈獎的獲得者(若存在)由主席代表團起草并簽署。評審團秘書負責安排官方公告和頒獎儀式(見表2)。
EUCYS的舉辦目的是鼓勵年輕人參與科學并從事研究事業(yè)??萍几傎愔袑①愖髌放c選手的評審規(guī)則與要求的分析,對于我們日常教學中學生科技創(chuàng)新能力的培養(yǎng)有著重要的借鑒意義。
培養(yǎng)興趣、好奇心和解決問題能力
首先,建議科技教師在教學中,尤其是帶領學生進行科學探究的過程中,盡量保護學生的興趣與好奇心,培養(yǎng)其自主解決實際問題的能力。從EUCYS核心獎項的獲獎作品看,許多作品都是學生從觀察生活出發(fā),立足于真實情境,解決實際生活中自主發(fā)現(xiàn)或自身所感興趣的問題。
例如2019年核心獎中,來自澳大利亞的3位學生開發(fā)了一種高山輕質合成纖維繩索差動滑輪塊,為改進高山應用的滑輪塊找到了一個非常聰明的解決方案。又如2018年的核心獎一等獎選手改進了運動器材中的防護裝備,該裝置是由一個靈活的硅膠外殼制成,里面填充了含有淀粉的液體,當施加強大的力量時,這種液體會變成固體,從而提供可靠的保護,避免因此而受傷。
每當我們想到科技競賽,或許總會聯(lián)想到一些宏大的科學項目與研究,而通過EUCYS的獲獎作品看,許多作品看起來似乎并沒有那么“宏大”,甚至是學生在日常生活中親身經歷的一些問題,并由此而產生與之對應的解決策略。對于科學教師而言,在平時的學校生活中,要注重培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題的能力,保持學生對于世界的好奇,從好奇出發(fā),從興趣出發(fā),擁有了見微知著的能力,那么距離一個優(yōu)秀的科學探究也就并不遙遠了。
培養(yǎng)使命意識與責任擔當
近年來,諸如科學技術與科研倫理的討論越來越受到公眾的關注,公眾對于某些具體問題的關心也相對更加深入,比如水污染和氣候變化,以及轉基因食品與核能等技術問題,科學技術承載的社會責任已成為科技發(fā)展中不可忽視的一部分,因此在對科技創(chuàng)新人才的培養(yǎng)過程中,也需要注重對其責任感與使命感的培養(yǎng)。
在2018年EUCYS的比賽中,來自愛沙尼亞的卡爾選擇了“西薩雷馬島蝙蝠產卵巢穴與周圍景觀群的位置關系”主題,因為他發(fā)現(xiàn)隨著景觀的破碎化和自然棲息地數(shù)量的減少,蝙蝠的數(shù)量達到了歷史最低點,他在仲夏期間的17個野外工作夜晚,對西薩雷馬的21個棲息地進行了測繪,隨后用QGIS對不同大小的緩沖區(qū)進行了分析,以此研究蝙蝠對建筑的偏好。通過研究,他對提高蝙蝠數(shù)量提出了相應的策略:在開發(fā)建筑的同時,也要考慮到北方蝙蝠,通過觀察開闊地和林地等級的比例,調節(jié)建筑物的密度。
對待社會的責任感、使命感與科研能力并非兩個沖突的命題,反而是相互促進、相互成就的,在對學生的培養(yǎng)過程中,一方面要重視其社會責任感與使命感的培養(yǎng),關注科研倫理問題,另一方面要鼓勵學生利用自己的知識解決當下緊迫的社會議題,培養(yǎng)有情懷、有擔當?shù)目蒲泻髠淙瞬拧?/p>
鼓勵學生關注科學前沿發(fā)展
某一領域中的新研究、新發(fā)現(xiàn),往往都是建立在前人已有的研究之上的,對于某一具體問題的探究不僅需要有扎實的專業(yè)知識作為基礎,更需要關注該領域中發(fā)展的前沿方向,并以此作為自己的研究基礎。
在2017年EUCYS的獲獎作品中,來自烏克蘭的參賽選手雅娜基于已有的機械手原型對其進行了改造,并開發(fā)出了新型的機械手,并應用于多種領域,能夠更有效地完成工作。2019年的獲獎作品“翼尖對飛機機翼效率的影響”中,選手馬格納斯優(yōu)化了翼尖周圍的三維流動,以最大限度地提高機翼的升力和最小化機翼的阻力,不僅最大限度地提高了機翼的效率,還大大降低了航空對氣候的影響。
為了解學科領域的前沿發(fā)展,學生需要掌握許多超過學校課程所能提供的知識,因此作為教師,我們需要培養(yǎng)學生自主學習、探究的能力,一方面要鼓勵學生保持對于科學研究的熱愛,主動學習新知識、新能力,另一方面還要幫助學生積極與同伴進行交流,在交流中實現(xiàn)觀點的交流與碰撞。
參考文獻
[1] Hoverboard-the magnetically levitated vehicle. Felix Christian and Alex Korocencev. http://labor24.com/ MLV/photos.html
[2] EUCYS 2019. Photos. https://www.flickr.com/ photos/183111941@N07/48749478806/■