这次来鼓浪屿带小学生的游学营,我一共设计了4个课程,今天分享其中的一个。家里有中小学生的读者朋友们可以直接参考借用,和孩子一起分享一次特别的体验。

鼓浪屿是一座植物多样性非常丰富的海岛,有着非常多岭南特色的高大乔木,百年古树多不胜数,我的课程也是从这一点出发。

户外行程出发之时,先是给同学们布置了一个任务,也是一个思考题:

怎么找到鼓浪屿岛上最大的一棵树?

有了这个问题的植入,同学们在路上就会开始留心那些大树,心里暗暗做出对比。等来到我预先踩点过的一棵巨型芒果树之前,才正式开启互动和讲解。

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我告诉同学们,要想确定岛上哪棵树最大,要想比较看起来差不多的两棵树哪一棵更大,首先需要确定一个可以比较的指标,然后通过测量来得出实际数据。这是科学研究和自然考察的基本思路。

然后我请大家思考,要比较两棵树的大小,可以具体比较哪些方面。有几位同学分别回答了直径、面积、体积,这是他们在数学课上学过的概念。

这时我再让大家观察,一棵树在不同的高度,它的粗细程度是不一样的,那要比较直径的话,到底是量哪个位置的数据呢?有人说量最粗的地方,有人说量最圆的地方。

这时候我再引入胸径的概念,告诉大家,在树木的研究中,普遍采用的比较指标是胸径,也就是在成年人胸口的高度1.3米的位置测量直径,这样不管是哪棵树,不管在哪个国家做研究,都可以很精确地对比。如果想要找到鼓浪屿胸径最大的一棵树,就可以参考这个标准来测量。

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然后我再稍微延展一下,从事科学研究很重要的一点是要有通用的标准和规范,这样不同人做的科学研究成果才能互相交流,互相促进,才形成了科学共同体。

接着我请大家想想,现在我们想测量这棵树的胸径,但如果我们没有尺子,该怎么估算呢?

马上有孩子想到可以用手拉手抱树的方式来测量,因为人的臂展约等于身高。这时我邀请了几位同学上来拥抱这棵大树,大家估算出来周长大约是5.6米。

然后我再拿出皮尺,请同学们合作用工具测量一下,几位同学在左边1.3米的位置量出来周长4.8米,第二组同学在右边1.3米位置开始量出来是4.6米。

我请大家思考了这些数据比抱树估算数据小的原因,还有两组同学测量数据不一样的原因。

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第一个问题很快有人答对,因为拥抱大树的时候有同学怕脏没有贴紧,所以数字会大一些。第二个问题他们归结于“肯定有人量得不对”。

这时我再引入三点定圆的概念,告诉大家,至少要在三个不同的位置先量出1.3米的高度,做好标记,让皮尺同时穿过这三个点,才能确保测量的一直是1.3米高度的平面。

经过再次测量,大家认可精确的周长数据是4.26米,再通过圆周率来计算这棵树的直径。

然后我再展开讲,比较的指标可以不是唯一的,对一棵树的评价也不用局限于胸径,还可以比较高度、冠幅、树龄等指标。

再接着我请大家思考,我们通过名牌可以知道现在这棵树是188岁,那科学家是怎么知道这棵树真实年龄的呢?如果我们碰到一棵树,怎么判断它的年龄?

很多同学知道年轮,但我强调,不能把树砍倒。还有人知道碳14纪年法,我告诉大家这种方法更适合研究几万年前的对象,树木的一两百年用这个方法不适合。

这时大家就不知道怎么办了。

然后我再介绍,科学研究除了通过工具测量或科学实验,还可以引入社会调查的方法,研究古树年龄就经常通过调查访问和查阅史书文献来确定。

还可以通过钻取少量木芯、X光拍摄、研究同一时期已经倒伏的树木等方法来估算树木年龄。由此可以展开讲科学研究方法的局限性,对科学研究得出的数据不能简单地采信,而是要知道它的研究方法。

讲到这里,已经略微超出了这个年龄段的理解能力,但能够建立一个初步的观念就已经很好。

然后我又继续引导大家做更多的观察,这棵古树顶上的树叶和下面的“树叶”长得完全不一样,这是为什么呢?

果然有同学知道寄生的概念,表扬过之后,我再展开讲物种寄生和物种共生的概念区别。

最后,我再小结一下,告诉同学们今天学到的知识:

科学研究和自然调查要有标准、讲规范;也需要开拓思路,不能局限于单一的指标;还有做科学研究需要考虑代价成本,不能为了知道年龄把一棵古树砍倒,而是应该通过更多新技术新方法来解决问题;再有就是,自然界蕴藏的知识是无穷无尽的,科学研究也是无穷无尽的,希望大家日后在生活中多留心观察,有机会的时候积极去实践研究,比如回到学校可以考虑用今天学习的方法找出学校里最大的一棵树。

到此,一趟在户外开展的科普互动体验课程就结束了。

根据时间和面向年龄段不同,还可以考虑拓展更多内容:

比如,让孩子思考选择一种树木作为行道树需要考虑哪些因素(生态价值、遮荫能力、观赏价值、花粉杨絮负面影响等)

比如,一棵几十米高的大树要如何精确测量出高度,如何测量一座山的高度(三角函数应用)

比如,城市灯光对树木和鸟类、星空分别有什么影响……

总之,一旦展开,无穷无尽,教会科研方法与科学思维,会让孩子受益终身。