鱼的记忆真的只有7秒吗？

卢君辉

项目背景与目标

随着新时代教育理念的深刻发展与变革，不断提升并强调科学教育中科学精神、科学思想、科学方法的同等重要性，有利于提高学生自主学习新知识、掌握新技能、解决新问题的能力，有利于学生树立辩证唯物主义等科学思想，培养科学态度、科学精神，体现了新时代教育改革的要求。虽然科学教育场馆在教育活动中传递科学方法的意识和能力在逐步提高，但仍有相当多的不足之处，也缺乏以培养科学思维和方法为核心教学目标的活动。基于此背景，本项目旨在研发一项重点培养中小学生科学思维和方法的教育活动，并通过几年时间的实施、反思、改进、扩充、提升，形成一个依受众年龄或难度分级递进、主题丰富多样的系列教育活动，并着力打造成北京自然博物馆的又一项深受公众欢迎、业内领先的品牌教育活动。

项目前期调研及理论研究

针对上述目标，通过调研和理论研究，我们提出在博物馆开展科学思维和方法教育，需要活动策划者梳理并回答如下3 个问题：“有没有？”“怎么找？”和“怎么教？”即展品中是否蕴藏着科学方法的内涵，它是以什么形式存在于展品之中的？如何发掘、发现展品背后的科学方法信息？如何利用展品有效开展科学方法教育，避免口号式的说教灌输？

博物馆展品普遍蕴含丰富的科学方法内涵，他们通过科学探究的过程、结果、应用和影响等层面体现出来，可作为设计开展教育活动的“原材料”进行挖掘利用。发掘展品背后的科学方法信息，需要活动设计者将关注点从“知识是什么”转向“知识是怎么来的”，要在策划时开展一定的文献研究，尤其是科学史的研究。通过研究不仅可以发现展品背后的科学方法信息，还可以发现科学家科学探究的过程、做过的考察与实验、思维方法、使用的工具、假象与弯路、挫折与困惑等信息，这既为教育活动中的考察、实验、场景提供了参考，还有生动的人物和故事，为教育活动的探究实践、情境与趣味性设计提供了素材。

基于此，活动策划设计者可以引导学生像科学家探索科学那样学习科学，体验科学家在开展研究时是如何运用并创新科学方法，让学生经历真实问题解决的过程，在科学探究实践中学习科学思维和方法，获得直接经验，建构知识，最终获得思維能力。这正是博物馆开展科学思维和方法教育的价值和独特优势所在。

基于理论研究的活动体系构建

基于前期理论研究成果和理念，我们策划设计并实施了“小小研究生”科学探究活动，该活动以“像科学家探究科学一样学习科学，在科学探究实践中学习科学思维和方法，培养科学精神”为理念，活动程序仿照高校培养研究生的基本流程，经历筛选简历—面试—确定选题—提出假设—制订研究计划—开展研究—记录并整理数据—交流讨论并得出结论—撰写研究论文—以答辩会形式展示并分享成果等一系列环节，最终获得“小小研究生”称号。活动在设计和组织上将原本艰深晦涩、周期冗长的科学探究过程加以浓缩、提炼和优化，保留科学探究的精髓，在学生暑期较完整的时间内，以小学高年级和初中生为目标人群，每期招收10 ～ 20 名学员，围绕1 个问题开展深入且完整的探究，让学生在自主、深入的探究过程中掌握科学方法、理解科学思想、体会科学精神。

经过几年的研发与改进，目前“小小研究生”活动已初步形成了年龄涵盖小学4 年级至初中全阶段，难度分初、中、高级3 个阶梯的系列活动（表1）。3 个级别的探究主题分别为：初级班“水族馆的鱼晚上睡觉吗？”中级班“鱼真的会被撑死吗？”以及高级班“鱼的记忆真的只有7 秒吗？”学生既可由初级班开始学习，随着科学探究能力的不断加强而逐年升级，亦可根据自己实际的年龄和能力，直接选择合适难度的等级。

项目内容

在新冠疫情常态化防控的大背景下，我们采取“场馆授课+ 家中开展实验+ 线上指导”的模式，学生仅小部分时间在博物馆听课、交流、讨论、分享、汇报，其他时间在家开展饲养观察实验、撰写论文和制作PPT，教师全程通过网络进行线上公开交流指导，创新研发了研究主题“鱼的记忆真的只有7 秒吗？”学生将亲手验证这个广为流传的说法究竟是不是谣言，探究“鱼类真的如我们通常认为的那么傻吗？它们究竟能记住什么呢？能记住多久不会忘记呢？”这些有趣的话题。

研究过程中每名学员都在“鱼的记忆”这个大框架下，设计符合自己兴趣的、独具特色、与众不同的实验方案，如“鱼能否区别并记住不同的声音刺激？”“鱼能否区别并记住不同形状的几何体？”“鱼能否区别并记住不同的颜色？”“鱼能否记住迷宫的逃生路线？”等等。每名学员的研究对象、实验过程、实验进度、使用的道具、获得的结论均不相同。

项目实施步骤

问题聚焦，提出假设

“鱼的记忆真的只有7 秒吗？”结合已有认知，提出自己的观点和假设，根据对该问题的看法将学生分成两种观点，分别做出“鱼有／没有长期记忆的能力”的假设。

确定研究方向

查阅相关资料，选择感兴趣的研究方向。研究方向具体化，即让鱼记忆什么？研究对象具体化，研究哪种鱼？

形成研究方案

制订科学研究方案，准备所需材料，学习设计科学实验的几项重要基本原则。在教师指导下，讨论形成各自独特的研究方向（可从记忆声音振动、色彩、光亮、空间位置、时间、几何形象，甚至人脸、气味、字词等方面开展研究）和研究方案，验证“鱼是否具有长期记忆，记忆能持续多久？”在实验设计中培养学员形成“设置对照、控制变量、平行重复、随机取样”等重要原则的习惯，设计属于自己的实验方案，准备实验材料，搭建饲养系统。

正式开展研究

依照研究方案，购买实验用鱼放入饲养系统，正式开始实验，观察并记录数据。研究分为“记忆训练形成”“检测并确定记忆已经形成”和“遗忘检测”3 个阶段。实验计划的详细内容不由教师直接给出，而是结合学生的想法，通过讨论得出。研究周期预计约为20 ～ 40 天。

得到结果并形成结论

整理数据，绘制图表，分析結果，交流讨论，得出结论：某鱼能否对某因素形成长期记忆。

结合学科核心概念进行升华：鱼的记忆归根到底是生物对环境适应的体现，是生物演化的结果。

表达展示

通过研究论文、汇报视频、思维导图、展板等形式展示成果。

回顾反思

收获，反思不足，改进办法。

项目创新点

研发过程创新

“小小研究生”系列科学探究活动针对明确的研发目标，先行开展理论研究，在理论研究成果的基础上开展活动研发，并在实施中逐步改进活动。

活动目标创新

活动的核心目标不再是科学知识，而是让学生在完整、深入的探究过程中学习科学研究的方法、流程、原则、思维方式，并在此过程中体会并培养科学思想和科学精神。

探究主题创新

针对社会上广为流传的说法、传闻设置活动主题，如“鱼的记忆只有7 秒”“鱼晚上不睡觉”“鱼吃多了会被撑死”等，指导学生通过观察、实验进行科学验证，得出科学结论，让孩子亲手攻破谣言和不实传闻，并成为破除谣言的发言人、科学的传播者。

培养形式创新

从传统的“老师教学生”转变成“导师带小研究生”，寥寥几个字的变化，折射出培养形式的巨大改变。不再是“老师教，学生听”的单向传播，而是在研究过程中，导师和小研究生针对某一问题进行商量、讨论、互相启发的双向过程。在活动中，很多研究选题的答案连导师都不清楚，甚至在网上都查不到确切答案，比如“慈鲷鱼能记住迷宫的逃生路线吗？”“金鱼能区分并记住拍打和敲击的声音吗？”“海豚晚上怎么睡觉？”导师和学生朝着目标共同开展探索，发挥各自的角色和作用，不再仅仅是“老师把他知道的知识讲授给学生”。

活动流程创新

仿照高校、研究所研究生的培养流程开展活动，学生不仅会经历完整的科学探究全过程，还会体验到投简历、差额面试、论文答辩等具有研究生培养特色的环节，增长了孩子的见识，锻炼了孩子的语言表达、论文撰写、临场应变等多项能力。

探究自主程度创新

活动不再像大部分科学教育馆内开展的课程那样，在教师预设并划定的教学范围、沿特定路线开展探究，而在最大限度上解放对学生的束缚，在一个大框架下，让学生自主选择研究对象、研究方法、观测手段、同组成员等，最终形成百花齐放、各具特色的研究成果。

组织形式创新

在新冠疫情常态化防控的大背景下，部分活动主题可采取“场馆授课+ 家中开展实验+教师线上指导”的模式，尽可能减少场馆内人员聚集，最大限度地在保证活动效果基础上，减少因疫情临时管控措施对活动带来的不利影响。亦可充分利用中国科协青少年科技中心“科创筑梦”全国青少年科技创新服务云平台开展远程线上教学。

活动展望与预期

北京自然博物馆还计划基于场馆展览展示资源开展观察探究，基于优势教学及科研资源开展实验探究，不断研发新的活动主题，继续扩充3 个阶梯的课程数量，同时以水生生物为基础，向其他学科如动物、植物、古生物等辐射扩展，形成既有纵向分级，又有横向分科的研究性学习产品矩阵。同时，抓住国家自然博物馆新馆建设的契机，充分利用逐年引进的大量高级学科和教育人才，扩充“小小研究生”活动的教师队伍，形成“一老带多新”的导师团队，每年可同时开展多个难度、多个主题的平行班，分别由不同的导师进行指导，大大扩展活动的惠及面和学员人数，努力打造成行业具有影响力的优秀品牌教育活动。

专家点评

“鱼的记忆真的只有7 秒吗？”看到这个项目的题目就让人眼前一亮，这是一个不论对于成人还是青少年都极具吸引力的问题，能够充分激发学习者探究的欲望，非常好地体现了项目问题的“驱动性”。沉下心思考，作为“假设—检验”这种表层的探究过程似乎并不复杂，但真正要检验假设需要经历“确定研究方向和对象—制订研究方案—准备实验材料—搭建装置—实施研究方案—细化实验计划并记录数据—整理、处理与分析实验数据—得出结论”等环节，颇具挑战性、综合性和探究性。该案例的吸睛之处还远不止于此，在上述环节中充分融入“设置对照、控制变量、平行重复、随机取样、数据处理、分析论证”等一系列下沉到微观层面的“科学思维与方法”，让探究变得不再“笼统”，育人功能也更加“饱满”，这正是常态中“粗放型”探究式或项目式教学设计所极其缺乏的。如果把镜头拉远审视整个项目的全貌和活动组织过程，也为校内外项目式活动的组织程序提供启示。细细品味，不论从哪个角度，都值得我们学习和借鉴。