“春風(fēng)和煦滿常山，芍藥天麻及牡丹；遠(yuǎn)志去尋使君子，當(dāng)歸何必找澤蘭……”對北京昌平二中的部分孩子們來說，這個(gè)暑假有點(diǎn)特殊，作為初、高中學(xué)生的他們，有機(jī)會走進(jìn)大學(xué)校園，在重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室青年科研人員的指導(dǎo)下，近距離探索農(nóng)業(yè)科學(xué)的奧秘。

這些孩子們分為四個(gè)小組，分別由四位副教授帶隊(duì)指導(dǎo)，將在暑假期間完成一項(xiàng)課題研究。課題分別是：瓜型棉蚜與棉花型棉蚜轉(zhuǎn)化形成機(jī)制、動物可穿戴的消毒設(shè)備研發(fā)、高溫對不同品種生菜種子萌發(fā)的影響、噴施光合菌肥對辣椒壯苗的作用研究。

據(jù)悉，昌平區(qū)科協(xié)和昌平區(qū)教委聯(lián)合實(shí)施“明天小小科學(xué)家”計(jì)劃，邀請高校合作建立培育基地，以昌平區(qū)中小學(xué)生為指導(dǎo)對象，借助高?？萍假Y源，暢通大中銜接通道，激發(fā)青少年創(chuàng)新熱情，助力早期人才培養(yǎng)。而北京農(nóng)學(xué)院為該計(jì)劃授牌的“明天小小科學(xué)家”培育基地之一。

作為北京市屬唯一一所農(nóng)林類本科院校，北京農(nóng)學(xué)院立足自身辦學(xué)優(yōu)勢和特色，積極向中小學(xué)開放各類農(nóng)事勞動教育、科普教育資源及課程，傳承農(nóng)耕文明，激發(fā)青少年的科學(xué)創(chuàng)造力。

初中生們在北京農(nóng)學(xué)院實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行生菜催芽播種。受訪者供圖

青年科研人員親自帶隊(duì)交流培養(yǎng)

“北京很多家庭都在養(yǎng)貓養(yǎng)狗，很多學(xué)校和社區(qū)里還有一些流浪動物，從公共衛(wèi)生的角度，結(jié)合我從事的獸醫(yī)獸藥專業(yè)，希望帶孩子們?yōu)樾游飩冄兄瓶纱┐鞯南驹O(shè)備——具備抗菌、抗病毒、抗寄生蟲以及追蹤定位功能的項(xiàng)圈?！北本┺r(nóng)學(xué)院獸醫(yī)藥理系副教授劉曉曄說道。

她解釋稱，北京農(nóng)學(xué)院的獸藥專業(yè)特色是中獸藥的研制，即使用中藥天然成分來研制獸藥。此外，她希望在項(xiàng)圈內(nèi)安裝定位器，“可以對流浪動物進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測追蹤，進(jìn)行精細(xì)化管理?！?/p>

在劉曉曄指導(dǎo)下，團(tuán)隊(duì)已經(jīng)形成了初步研究方案，一次培訓(xùn)后，團(tuán)隊(duì)成員緊鑼密鼓進(jìn)入線下實(shí)施環(huán)節(jié)。該課題包含4項(xiàng)任務(wù)：查詢藥典，篩選出抗菌、抗病毒、抗寄生蟲的有效中藥及中藥有效成分；藥物劑型設(shè)計(jì)、藥物與中藥項(xiàng)圈結(jié)合設(shè)計(jì)；中藥項(xiàng)圈外觀設(shè)計(jì)和功能設(shè)計(jì)；消毒中藥項(xiàng)圈功能調(diào)研。

除劉曉曄和昌平二中的初一學(xué)生外，這個(gè)項(xiàng)目的參與者還包括部分研究生、本科生，他們各自有不同的分工，又在各個(gè)環(huán)節(jié)相互協(xié)作。

目前，初中生們正在項(xiàng)圈設(shè)計(jì)階段，他們要根據(jù)調(diào)研結(jié)果設(shè)計(jì)中藥項(xiàng)圈的結(jié)構(gòu)、外觀和功能。這個(gè)星期，他們即將進(jìn)入關(guān)鍵環(huán)節(jié)——跟隨劉曉曄進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行藥物篩選實(shí)驗(yàn)，及藥效評價(jià)實(shí)驗(yàn)，大蒜、蒲公英、苦參、黃連、大黃……根據(jù)不同中藥特性、化學(xué)成分，以及制作中藥項(xiàng)圈的工藝，制備出穩(wěn)定的藥物配方劑型。

接著，他們要模擬試驗(yàn)設(shè)計(jì)出適合的中藥項(xiàng)圈材料，“項(xiàng)圈的材質(zhì)大有講究，不能粘毛，還需要具有可塑性，根據(jù)每一只小動物的頸部形狀和大小可以便捷地調(diào)整?！眲詴险f道。根據(jù)計(jì)劃，將在8月初完成項(xiàng)圈內(nèi)定位器的裝備，8月底進(jìn)行項(xiàng)圈成品測試，9月底完成用戶使用體驗(yàn)評價(jià)和追蹤回訪。后續(xù)還有專利申請、發(fā)表研究文章等工作。

另一位帶隊(duì)教師、北京農(nóng)學(xué)院植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院副教授劉超杰帶初一孩子們做的課題是，高溫對不同品種生菜種子萌發(fā)的影響?！跋募居缃?jīng)常遇到高溫，而高溫下生菜的發(fā)芽率比較低。我們想篩選一些適合高溫條件下種植的品種，更好地滿足北京市的季節(jié)性蔬菜種植的需求。

“孩子們可能在小學(xué)就知道了種子萌發(fā)都需要哪些條件，但是，不同的條件對萌發(fā)具體有什么影響，他們未必深入考慮過。所以我們就針對這個(gè)問題設(shè)計(jì)了一個(gè)小型試驗(yàn)。”記者了解到，整體方案由劉超杰親自把控，“要結(jié)合這個(gè)年齡段孩子們的知識儲備和接受度，不能設(shè)計(jì)過于復(fù)雜的生理生化實(shí)驗(yàn)，避免同學(xué)們難以理解?！?/p>

向中小學(xué)生開放重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

“好多蚜蟲！”“棉花葉片上的蚜蟲竟然不肯吃西瓜葉片，西瓜葉片上蚜蟲寧愿餓死也不肯吃棉花葉片，真的嗎，這是為什么？”另一組的孩子們第一次來到北京農(nóng)學(xué)院，沒有直接進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，而是被北京農(nóng)學(xué)院生物與資源環(huán)境學(xué)院副教授郭洪剛帶到了教學(xué)實(shí)踐基地進(jìn)行觀察，這里的自然生態(tài)讓孩子們大開眼界。

郭洪剛(左一）在教學(xué)實(shí)踐基地為同學(xué)們講述害蟲危害狀。受訪者供圖

“基地直觀地展示了瓜型棉蚜在田間的危害狀、危害特點(diǎn)，以及造成危害的損失程度?！惫閯偨榻B，這個(gè)基地是學(xué)校和學(xué)院建設(shè)，用于教學(xué)實(shí)踐的場所。“我們要研究蟲害，因此自己種了地，故意沒有采用任何病蟲害的防治手段，讓農(nóng)作物自然生長，里面會有各種各樣的蟲子。為了研究瓜型棉蚜和棉花型棉蚜的區(qū)別，我們特意種了一片西瓜，這里蟲子的密度比較大，西瓜長得也比較差。”
孩子們口中的兩種蚜蟲在進(jìn)食上的“迷惑行為”就是他們此次要研究的課題——瓜型棉蚜與棉花型棉蚜寄主?；孕纬蓹C(jī)制，而研究的落點(diǎn)在于蟲害防治，郭洪剛解釋，研究清楚背后的影響因素和機(jī)制，能夠基于兩種蚜蟲的共同點(diǎn)或者差異點(diǎn)，來針對性地設(shè)計(jì)靶標(biāo)，助力棉蚜綠色防治和農(nóng)作物的綠色種植。

他們的第一項(xiàng)工作就是，完成兩種蚜蟲的轉(zhuǎn)接實(shí)驗(yàn)。接下來，要探討蚜蟲“寧愿餓死也不吃”的原因，孩子們首先通過提取蚜蟲的DNA，通過線粒體基因比對區(qū)分兩種專化型棉蚜，而后通過將瓜型、棉花型棉蚜分別交換寄主，觀察寄主轉(zhuǎn)換后，瓜型、棉花型棉蚜的生長發(fā)育情況。

提取DNA實(shí)驗(yàn)操作難不倒同學(xué)們。郭洪剛介紹，其實(shí)孩子們已經(jīng)在生物課上學(xué)過相關(guān)的基礎(chǔ)知識，有一定知識儲備，這一次則是進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行動手實(shí)操，實(shí)驗(yàn)之前，老師又細(xì)致講解了提取原理、標(biāo)準(zhǔn)化流程、儀器使用，以及注意事項(xiàng)等，并在老師和研究生們的指導(dǎo)下嘗試進(jìn)行提取。“經(jīng)過這一系列操作，孩子們基本上比較熟練了，整體進(jìn)展比較順利?！?/p>

這些都是在北京農(nóng)學(xué)院的“農(nóng)業(yè)農(nóng)村部華北都市農(nóng)業(yè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”中進(jìn)行。熒光倒置顯微鏡、熒光定量PCR儀器、高壓液相色譜(HPLC)……這些都是實(shí)驗(yàn)過程中可能會用到的一些高精尖儀器。這些昂貴的儀器讓孩子們體驗(yàn)感十足，郭洪剛帶領(lǐng)孩子們一一體驗(yàn)并講授儀器用途及原理。

同學(xué)們在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)。受訪者供圖

“大學(xué)校園跟中小學(xué)校園最大的區(qū)別，不在于教室、宿舍，而在于實(shí)驗(yàn)室比較多，這些實(shí)驗(yàn)室是科學(xué)研究的‘搖籃’?！眲⒊苷f道。他帶小隊(duì)員們參觀了學(xué)校的蔬菜、果樹、花卉等實(shí)驗(yàn)室，了解每個(gè)實(shí)驗(yàn)室的研究方向。

劉曉曄帶隊(duì)的可穿戴消毒設(shè)備項(xiàng)目，則依托于獸醫(yī)學(xué)（中醫(yī)藥）北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開展研究。這是國內(nèi)第一個(gè)主要進(jìn)行中獸醫(yī)學(xué)研究的省市級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，現(xiàn)有儀器設(shè)備總價(jià)值約1000余萬元，包括核磁共振儀、芯片點(diǎn)樣儀、激光多普勒血流測定儀、磁珠分選純化儀、薄層色譜儀、藥提取濃縮設(shè)備、中藥制劑設(shè)備等大批專業(yè)科研儀器。

農(nóng)耕教育和科學(xué)研究有機(jī)結(jié)合

“讓孩子們知道農(nóng)業(yè)是什么、農(nóng)業(yè)在做什么？農(nóng)業(yè)既可以是抽象的科學(xué)研究，也可以是落在實(shí)際生產(chǎn)上的真抓實(shí)干?！惫閯傉f道。

他將孩子們帶到實(shí)踐基地，切身感受農(nóng)作物在沒有任何綠色防控條件下完全自然生長的狀態(tài)，“這既結(jié)合了我們的課題，也結(jié)合了教學(xué)的需求，把農(nóng)耕教育和科學(xué)研究有機(jī)結(jié)合起來?！?/p>

“科研來自于生產(chǎn)，既要高于生產(chǎn)，又要回歸于生產(chǎn)。”郭洪剛表示，帶孩子們先到實(shí)踐基地，再回到實(shí)驗(yàn)室，實(shí)際上是希望讓他們感知，如何把田間地頭的問題變成科學(xué)研究的課題，然后科學(xué)研究的成果又是怎么反哺田間生產(chǎn)的?！拔?guī)Ш⒆觽冊O(shè)計(jì)課題方案時(shí)，也希望完成這樣的閉環(huán)?！?/p>

“對現(xiàn)在都市里的孩子們來說，農(nóng)業(yè)或許比較遙遠(yuǎn)。實(shí)際上，農(nóng)業(yè)在昌平、在北京都是非常重要的。”劉超杰向記者說道。他在帶隊(duì)指導(dǎo)的過程中，試圖讓孩子們盡可能多地了解、體驗(yàn)農(nóng)業(yè)，讓他們對農(nóng)業(yè)有基本的、正確的認(rèn)知。“這些體驗(yàn)和嘗試，或許會影響到他們以后的職業(yè)選擇?！?/p>

同時(shí)，劉超杰非常在意孩子們科學(xué)思維的培養(yǎng)?！叭绾卧u價(jià)種子萌發(fā)情況的好與壞？好和壞，都是非常主觀的評價(jià)，而科學(xué)是需要數(shù)據(jù)支撐的——比如出芽率、培根長度、生長量，同時(shí)，這些指標(biāo)需要用科學(xué)的測定方法得出?！?/p>

劉曉曄也強(qiáng)調(diào)了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在項(xiàng)目中的關(guān)鍵作用?！拔覀儚墨F藥典中篩選出一部分來做實(shí)驗(yàn)，去測試哪種藥物有效，需要達(dá)到多少劑量能產(chǎn)生好的效果？藥物有效性要拿數(shù)據(jù)說話，比如，抑菌率是多少、抗蟲率是多少，要進(jìn)行藥效與劑量關(guān)系曲線實(shí)驗(yàn)?！?/p>

因此，劉曉曄在設(shè)計(jì)課題方案時(shí)，為初一學(xué)生們留出了極大的操作空間?！叭绻麖念^到尾給他們設(shè)計(jì)好，也就失去了科學(xué)驗(yàn)證的意義，也違背了科研的初衷。孩子們的科學(xué)思維是在這個(gè)過程中養(yǎng)成的?！?/p>

“我們有一個(gè)說法叫做‘One world one health’，動物健康與人類健康是休戚相關(guān)的，我們希望盡可能從公益角度出發(fā)，讓孩子們對公共衛(wèi)生狀況加深認(rèn)識。同時(shí)，讓他們對獸醫(yī)專業(yè)的認(rèn)識更加深入?！?/p>

實(shí)際上，這些課題離初中生們并不遙遠(yuǎn)，而是和他們?nèi)粘W(xué)習(xí)的每一個(gè)學(xué)科密切關(guān)聯(lián)?！叭绻⒆觽儗硐胍煤盟幬铮欢ㄒ鸦瘜W(xué)學(xué)好，否則都不知道兩種化合物會發(fā)生什么反應(yīng)；要把數(shù)學(xué)學(xué)好，否則連藥物濃度都算不明白；此外，要給小動物治病，一定要知道生物的知識；最后的報(bào)告撰寫，則需要具備語文功底、寫作能力……”劉曉曄表示，希望孩子們在完成課題后，回到課堂上，能夠體悟到課本上的知識是非常有用的。

北京農(nóng)學(xué)院創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)院副院長孫曦介紹，北京農(nóng)學(xué)院充分利用學(xué)科、專業(yè)優(yōu)勢，與北京農(nóng)學(xué)院科協(xié)攜手，組織師資，開放實(shí)驗(yàn)室，提供場地，開設(shè)課程，已經(jīng)為中小學(xué)開展勞動教育、科普課程，服務(wù)5萬余人次。學(xué)校陸續(xù)成為北京市教委“三農(nóng)一工”中小學(xué)勞動教育基地、“北京市初中開放性科學(xué)實(shí)踐活動”資源單位、昌平區(qū)社會大課堂資源單位、海淀區(qū)勞動教育基地等。