“春風和煦滿常山，芍藥天麻及牡丹；遠志去尋使君子，當歸何必找澤蘭……”對北京昌平二中的部分孩子們來說，這個暑假有點特殊，作為初、高中學生的他們，有機會走進大學校園，在重點實驗室青年科研人員的指導下，近距離探索農業科學的奧秘。

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

據悉，昌平區科協和昌平區教委聯合實施“明天小小科學家”計劃，邀請高校合作建立培育基地，以昌平區中小學生為指導對象，借助高校科技資源，暢通大中銜接通道，激發青少年創新熱情，助力早期人才培養。而北京農學院為該計劃授牌的“明天小小科學家”培育基地之一。

作為北京市屬唯一一所農林類本科院校，北京農學院立足自身辦學優勢和特色，積極向中小學開放各類農事勞動教育、科普教育資源及課程，傳承農耕文明，激發青少年的科學創造力。

初中生們在北京農學院實驗室進行生菜催芽播種。受訪者供圖

青年科研人員親自帶隊交流培養

“北京很多家庭都在養貓養狗，很多學校和社區里還有一些流浪動物，從公共衛生的角度，結合我從事的獸醫獸藥專業，希望帶孩子們為小動物們研制可穿戴的消毒設備——具備抗菌、抗病毒、抗寄生蟲以及追蹤定位功能的項圈。”北京農學院獸醫藥理系副教授劉曉曄說道。

她解釋稱，北京農學院的獸藥專業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，她希望在項圈內安裝定位器，“可以對流浪動物進行實時檢測追蹤，進行精細化管理。”

在劉曉曄指導下，團隊已經形成了初步研究方案，一次培訓后，團隊成員緊鑼密鼓進入線下實施環節。該課題包含4項任務：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；藥物劑型設計、藥物與中藥項圈結合設計；中藥項圈外觀設計和功能設計；消毒中藥項圈功能調研。

除劉曉曄和昌平二中的初一學生外，這個項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，又在各個環節相互協作。

目前，初中生們正在項圈設計階段，他們要根據調研結果設計中藥項圈的結構、外觀和功能。這個星期，他們即將進入關鍵環節——跟隨劉曉曄進入實驗室，進行藥物篩選實驗，及藥效評價實驗，大蒜、蒲公英、苦參、黃連、大黃……根據不同中藥特性、化學成分，以及制作中藥項圈的工藝，制備出穩定的藥物配方劑型。

接著，他們要模擬試驗設計出適合的中藥項圈材料，“項圈的材質大有講究，不能粘毛，還需要具有可塑性，根據每一只小動物的頸部形狀和大小可以便捷地調整。”劉曉曄說道。根據計劃，將在8月初完成項圈內定位器的裝備，8月底進行項圈成品測試，9月底完成用戶使用體驗評價和追蹤回訪。后續還有專利申請、發表研究文章等工作。

另一位帶隊教師、北京農學院植物科學技術學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的影響。“夏季育苗經常遇到高溫，而高溫下生菜的發芽率比較低。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性蔬菜種植的需求。

“孩子們可能在小學就知道了種子萌發都需要哪些條件，但是，不同的條件對萌發具體有什么影響，他們未必深入考慮過。所以我們就針對這個問題設計了一個小型試驗。”記者了解到，整體方案由劉超杰親自把控，“要結合這個年齡段孩子們的知識儲備和接受度，不能設計過于復雜的生理生化實驗，避免同學們難以理解。”

向中小學生開放重點實驗室

“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學院，沒有直接進入實驗室，而是被北京農學院生物與資源環境學院副教授郭洪剛帶到了教學實踐基地進行觀察，這里的自然生態讓孩子們大開眼界。

郭洪剛(左一）在教學實踐基地為同學們講述害蟲危害狀。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，以及造成危害的損失程度。”郭洪剛介紹，這個基地是學校和學院建設，用于教學實踐的場所。“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專化性形成機制，而研究的落點在于蟲害防治，郭洪剛解釋，研究清楚背后的影響因素和機制，能夠基于兩種蚜蟲的共同點或者差異點，來針對性地設計靶標，助力棉蚜綠色防治和農作物的綠色種植。

他們的第一項工作就是，完成兩種蚜蟲的轉接實驗。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，觀察寄主轉換后，瓜型、棉花型棉蚜的生長發育情況。

提取DNA實驗操作難不倒同學們。郭洪剛介紹，其實孩子們已經在生物課上學過相關的基礎知識，有一定知識儲備，這一次則是進入實驗室進行動手實操，實驗之前，老師又細致講解了提取原理、標準化流程、儀器使用，以及注意事項等，并在老師和研究生們的指導下嘗試進行提取。“經過這一系列操作，孩子們基本上比較熟練了，整體進展比較順利。”

這些都是在北京農學院的“農業農村部華北都市農業國家重點實驗室”中進行。熒光倒置顯微鏡、熒光定量PCR儀器、高壓液相色譜(HPLC)……這些都是實驗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感十足，郭洪剛帶領孩子們一一體驗并講授儀器用途及原理。

同學們在實驗室進行分子生物學實驗。受訪者供圖

“大學校園跟中小學校園最大的區別，不在于教室、宿舍，而在于實驗室比較多，這些實驗室是科學研究的‘搖籃’。”劉超杰說道。他帶小隊員們參觀了學校的蔬菜、果樹、花卉等實驗室，了解每個實驗室的研究方向。

劉曉曄帶隊的可穿戴消毒設備項目，則依托于獸醫學（中醫藥）北京市重點實驗室開展研究。這是國內第一個主要進行中獸醫學研究的省市級重點實驗室，現有儀器設備總價值約1000余萬元，包括核磁共振儀、芯片點樣儀、激光多普勒血流測定儀、磁珠分選純化儀、薄層色譜儀、藥提取濃縮設備、中藥制劑設備等大批專業科研儀器。

農耕教育和科學研究有機結合

“讓孩子們知道農業是什么、農業在做什么？農業既可以是抽象的科學研究，也可以是落在實際生產上的真抓實干。”郭洪剛說道。

他將孩子們帶到實踐基地，切身感受農作物在沒有任何綠色防控條件下完全自然生長的狀態，“這既結合了我們的課題，也結合了教學的需求，把農耕教育和科學研究有機結合起來。”

“科研來自于生產，既要高于生產，又要回歸于生產。”郭洪剛表示，帶孩子們先到實踐基地，再回到實驗室，實際上是希望讓他們感知，如何把田間地頭的問題變成科學研究的課題，然后科學研究的成果又是怎么反哺田間生產的。“我帶孩子們設計課題方案時，也希望完成這樣的閉環。”

“對現在都市里的孩子們來說，農業或許比較遙遠。實際上，農業在昌平、在北京都是非常重要的。”劉超杰向記者說道。他在帶隊指導的過程中，試圖讓孩子們盡可能多地了解、體驗農業，讓他們對農業有基本的、正確的認知。“這些體驗和嘗試，或許會影響到他們以后的職業選擇。”

同時，劉超杰非常在意孩子們科學思維的培養。“如何評價種子萌發情況的好與壞？好和壞，都是非常主觀的評價，而科學是需要數據支撐的——比如出芽率、培根長度、生長量，同時，這些指標需要用科學的測定方法得出。”

劉曉曄也強調了實驗數據在項目中的關鍵作用。“我們從獸藥典中篩選出一部分來做實驗，去測試哪種藥物有效，需要達到多少劑量能產生好的效果？藥物有效性要拿數據說話，比如，抑菌率是多少、抗蟲率是多少，要進行藥效與劑量關系曲線實驗。”

因此，劉曉曄在設計課題方案時，為初一學生們留出了極大的操作空間。“如果從頭到尾給他們設計好，也就失去了科學驗證的意義，也違背了科研的初衷。孩子們的科學思維是在這個過程中養成的。”

“我們有一個說法叫做‘One world one health’，動物健康與人類健康是休戚相關的，我們希望盡可能從公益角度出發，讓孩子們對公共衛生狀況加深認識。同時，讓他們對獸醫專業的認識更加深入。”

實際上，這些課題離初中生們并不遙遠，而是和他們日常學習的每一個學科密切關聯。“如果孩子們將來想要用好藥物，一定要把化學學好，否則都不知道兩種化合物會發生什么反應；要把數學學好，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。

北京農學院創新創業學院副院長孫曦介紹，北京農學院充分利用學科、專業優勢，與北京農學院科協攜手，組織師資，開放實驗室，提供場地，開設課程，已經為中小學開展勞動教育、科普課程，服務5萬余人次。學校陸續成為北京市教委“三農一工”中小學勞動教育基地、“北京市初中開放性科學實踐活動”資源單位、昌平區社會大課堂資源單位、海淀區勞動教育基地等。