“它是怎么長(zhǎng)的呢?”，在一個(gè)流行的電視直銷(xiāo)商品——芡歐鼠尾草寵物(Chis Pet)——的廣告中，一個(gè)孩子向另一個(gè)孩子問(wèn)到。被日間的電視廣告所打動(dòng)，你的學(xué)生們也會(huì)想要去種植他們自己的芡歐鼠尾草寵物。對(duì)于你來(lái)說(shuō)，這是難得的機(jī)會(huì)去激勵(lì)他們開(kāi)展真正的探究式學(xué)習(xí)。芡歐鼠尾草籽可以在任何潮濕的表面發(fā)芽，而且能夠?qū)?shí)驗(yàn)變量的變化做出迅速的反應(yīng)。此外，最新發(fā)現(xiàn)芡歐鼠尾草籽具有的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和豐富的文化歷史，為調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和開(kāi)展跨學(xué)科的教育提供了可能性，尤其適用于中年級(jí)學(xué)生。我與六所學(xué)校的科學(xué)教師一起，開(kāi)發(fā)了一系列使用芡歐鼠尾草籽進(jìn)行探究的科學(xué)活動(dòng)，并且已經(jīng)在紐約500名5～8年級(jí)的學(xué)生中進(jìn)行了測(cè)試。我的目標(biāo)是盡量減少費(fèi)用，同時(shí)最大限度地提高學(xué)生的參與度，創(chuàng)造一個(gè)探究可以自然地發(fā)生，而且又不混亂的環(huán)境。
　　
　　芡歐鼠尾草籽是什么?
　　
　　在一個(gè)關(guān)于“氣候、農(nóng)業(yè)和人類(lèi)營(yíng)養(yǎng)”的討論中，我介紹了芡歐鼠尾草籽，并且問(wèn)學(xué)生：“最重要的糧食作物是什么?它們長(zhǎng)在哪里?”學(xué)生們起初認(rèn)為花椰菜和有葉的綠色蔬菜是我們飲食中最重要的植物。我給他們幾個(gè)食品袋，袋中有一些常見(jiàn)的不易壞的食物，例如餅干、薯片和谷物。在認(rèn)真察看了這些食物標(biāo)簽并想了一下自己的日常飲食后，學(xué)生很快認(rèn)識(shí)到大米、小麥和谷物的種子提供了世界上大部分來(lái)源于植物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。在接下來(lái)的班級(jí)討論中，學(xué)生們提出了一些他們個(gè)人感興趣的、與食物相關(guān)的問(wèn)題，例如食品安全、營(yíng)養(yǎng)不良、糖尿病、食物過(guò)敏和“嘗起來(lái)令人作嘔的食物”。這又引起了一場(chǎng)新的討論：科學(xué)家是如何幫助解決其中一些問(wèn)題的。他們的想法中有一條是建議科學(xué)家們要設(shè)法發(fā)現(xiàn)和測(cè)試一些新的健康食品。
　　然后，我拿出芡歐鼠尾草籽給學(xué)生們看，一種我在附近健康食品店購(gòu)買(mǎi)的新型食品。我告訴他們一些專(zhuān)家稱(chēng)芡歐鼠尾草籽是一種“超級(jí)食品”，它能夠解決一些世界范圍內(nèi)的與食品相關(guān)的問(wèn)題。學(xué)生們察看了芡歐鼠尾草籽后問(wèn)到：“這是什么?”他們想知道它是不是種子，然后決定通過(guò)在一小盆土壤中種植來(lái)驗(yàn)證這個(gè)假設(shè)。在幾天里，這些種子就發(fā)芽了，進(jìn)一步驗(yàn)證了他們的假設(shè)。芡歐鼠尾草籽可以在網(wǎng)上購(gòu)買(mǎi)，也可以在一些健康食品店或雜貨店買(mǎi)到。對(duì)于一個(gè)有30名學(xué)生的班級(jí)來(lái)說(shuō)，購(gòu)買(mǎi)1盎司(約28.3克)的芡歐鼠尾草籽就足夠使用了，花費(fèi)大致是2美元。如果只要芡歐鼠尾草籽一直保持干燥狀態(tài)，它至少能夠保持活性3年時(shí)間。
　　學(xué)生們先列出了一張芡歐鼠尾草的問(wèn)題清單，然后我給他們幾天的時(shí)間，引導(dǎo)他們自己到圖書(shū)館和訪問(wèn)www.chiativity.org網(wǎng)站查找資料，開(kāi)展研究。我們一起將搜集來(lái)的資料填寫(xiě)在“常見(jiàn)問(wèn)題解答”中。常見(jiàn)問(wèn)題解答
　　·芡歐鼠尾草原產(chǎn)于拉丁美洲。位于墨西哥的阿茲臺(tái)克人(Aztecs)最早開(kāi)始種植，已經(jīng)有3000多年歷史。
　　·芡歐鼠尾草寵物最早起源于墨西哥，通過(guò)播種芡歐鼠尾草籽長(zhǎng)成。
　　·芡歐鼠尾草籽是有營(yíng)養(yǎng)的。
　　·芡歐鼠尾草籽中含有豐富的纖維物質(zhì)和Omega 3脂肪酸。
　　·芡歐鼠尾草籽中也含有蛋白質(zhì)、鈣質(zhì)、一些維生素和礦物質(zhì)。
　　·芡歐鼠尾草籽的味道溫和。
　　·芡歐鼠尾草籽是墨西哥北部塔拉烏馬拉(Tarahumara)族人所喝的能量飲料的主要原料，這一族人善于長(zhǎng)跑。這種飲料在當(dāng)?shù)亟凶觥癷sMate”，它在現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)員和馬拉松長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員中非常流行。
　　·芡歐鼠尾草植物的學(xué)名是Salvia kdspanica，從名字上即可反映出它的來(lái)源(hispanica在西班牙語(yǔ)中有拉美裔的意A思-——譯者注)。
　　·“芡歐鼠尾草(chia)”這個(gè)名字來(lái)源于當(dāng)?shù)卣Z(yǔ)言，意思是“多油的”或“強(qiáng)健的”。
　　·芡歐鼠尾草這種植物可以長(zhǎng)到2.5米高。
　　我?guī)椭鷮W(xué)生尋找他們感興趣的芡歐鼠尾草領(lǐng)域的信息。例如，一位學(xué)生關(guān)心堅(jiān)果過(guò)敏癥，已經(jīng)確定芡歐鼠尾草籽沒(méi)有已知的過(guò)敏屬性。一位學(xué)生對(duì)糖尿病比較感興趣，一些醫(yī)學(xué)測(cè)試已經(jīng)證實(shí)芡歐鼠尾草可以幫助控制血糖。有些學(xué)生想要研究發(fā)展中國(guó)家的營(yíng)養(yǎng)不良現(xiàn)象，他們發(fā)現(xiàn)芡歐鼠尾草籽可能在干旱的熱帶和亞熱帶地區(qū)生長(zhǎng)。
　　
　　它是如何成長(zhǎng)的?
　　
　　我給每個(gè)班一個(gè)芡歐鼠尾草寵物，他們按照包裝上的說(shuō)明進(jìn)行種植。芡歐鼠尾草籽遇水后，會(huì)產(chǎn)生一種膠質(zhì)，借此可以將種子很好地粘在培養(yǎng)器的表面。芡歐鼠尾草寵物可以在網(wǎng)上或者禮品店里購(gòu)買(mǎi)，大約需要20美元。二手商店或?qū)W生們自己也都可以提供使用過(guò)的芡歐鼠尾草寵物。學(xué)生們興奮地看著寵物成長(zhǎng)，并每天檢查它們。同時(shí)，我給學(xué)生們演示如何制作一個(gè)“迷你寵物”——在一個(gè)塑料袋形成的濕潤(rùn)的小空間里，種子在一張紙巾上發(fā)芽。首先，學(xué)生需要在一張紙巾上用記號(hào)筆畫(huà)一個(gè)擦不掉的簡(jiǎn)單圖案，將紙巾弄濕，然后在圖案上點(diǎn)播種子。種子從紙巾中吸收水分，然后會(huì)生成一種像天然膠水一樣的膠質(zhì)，這樣芡歐鼠尾草籽就會(huì)粘在紙巾表面。這些“迷你寵物”可以放在房間的各個(gè)地方。大約一周以后，學(xué)生就能夠饒有趣味地觀察種子的發(fā)芽情況。這些“迷你寵物”，就像芡歐鼠尾草寵物一樣，在這個(gè)擁擠的、缺乏土壤的環(huán)境中，以秧苗的形態(tài)度過(guò)它們有用的兩周，然后開(kāi)始爭(zhēng)奪陽(yáng)光和水，最終死去。但它們短暫的美麗會(huì)被記錄在平板掃描儀上(見(jiàn)圖1)。
　　我們進(jìn)行這個(gè)初步的藝術(shù)活動(dòng)是為激勵(lì)真正的探究提供必要的前期經(jīng)驗(yàn)。學(xué)生們會(huì)自然地比較這些發(fā)芽的“迷你寵物”，觀察種子的萌發(fā)、芽的生長(zhǎng)、葉子顏色和根的長(zhǎng)度等方面的差別。他們記錄下芡歐鼠尾草寵物各部分在生長(zhǎng)過(guò)程中的變化，然后推測(cè)這些變化可能的原因。學(xué)生們的討論會(huì)很自然地引出很多推斷(見(jiàn)圖2)。我選擇其中一個(gè)推斷來(lái)說(shuō)明如何設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單而可重復(fù)的實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證。例如，為了驗(yàn)證推斷“如果種子生長(zhǎng)過(guò)程中不過(guò)于擁擠的話(huà)，它會(huì)生長(zhǎng)得更好”，我與學(xué)生們一起設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)。將種子沿著1cm的網(wǎng)格進(jìn)行種植作為對(duì)照組，而實(shí)驗(yàn)組是將種子密集地在1mm的網(wǎng)格上進(jìn)行種植。學(xué)生們通過(guò)頭腦風(fēng)暴確定需要控制的其他實(shí)驗(yàn)變量，例如光照強(qiáng)度和溫度。
　　最后，每個(gè)小組的學(xué)生選擇一個(gè)推斷，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。他們均采用了這個(gè)簡(jiǎn)單“迷你寵物”系統(tǒng)——相同的紙巾和塑料袋(見(jiàn)活動(dòng)表)。實(shí)驗(yàn)大致需要兩周的時(shí)間，并且根據(jù)需要可以重復(fù)進(jìn)行。
　　在這個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中使用到的材料包括芡歐鼠尾草籽、紙巾、能封口的小塑料袋和可重復(fù)使用的吸液管。整個(gè)班級(jí)的材料費(fèi)用僅有幾美元。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，不需要處理雜亂的盆栽土，當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，所有材料都可以直接扔進(jìn)垃圾桶。在活動(dòng)過(guò)程中，需要佩戴化學(xué)防濺護(hù)目鏡。在使用芡歐鼠尾草籽的過(guò)程中要注意：它們會(huì)粘在任何物體上，并且在任何潮濕的環(huán)境下都會(huì)發(fā)芽，所以實(shí)驗(yàn)結(jié)束后要注意徹底地清理工作臺(tái)表面和清洗海綿，往下水道中多沖些水以避免種子粘在下水道壁上，并在那里生長(zhǎng)。
　　
　　擴(kuò)展活動(dòng)
　　
　　在為期六周的豐富項(xiàng)目活動(dòng)中，我們有機(jī)會(huì)品嘗芡歐鼠尾草籽(安全提示：任何有食物品嘗的科學(xué)活動(dòng)，必須在學(xué)校食堂或家政教室內(nèi)完成，并且要采取適當(dāng)?shù)男l(wèi)生措施)。我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)記分卡，記錄下學(xué)生對(duì)市場(chǎng)上可以買(mǎi)到的芡歐鼠尾草籽商品的反映，包括谷物片、能量棒和飲料?；顒?dòng)前要征求父母的同意，許多家長(zhǎng)會(huì)參加品嘗食物的活動(dòng)，在這個(gè)活動(dòng)中學(xué)生將他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果展示出來(lái)，并分享他們創(chuàng)作的藝術(shù)作品。每個(gè)孩子會(huì)帶一個(gè)芡歐鼠尾草飲料的配方和一份可食用的種子樣品回家。
　　另一個(gè)班級(jí)最近做了一個(gè)營(yíng)養(yǎng)單元的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，測(cè)試種子中淀粉和脂肪的含量。學(xué)生首先研究芡歐鼠尾草種子中的營(yíng)養(yǎng)成分表，然后和聽(tīng)裝玉米與豆類(lèi)的營(yíng)養(yǎng)成分表進(jìn)行對(duì)比。我們討論了Omega－3脂肪酸，為了更好地舉例說(shuō)明，我們切開(kāi)了一個(gè)魚(yú)油膠囊。
　　在八年級(jí)課堂上，這個(gè)活動(dòng)正好與社會(huì)科學(xué)課中的中美洲史前史的學(xué)習(xí)相聯(lián)系，學(xué)生能夠?qū)⑦@個(gè)阿茲臺(tái)克人重要的食物與所學(xué)內(nèi)容關(guān)聯(lián)起來(lái)。七年級(jí)課堂上，教師可以介紹達(dá)爾文關(guān)于浸泡過(guò)海水的種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)。這很自然地引出一系列鹽水對(duì)芡歐鼠尾草種子發(fā)芽的影響的實(shí)驗(yàn)。
　　所有班級(jí)的學(xué)生都有機(jī)會(huì)訪問(wèn)www.chialabs.org這個(gè)網(wǎng)站(由本文作者開(kāi)發(fā))，學(xué)生和教師可以從網(wǎng)站上找到相關(guān)的資源，我已將課堂的實(shí)驗(yàn)結(jié)果貼到這個(gè)網(wǎng)站。
　　
　　結(jié)論
　　
　　最近一個(gè)關(guān)于學(xué)生對(duì)植物理解的全國(guó)性調(diào)查顯示(Barman et al.2006)：6～8年級(jí)的學(xué)生對(duì)于植物生長(zhǎng)的條件存在某些錯(cuò)誤前概念。大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為盆栽土是植物生長(zhǎng)所必需的(83％)，很多學(xué)生不知道植物生長(zhǎng)需要氧氣(65％)，而只有37％的學(xué)生確信一顆種子將來(lái)會(huì)生長(zhǎng)成一株植物。
　　受D.R.Hershey的一篇文章中建議的啟發(fā)，我們這個(gè)項(xiàng)目是促進(jìn)學(xué)生植物素養(yǎng)的一個(gè)努力。在那篇文章里，他引用《國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》中的一段話(huà)：“如果科學(xué)內(nèi)容適用于日常生活中常見(jiàn)的情況和環(huán)境，它就屬于基本內(nèi)容?！盚ershey說(shuō)：“要將植物教學(xué)與提高學(xué)生興趣結(jié)合起來(lái)。傳統(tǒng)上，生物課本中的植物學(xué)內(nèi)容往往是基礎(chǔ)，而非應(yīng)用……水培法實(shí)驗(yàn)在利學(xué)教學(xué)中非常必要，因?yàn)樗梢郧逦胤瘩g學(xué)生的錯(cuò)誤前概念——植物‘吃’土壤?！?br/>　　我們對(duì)城市中八年級(jí)學(xué)生在單元教學(xué)前進(jìn)行的調(diào)查顯示：除了在小學(xué)課堂上一些人種植過(guò)豆子以外，學(xué)生對(duì)于植物生長(zhǎng)的經(jīng)驗(yàn)比較有限。沒(méi)有人有過(guò)種植芡歐鼠尾草的經(jīng)驗(yàn)，但是所有的學(xué)生都對(duì)這個(gè)活動(dòng)非常有興趣。當(dāng)我們?yōu)閷W(xué)生提供機(jī)會(huì)研究他們感興趣的植物，并給學(xué)生們時(shí)間來(lái)形成他們的前期經(jīng)驗(yàn)時(shí)，我們?yōu)樘骄繉W(xué)習(xí)設(shè)置了既自然又真實(shí)的階