英國(guó)德文郡南哈姆斯區(qū)有個(gè)村子，叫布萊克沃頓(Blackawton)。幾年前，村里的小學(xué)發(fā)生了一件了不起的事情。

2010年，布萊克沃頓小學(xué)25名8到10歲的學(xué)生共同努力，在英國(guó)皇家生物學(xué)雜志上發(fā)表的一篇題為《布萊克沃頓蜜蜂(Blackawton Bees)》的研究論文。論文中提到，同學(xué)們通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)蜜蜂可以學(xué)習(xí)顏色和顏色的搭配模式，再用學(xué)到的知識(shí)去識(shí)別含有營(yíng)養(yǎng)的花朵。

這篇文章發(fā)表出來(lái)的第一天就有超過(guò)3萬(wàn)次的下載量，排名第二，被《生物學(xué)通訊》期刊設(shè)為永久免費(fèi)共享文章，《科學(xué)》、《發(fā)現(xiàn)》等雜志上相繼報(bào)道……

是什么樣的神奇小學(xué)，冒出這么一群“天才”少年?

一只正在采蜜的熊蜂。圖片來(lái)源：wired.com

項(xiàng)目的誕生

這個(gè)項(xiàng)目的誕生，源于英國(guó)倫敦大學(xué)神經(jīng)生物學(xué)家Beau Lotto在布拉克頓小學(xué)的一場(chǎng)講座。在這次講座中，他給學(xué)生們介紹了自己關(guān)于人類(lèi)知覺(jué)、熊蜂(蜜蜂科中的一種，文中的實(shí)驗(yàn)對(duì)象)，以及機(jī)器人的研究，并分享了他對(duì)科學(xué)的理解——“我們生來(lái)就會(huì)在游戲中發(fā)現(xiàn)事物的規(guī)律和它們之間的聯(lián)系。科學(xué)也是這個(gè)目的，”Lotto說(shuō)，“科學(xué)也可以是游戲一樣的發(fā)現(xiàn)之旅。”在這次講話后，Lotto和Dave Strudwick (布拉克頓小學(xué)的班主任)決定開(kāi)展一個(gè)完全由孩子們掌控的初級(jí)研究項(xiàng)目。

項(xiàng)目開(kāi)始后的兩個(gè)月里，Lotto和Strudwick 讓孩子們思考有哪些是他們感興趣的問(wèn)題，以及如何通過(guò)設(shè)計(jì)游戲的方式來(lái)解決這些問(wèn)題。

最終，他們確定了蜜蜂作為研究對(duì)象。

接著就是提出具體的研究問(wèn)題。在一系列諸如“蜜蜂能踢足球嗎?蜜蜂能寫(xiě)字嗎?”這樣比較幼稚的提問(wèn)后，研究問(wèn)題最終鎖定在了“蜜蜂能否學(xué)習(xí)并記住花朵的周邊環(huán)境?”

蜜蜂當(dāng)然能踢球了哼，只需要你示范一下!

這就好比給蜜蜂出了道智力題——它們不僅得學(xué)會(huì)識(shí)別花，而且還要學(xué)會(huì)識(shí)別花的周邊環(huán)境。比如藍(lán)花的周?chē)稽S花包圍，那就得去藍(lán)花采蜜，而相反情況，黃花的周?chē)凰{(lán)花包圍，那就得去黃花采蜜。除此之外，同學(xué)們還想看看蜜蜂們解決謎題的方式是否一樣。如果不同的話，譬如有一只蜜蜂每次都去藍(lán)花采蜜，說(shuō)明它非常喜歡藍(lán)色，那是不是還意味著蜜蜂和人一樣，也是有個(gè)性的呢?

前期準(zhǔn)備

同學(xué)們先制作了一個(gè)長(zhǎng)、寬、高都是1m的透明空心塑料箱。下一步，就是在箱子里安裝“花朵”。大家在后箱板上，按照8行8列作出64個(gè)圓片(好比花瓣)，直徑為8cm。每個(gè)圓片的后面可以通過(guò)光束來(lái)控制顏色，同時(shí)，在圓片的中心都固定一個(gè)有細(xì)小孔洞的塑料棒(好比花蕊)。至此，簡(jiǎn)易的“花朵們”就布置好了，一個(gè)圓片就是一朵花。

而花心的孔洞里，可以放置蜜糖水、鹽水，或者什么都不加入。前箱板有個(gè)供熊蜂進(jìn)入的通道，塑料箱的兩側(cè)都有可開(kāi)關(guān)的門(mén)，便于給孔洞里加入蜜糖水等成分，也方便取出熊蜂。這就是全部的實(shí)驗(yàn)裝置了。

孩子們進(jìn)行游戲的畫(huà)面。

訓(xùn)練A

這個(gè)環(huán)節(jié)是為了訓(xùn)練熊蜂把圓片當(dāng)作花朵，孩子們通過(guò)給塑料棒內(nèi)加入蜜糖水來(lái)訓(xùn)練熊蜂。訓(xùn)練A為期4天，圓片均采用白光作為花瓣，這樣可以消除花朵顏色對(duì)之后實(shí)驗(yàn)的影響。

為訓(xùn)練中給花蕊添加蜜糖水，熊蜂采蜜的動(dòng)態(tài)過(guò)程。圖片來(lái)源：Ted

為訓(xùn)練過(guò)程中熊蜂采蜜的瞬間。圖片來(lái)源：labofmisfits.com

一共有5只熊峰參與了實(shí)驗(yàn)，同學(xué)們用顏色給它們都編了號(hào)：

黃色(Yellow,記為Y)、

藍(lán)色(Blue,記為B)、

橘色(Orange，記為O)、

藍(lán)色橘色混合(Blue-Orange，記為B/O)、

藍(lán)色黃色混合(Blue-Yellow，記為B/Y)。

訓(xùn)練B

這個(gè)環(huán)節(jié)是為了訓(xùn)練標(biāo)記過(guò)的熊蜂識(shí)別采蜜的模式。如果藍(lán)花的周?chē)屈S花，就讓熊蜂去藍(lán)花采蜜;如果黃花的周?chē)撬{(lán)花，就讓熊蜂去黃花采蜜。

熊蜂能夠記住嗎?結(jié)論是：可以。

整個(gè)熊蜂覓食區(qū)可以分為4個(gè)方形，像這樣：

訓(xùn)練B中塑料箱的實(shí)際布置，分為四個(gè)象限，每個(gè)象限的內(nèi)部4個(gè)圓片與外部的12個(gè)圓片顏色呈藍(lán)黃交替。圖片來(lái)源：labofmisfits.com

訓(xùn)練B的時(shí)間也是4天。前兩天，只在每個(gè)方形內(nèi)部的4個(gè)圓里加入蜜糖水，其它圓片不做處理。每10-40分鐘，孩子們還要清理一次花蕊，并調(diào)換相同顏色花蕊的位置，避免熊蜂只記住有獎(jiǎng)勵(lì)花蕊的位置，同時(shí)也防止它們?cè)诨ㄈ锷狭粝驴蓚鬟f信息的信號(hào)。

訓(xùn)練的后兩天，除了在每個(gè)方形的內(nèi)部加入蜜糖水外，還在外部的12個(gè)圓里加入鹽水，這樣熊蜂不僅得學(xué)會(huì)識(shí)別顏色，而且還要識(shí)別顏色的周邊環(huán)境，否則會(huì)造成大災(zāi)難!

游戲階段

在測(cè)試實(shí)驗(yàn)里，花蕊中均不添加蜜糖水或鹽水，觀察熊蜂會(huì)飛向哪種花朵。為了避免熊蜂只記住位置信息，孩子們把每個(gè)象限的花朵進(jìn)行了順時(shí)針交換。每次僅放一只熊蜂進(jìn)入箱內(nèi)，避免它們交流，或者“隨大溜”。

只有當(dāng)熊蜂飛落到花蕊上，并把口器深入到花蕊中才能記錄為一次選擇。為了防止測(cè)試時(shí)間太長(zhǎng)，熊蜂得不到獎(jiǎng)勵(lì)被惹惱了而做出隨機(jī)選擇，每種顏色標(biāo)記的熊蜂只進(jìn)行大約30次選擇。測(cè)試一共進(jìn)行了三次。

測(cè)試過(guò)程中小學(xué)生們手繪和記錄的原始數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)布置圖。從左到右為三次測(cè)試的布局，布局下面為對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。Correct表示正確，Incorrect表示錯(cuò)誤，Middle表示內(nèi)部，Surround表示外部，格子里的數(shù)字表示標(biāo)記過(guò)的熊蜂在對(duì)應(yīng)顏色花朵上采蜜的次數(shù)。圖片來(lái)源：rsbl.royalsocietypublishing.org

測(cè)試一：

當(dāng)熊蜂進(jìn)入到方形內(nèi)部4個(gè)圓上采蜜時(shí)，視為正確;進(jìn)入周邊12圓上采蜜則視為錯(cuò)誤。測(cè)試中熊蜂并不會(huì)得到蜜水獎(jiǎng)勵(lì)。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，正確與失敗的比值為126：13，正確率高達(dá)90.6%。

孩子們發(fā)現(xiàn)，熊蜂B/O和B去黃色花朵正確采蜜的次數(shù)分別為31和33，而去藍(lán)色花朵正確采蜜的次數(shù)分別為0和1。這表明，熊蜂B和B/O明顯地偏愛(ài)黃色，而O和B/Y則明顯偏愛(ài)藍(lán)色。

總體來(lái)說(shuō)，熊蜂很好的解決了謎題，但它們解題的思路是由哪種顏色的多少來(lái)判斷呢?還是忽略掉顏色信息只選擇內(nèi)部4個(gè)圓?

測(cè)試二：

與測(cè)試一非常相似，孩子們把每個(gè)象限的內(nèi)部4個(gè)圓片替換成了綠色，而外部保持不變。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以得到，進(jìn)入內(nèi)部采蜜和外部采蜜次數(shù)的比為34：76，即進(jìn)入內(nèi)部綠色采蜜的約30.9%，與綠色所占總體的百分比25%接近，說(shuō)明熊蜂不只是靠每個(gè)象限的內(nèi)部4個(gè)圓所處的位置來(lái)解謎的。并且，熊蜂B/O和B更傾向于中間的綠色花朵來(lái)采蜜。所以它們似乎學(xué)會(huì)了與另外三只熊蜂不同的解謎策略。

測(cè)試三：

在測(cè)試一的基礎(chǔ)上，孩子們將內(nèi)部顏色較少的4個(gè)圓放置在每個(gè)象限的邊角上。這次測(cè)試?yán)?，把熊蜂進(jìn)入每個(gè)象限邊角的4個(gè)圓采蜜定義為正確，其它則定義為錯(cuò)誤。測(cè)試結(jié)果顯示正確與錯(cuò)誤的比為59：86，正確率為40.1%，不到測(cè)試一90.6%正確率的一半。這說(shuō)明測(cè)試三中，熊蜂做出選擇更隨機(jī)一些。另外，熊峰B/O和藍(lán)色B仍然表現(xiàn)出明顯的偏愛(ài)黃色傾向。

熊蜂：可累死我了!

孩子們通過(guò)分析，從上面的測(cè)試結(jié)果中得出了這樣的結(jié)論：

熊蜂是綜合運(yùn)用顏色和位置的信息來(lái)決定去哪個(gè)花蕊采蜜的。

熊峰不僅能夠?qū)W習(xí)，而且不同的熊蜂還有不同的解題策略和顏色偏好。

發(fā)表論文

研究有了成果，同學(xué)們也寫(xiě)好了論文，但是，文章的發(fā)表并不順利——有的期刊回復(fù)說(shuō)，論文沒(méi)有參考文獻(xiàn)的引用;有的則回復(fù)語(yǔ)言表達(dá)太幼稚，建議讓成人來(lái)撰寫(xiě)文章(因?yàn)槲恼峦耆呛⒆觽冏约簩?xiě)的);也有的質(zhì)疑小學(xué)生不可能做出這樣的工作……

經(jīng)過(guò)了好幾輪退稿、修改、再退稿、再修改，最后投稿的郵件中還加入幾位權(quán)威專(zhuān)家的評(píng)語(yǔ)，這才最終通過(guò)了審核，并發(fā)表在英國(guó)的皇家生物學(xué)雜志上。

整個(gè)實(shí)驗(yàn)用了4個(gè)月，但論文發(fā)表卻歷時(shí)兩年。

為孩子們所發(fā)表學(xué)術(shù)文章的部分截圖，“Once upon a time ……”，“從前……”;“the puzzle …duh duh duuuhhh”，“謎題…是這樣、這樣、這樣的”。圖片來(lái)源：rsbl.royalsocietypublishing.org

在這篇論文里，孩子們寫(xiě)著：“在開(kāi)始實(shí)驗(yàn)之前，我們從沒(méi)關(guān)心過(guò)蜜蜂，”“這個(gè)實(shí)驗(yàn)很重要。因?yàn)橛惺芬詠?lái)，從沒(méi)有人，包括大人，做過(guò)這樣的實(shí)驗(yàn)。”

整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程幾乎都是孩子們自己完成的，包括問(wèn)題的選擇，實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)驗(yàn)過(guò)程以及寫(xiě)作。雖然Lotto和Strudwick在實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地以及實(shí)驗(yàn)技巧上給予了一定引導(dǎo)性的幫助，但是原創(chuàng)性都在孩子們身上。

這一次寓教于樂(lè)的研究，讓孩子們親歷了科學(xué)的魅力。“科學(xué)很酷，也很好玩兒。因?yàn)槟阍谧鰟e人從沒(méi)有做過(guò)的事情。”

然而更重要的，是在玩兒一樣的研究中，孩子們學(xué)會(huì)了如何提出科學(xué)問(wèn)題，如何用科學(xué)思維的方式去設(shè)計(jì)策略，去解決問(wèn)題。重要的，是在“玩兒的”過(guò)程中種下的那粒小小的科學(xué)的種子~