“科学趣味日”：让小学生亲近自然与微生物学的契机

微生物教育重要性及实践效果分析

　　
英国埃塞克斯大学开展的“科学趣味日”活动（Science Fun Days）针对9至11岁小学生，旨在提升他们对微生物的认知并激发科学兴趣。活动通过实验室实践、户外探索和互动讲座等形式，结合微生物与日常生活、环境的关联性，打破学生对微生物的负面刻板印象（如仅将其视为致病菌）。以下是关键发现与分析：

### 一、活动背景与目标
英国科学教育体系在小学阶段鲜有系统微生物课程，且多数学生缺乏与科学家的直接接触。后疫情时代，公众对微生物的误解加深，部分学生甚至因卫生顾虑拒绝接触自然环境。埃塞克斯大学自2024年起连续两年举办“科学趣味日”，通过多维度活动设计，将微生物知识融入熟悉主题（如食品、健康、生态），并利用大学资源搭建科学教育桥梁，旨在：

1. **提升微生物认知**：纠正“微生物=病原体”的单一认知，强调其在生态系统（如分解有机物）、人类健康（如肠道菌群）及工业（如抗生素生产）中的积极作用。
2. **培养科学兴趣**：通过非竞争性实践（如显微镜观察、微生物培养）激发探索欲，并建立与科学职业的关联。
3. **促进社会公平**：重点关注高 deprivation（相对剥夺）社区学校，弥补教育资源差异带来的科学启蒙不足。

### 二、活动设计与实施
活动分为室内实验室操作与户外自然探索两大模块，结合定量调查与定性反馈：

#### （一）室内科学实践
1. **微生物培养实验**
学生通过静电除尘布采集实验室环境样本（如门把手、插座孔），在LB琼脂平板上培养微生物。结果显示，92%的高 deprivation 学校学生在活动后能正确表述微生物的基本概念（如“微生物是肉眼看不见的微小生物，参与食物制作、分解垃圾等”）。

2. **显微镜观察与互动**
使用 Gram 染色法区分细菌（如大肠杆菌）与真菌（如青霉），并展示微生物在抗生素生产中的作用。数据显示，参与学生显微镜操作的比例达85%，显著高于传统课堂演示（<10%）。

3. **虚拟现实（VR）体验**
2024年引入VR设备，让学生“进入”实验室观察科研场景。尽管2025年因时间优化未再使用，但该环节使72%的学生表示“首次体验科学研究的真实场景”。

#### （二）户外自然探索
1. **自然寻宝任务**
结合本地生态（如埃塞克斯海岸的藻类、陆蟹等），设计包含植物、动物和微生物的观察清单。例如，通过真菌在枯木上的生长，讲解分解者生态角色。

2. **海洋生态模拟**
2024年设置浅海生态系统展示（含绿蟹、海胆等），2025年升级为鱼类耳石（otolith）年轮分析，引导学生关注渔业资源管理。

#### （三）数据采集与分析方法
采用混合研究方法：
- **定量调查**：基于Likert量表（1-5分）评估学生对科学、自然及微生物的认知变化。2024年数据显示，学生希望从事科学职业的比例从29.6%提升至41.9%，知识掌握率从68.7%升至88%；2025年尽管样本量较小，但部分指标（如“享受科学实践”）仍保持上升趋势。
- **定性反馈**：收集教师评价与学生开放回答（如“最喜欢的活动”），发现87%的学生认为活动“拓展了知识边界”，且高 deprivation 学校学生更倾向将活动与未来职业规划关联。

### 三、关键发现
1. **微生物认知显著提升**
- 2024年：68.7%的学生活动前仅知道微生物与疾病相关，活动后88%能列举至少一个日常应用（如酸奶中的乳酸菌）。
- 2025年：尽管未达统计学显著水平，但知识留存率仍从49.3%升至79.1%，验证了实践学习对知识内化的促进作用。

2. **科学职业 aspirations增强**
- 2024年：目标从事科学职业的学生比例从29.6%升至41.9%（OR=2.24，p<0.05）。
- 2025年：高 deprivation 学校学生比例提升更显著（OR=1.98），可能因活动强化了“科学职业无门槛”认知。

3. **性别差异的弱化与启示**
- 男性学生整体科学信心更高（p<0.05），但女性在活动后信心提升幅度相同（从32.3%至50%）。
- 教师反馈显示，女性学生更倾向将活动与“女性也能从事科研”关联，印证了性别榜样（如活动中女性研究员主导讲解）的积极影响。

4. **社会经济因素的作用**
- 高 deprivation 学校学生在活动后更关注“如何将知识应用于现实”（如水质保护、渔业管理），显示资源匮乏地区学生对实践应用的敏感性更高。
- 低 deprivation 学校学生更偏好理论探讨（如DNA结构），但实践参与度较低，可能与课外资源过度饱和有关。

### 四、挑战与改进建议
1. **活动节奏与资源分配**
2024年部分小组因交通延误导致参与度下降，2025年通过双导师制（1名技术指导+1名科学讲解员）将小组规模从15人缩减至8人，使互动效率提升40%。

2. **长期效果评估不足**
现有数据仅反映单次活动效果，建议3个月后回访，结合知识测试（而非自评）验证长效性。

3. **文化资本补偿机制**
高 deprivation 学校学生更依赖活动接触科学，需建立持续支持（如课后实验包、线上资源库），避免“一次性输入”效应。

### 五、理论意义与实践价值
1. **教育理论**
- 验证了“具身认知”理论：通过微生物培养等动手实践，学生将抽象概念转化为具象经验，记忆留存率提高35%（对比纯讲座）。
- 支持“近岸学习”（near-by learning）理论：本地生态资源（如海岸线微生物）能降低知识迁移难度。

2. **政策建议**
- 将微生物主题融入小学科学课程（如四年级增设“微生物与可持续生活”单元）。
- 高 deprivation 地区学校应优先获得大学实验室开放资源，并建立教师-科学家结对机制。

3. **社会影响**
活动后学生提出的132个问题中，63%涉及环境保护（如“如何减少海洋塑料对微生物的影响”），显示实践教育能有效衔接科学知识与社会责任。

### 六、结论
“科学趣味日”通过多感官沉浸式学习（视觉：显微镜；触觉：培养皿操作；环境感知：户外考察），显著提升了小学生对微生物的科学认知与职业兴趣。尤其在高 deprivation 学校，活动成为打破科学“精英化”认知的关键入口。未来需加强长期追踪与资源公平分配，同时将VR技术优化为“混合现实导览”，以进一步提升跨学科整合能力。