“发现世上尚不存在的事物”——三田国际科学学园高中生全力投入研究的幕后故事

 三田国际科学学园以科学教育和全球教育为两大支柱。在医学科学技术班及课程(以下简称MSTC)中,每位学生都自主设定研究课题,并投入到正式的研究活动中。我们采访了MSTC的三名高中生,以及兼任MST部长的副校长辻敏之老师。

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“发现世上尚不存在的事物”——三田国际科学学园高中生全力投入研究的幕后故事
  • “发现世上尚不存在的事物”——三田国际科学学园高中生全力投入研究的幕后故事
  • A.S.表示,正是看中了能提升英语能力这一点才选择报考该校
  • H.Y.表示,自己从小就喜欢那些需要运用数学技能和知识的游戏
  • A.S.表示:“能够挑战各种事情的环境非常有吸引力。”
  • 三田国际科学学园副校长兼MST部部长辻敏之老师
  • A.S.回忆起当时的情景时笑着说:“我曾为选题而苦恼,甚至一度哭着向父母求情说‘能让我退出MST吗?’”
  • “无论是为了收集数据而进行的观察和抽样实验,还是放线菌的传代培养,都一天也不能耽搁,”H.Y.表示
  • “通过向他人讲解的经历,我对这项研究的理解已深入到可以说自己是最了解它的人的程度了。”(A.S.)

三田国际科学学园以科学教育和全球教育为两大支柱。在医学科学技术班及课程(以下简称MSTC)中,每位学生都自主设定研究课题,并投入到正式的研究活动中。

三名就读于MSTC的高中生,以及兼任MST部长的副校长辻敏之老师,将讲述他们从邂逅研究课题、日常研究实践,到在学术会议等发表场合的经历中所获得的启示。

【受访者】
辻敏之老师:三田国际科学学园 副校长、MST部部长
A.S同学:三田国际科学学园第8期学生。现为高二学生
H.Y同学:三田国际科学学园第8期学生。目前是高二学生
・A.S同学和H.Y同学正在开展合作研究,利用放线菌所含物质的代谢途径来合成新型化合物。
A.S同学:三田国际科学学园第8期学生。目前是高二学生。
・正在开发一款既能发挥无人机越野能力与地面移动机器人续航能力这两大优势,又能相互弥补各自短处的机器人。

入学动机未必仅限于“科学”

——今天在场的各位同学,为什么会选择报考三田国际科学学园呢?虽然校名中含有“科学”二字,但大家从小就对科学感兴趣吗?

A.S同学:我被这里众多外籍教师所吸引,想着或许能借此提高英语水平,所以报考了这所学校。小时候,我喜欢画画、拼图和立体迷宫游戏,并没有对科学特别感兴趣。

A.S同学表示,被这里能提升英语能力的优势所吸引而报考

H.Y同学:我小学时曾来参加过文化节,看到同学们都玩得非常开心,这就是我报考的原因。 因为这里有各种由学生主导的项目,所以我希望自己也能找到一件能全身心投入的事情。小学时我喜欢玩手机应用里的益智游戏,经常玩那种通过移动数字来解谜的游戏,以及进行质因数分解的游戏。现在回想起来,正是当时对数字世界的喜爱,或许才成为了我进入MSTC的契机。

H.Y同学表示,自己从小就喜欢那些需要数学技能和知识的游戏

A.S同学:我认为这所学校的魅力在于,它提供了尝试各种挑战的机会。在学校说明会上拿到的资料中介绍了丰富多彩的项目和学长的亲身经历,我看得入迷。 我从小就参加乐高机器人制作课程,一直憧憬着能参加世界大赛。我也喜欢阅读科幻和科学类书籍及漫画,一直对机器人和宇宙等话题很感兴趣,因此自然而然地对所有带“科学”字样的课程心生向往。

A.S同学表示:“能够挑战各种事物的环境非常有吸引力”

从机器人到放线菌……高中生们挑战的正经研究

——请介绍一下MSTC究竟是怎样的课程?

辻老师:首先,本校设有3个班级和课程。

其中之一是IC(国际班及课程),主要学科全部采用英语授课。其次是ISC(国际科学班及课程),从初中二年级开始开设“基础研讨课”,学生可以从理科到文科选择广泛领域的研讨课程。

还有MSTC。该课程第一年与ISC课程相同,从初中二年级开始。学生将实践初中一年级所掌握的科学研究方法,升入高中后,在约两年的时间里,每位学生将设定自己的研究课题并开展研究活动

担任三田国际科学学园副校长兼MST部长的辻敏之老师

——请介绍一下同学们目前正在研究的研究课题,以及产生兴趣的契机。

A.S同学:我正在进行“不平整地形行驶机器人”的研究。该研究旨在开发一种机器人,既能发挥无人机越野能力与地面移动机器人续航能力的优势,又能相互弥补各自的不足。正如刚才所说,我从小就对机器人很感兴趣,无论是奇幻作品中的机器人,还是现实中的工业机器人,我都觉得非常酷。升入高中后,得知有机会研究机器人,便开始了这项研究。

H.Y同学:我在初中理科课上发现,自己很喜欢亲自动手做实验。现在,我正和A.S同学一起研究能否利用一种名为放线菌的微生物所具有的代谢途径来获得新型化合物,此前我从未听说过利用微生物进行化学研究,而亲手发现世界上尚不存在的事物这一点让我感到非常有吸引力,我认为这也是决定这个研究课题的重要因素。

A.S同学:三田国际科学学园设有3个科学实验室,每个实验室都配有名为“培养实验室”的设施,可以在那里进行高水平的实验。这些设施达到了大学实验室的水平。我从初中开始就看到学长们在“培养实验室”进行数据分析等工作,一直憧憬着自己也能像他们一样开展涉及实验的研究。不过,我真正开始具体思考研究课题是在高一4月左右,也就是从“学期留学”回来之后。

辻老师:本校在初三第三学期设有“学期留学”项目。该项目面向有意愿的初三学生,安排他们在澳大利亚停留约3个月,在当地学校上课。其目的是通过在初中阶段体验留学,拓宽视野,进一步提高英语能力。MSTC也有约半数的学生参加。

A.S同学:回国后,在听取老师们各种建议的过程中,虽然我决定“要做微生物研究”,但一直在纠结是继承前辈的研究课题继续从事生物类研究,还是挑战新课题。就在这时,H.Y同学对我说:“既然还在纠结,要不要一起做化学方面的研究?”虽然是个出乎意料的提议,但我觉得一起做研究似乎也很有趣,于是决定尝试一下

A.S.在选择研究课题时曾感到苦恼,回想起当时的情景,她笑着说:“有一段时间,我甚至哭着向父母求情,问‘能退出MST吗?’”

学生自身的兴趣和关注点成为研究的种子

——请谈谈选择研究课题的过程。

辻老师:正如刚才所说,由于约有一半的学生会参加学期制留学,因此当学生升入高中时,我们会通过安排学长、负责教师及工作人员介绍自身研究案例等方式,帮助他们树立研究意识。

这里所说的“工作人员”,是指除教师以外、全程陪伴学生进行研究的专家。他们是科学研究方法方面的专业人士,各自拥有专长领域,从而实现了高水平的科学教育。

学生的研究课题通常在高一4月中旬至6月左右确定。在确定课题时,我们建议学生从前辈们以往的研究中选择方向,并在此基础上进行延伸拓展。即使是同一课题,由于每个人的切入点和兴趣不同,最终必然会呈现出各自的个性。由于高三要开始准备大学入学考试,高中阶段实际可用于研究的时间只有大约2年,如果从零开始启动新课题,收集数据的时间会很短,因此能够继承前辈的数据对学生来说具有很大的优势。

当然,也有学生希望挑战新领域。虽然学校方面存在一些限制,但只要满足相关条件,我们都会尽可能提供支持以帮助他们实现目标。例如,就有一位非常喜欢小熊猫的学生,正在研究小熊猫的行为与环境条件之间的关系。

博士等学者全程陪伴高中生开展探究

——从零开始的高中生研究,在获得认可之前,研究是如何推进的呢?

辻老师:每名学生或每个团队都由一名教师或工作人员负责研究指导。10个专业领域各有一名,教师和工作人员合计10人,在充分发挥各自专业特长的同时,全程陪伴学生的研究。其中拥有博士学位的教师有8名。

A.S同学:我并不是一开始就具备3D CAD或编程的知识和技术,而是由一位精通机器人的工作人员从零开始教我。那位帮助我的工作人员,正在研究通过动手制作进行科学传播,不仅精通机器人,还精通各种动手制作。

机器人的本体制作、实验以及驱动机器人的程序编写,都是我在放学后在学校进行的。那位工作人员每周会来学校1到2次,遇到不懂的地方,我会在那时请教,有时也会通过在线聊天提问并获得建议。

H.Y同学:我们两人一起进行研究。大多时候都在科学实验室里的“培养实验室”共同工作。由于我们的研究涉及微生物,因此一天也不能放任不管。这不仅是因为需要进行数据采集的观察和提取实验,还因为为了维持放线菌的生长,必须进行传代(即将其移栽到新的培养基上)。当其中一人无法到场时,另一人必须继续进行工作。就这样,我们两人互相帮助,一边就学会上的研究发表进行商讨,一边共同努力。

“无论是为了收集数据而进行的观察和提取实验,还是放线菌的传代培养,每天都不能有丝毫懈怠,”H.Y.表示

A.S.:负责指导我们的工作人员是微生物学专家,在大学里从事放线菌产生的新化合物探索及其合成机制的研究。他每周都会来学校5天,对我们来说是莫大的支持。刚开始研究时,我们连实验器材的名称和操作方法都不了解,但这位工作人员从器材的使用方法、培养基的制备方法,到菌株的培养方法等,都全程贴心地指导了我们

正因如此,现在我们基本上已经能够独立推进研究了。在计划进行的144项实验中,目前已完成约60项。工作人员不仅会在涉及危险的实验中协助我们,而且每当遇到不明白的问题时,也会给予我们建议。

——听说A.S同学还参加了“高中生国际研讨会”,并在口头报告环节荣获了优秀奖。请谈谈您参加的契机以及从中获得的收获

A.S同学:契机是老师向全班发布的通知。我希望让更多人了解自己的研究,并从多元视角获得反馈,因此决定参加。在准备发表的过程中,我深切体会到向他人传达自己研究的难度。即便是我日常使用的仪器和专业术语,对其他领域的人来说也往往是陌生的。由于容易不自觉地从主观角度进行解释,这让我不得不思考如何将内容通俗易懂地传达出去。

正因如此,在制作报告资料的过程中,我对自己的研究有了更深入的理解。甚至可以说,最终我对这项研究的理解已经深入到“在全世界范围内,我对此理解得最透彻”的程度。

“通过向他人讲解的经历,我对这项研究的理解已深入到足以说‘我对此了解得比任何人都多’的程度”(A.S.同学)

将学生视为“一名研究者”

——三田国际科学学园给人一种宛如研究机构般的印象,请问在与学生互动时,学校秉持着怎样的理念呢?

辻老师:教师和工作人员都共同秉持着“绝不直接告诉学生答案”这一理念。我们重视与学生分享他们感到好奇的问题并共同思考,在研究过程中有意识地将学生视为独立的研究者

因此,我们也积极鼓励学生参与学术发表活动。正如刚才A.S同学所说,我们希望学生通过向一无所知的人解释自己研究的经历,思考如何才能让他人理解,而获奖并不是目的。当然,研究成果能以某种形式留存下来是件很棒的事,但正因为是在挑战前人未曾涉足的研究,所以无法立即得出结果,而这其中恰恰蕴含着独特的价值

A.S同学:去年我们发表成果时,所有的实验结果都是失败的。但即便如此,我也不想做那种刻意强调“我们付出了这么多努力”的报告。不过,单看结果,确实处于毫无成果的状态,对于不了解这类研究的人来说,这显然无法获得认可,至今我心中仍感到有些郁结。

辻老师:我认为,像A.S这样产生这种情感本身,正是他们作为“研究者”的体现。研究既讲究时机,也需要运气。如果遇到能理解自己的评审委员,就会得到认可;反之,则可能得不到认可。虽然取得成果固然重要,但我更希望大家珍视的是:自己究竟想做什么、在追求什么。我认为,对自己的研究怀有这份内敛的自豪感,是非常重要的。

从辻老师的言谈中,处处流露出“将学生视为一名研究者”的态度

——作为高中生,您还积极参加一般的学术会议呢。

辻老师:是的。我也积极鼓励大家这样做。有时学生们甚至会站在研究生和大学教授的海报旁边进行发表。具体来说,我们还获准参加了日本农艺化学会、日本放线菌学会、日本蛋白质科学会、日本生物信息学学会等没有高中生组别的学术会议。

我认为,因为能作为研究者之间进行讨论,收获颇丰,而且学生们的满意度似乎也很高。

打造让世界变得更有趣的学堂

--请给初中升学考试学生的家长们说几句话。

辻老师:学生们的可能性是无限的。我们只是衷心希望“他们能幸福”。希望他们自己决定幸福的形态,朝着自己想成为的样子、觉得有趣的方向迈进。 我们会尽最大努力赋予他们迈向目标的力量,因此衷心希望他们能在这所学校尽情享受“挑战的自由”。

被对各种事物充满兴趣的伙伴们包围,在他们的鼓励下勇敢挑战,世界将会变得更加有趣。我们正致力于打造这样的学府。欢迎大家来参加我们的文化节等活动。

--非常感谢。


“将学生视为‘研究者’,而非‘高中生’”。正如辻老师所言,三位学生相互尊重彼此的兴趣和探索,那种宛如研究者伙伴般的氛围令人印象深刻。深入探究属于自己的问题,寻找属于自己的答案……在这所学校的学习,或许正是这样的过程。


<官方>三田国际科学学园初中高中

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《なまず美紀》