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12月 29

登极取义9: 从科学考察到科学普及考察

自2007年以来,中国科学探险协会与北京青少年科技俱乐部活动委员会合作,先后组织中学生赴地球三极科学普及考察,其中,十五次赴北极、一次赴南极、珠峰,共约500人参加科普考察活动。北京四中有两位同学成为我国青少年首批完成地球三极科学普及考察的人。

北极青少年科普考察活动是由中国科学探险协会国际合作部主任刘丽硕士(照片149)负责对外联络和设计考察路线等。

照片149刘丽硕士在北极与冰相亲

 

北京青少年科技俱乐部活动委员会是由知名天文学家王绶琯院士与61名科学家联名倡议而成立的。创建目的是为了“引导有志于科学、学有余力的优秀高中学生走近科学,进入我国科研机构第一线的实验室,体验科研、求师交友、创造机遇。”活动内容包括:科学名家讲座、科研实践、野外科普考察等活动。

中国科学探险协会与北京青少年科技俱乐部活动委员会合作的地球三极科学普及考察,属于“野外科普考察”活动。

首次北京高中生北极科普考察

2006年,北京青少年科技俱乐部活动委员会周琳秘书长(照片150)邀请我先后给科技俱乐部的几所基地学校做“亲近地球三极”的科普报告。在报告后的讨论中,基地学校师生对南极、北极都非常向往,渴望有机会到那儿接近纯洁的大自然,特别是希望能够跟随极地科学家前往北极、南极科普考察。自此,中国科学探险协会与北京青少年科技俱乐部开始筹备组织北京高中生北极科普考察。

照片150.周琳秘书长在北极与学生一起展开北京青少年科技俱乐部野外科学考察队旗

 

和家长们一起确定考察课题

2007年5月20日,星期日,在中国科学院大气物理研究所召开第一次北京中学生北极科普考察预备会。会议议程是:(1)高登义为全体考察队员作题为“走进北极,走向知天知己”的科普报告;(2)周琳和刘丽介绍北极科普考察具体事项。

在会议室里,除了19名准备赴北极地区科普考察的师生外,还有20多名家长到会。望着这些非常认真积极地来参加会议的家长们,我深深感到首次带领中学生赴北极科普考察责任的重大。

会议还没有开始,有的家长就向我提出了这样那样的问题,诸如,去北极考察危险吗?能够开展什么科学考察活动?需要穿什么衣服?……

好几位家长还走近我,小声地问:“是您带队吗?”当我坦诚地回答“是的”时,家长们都高兴地和我握手致谢。

报告还没有开始,我已经感觉到了“第一次”组织中学生赴北极科普考察的重大责任!也隐隐约约地感觉到了家长们“放心不下”的情绪。

面对如此关注自己孩子赴北极科普考察的家长们,我投入了更大的热情作科普报告。

我的报告分为五个部分:(1)知天知己与北极地区简介;(2)北极地区在全球变化中的作用;(3)北极地区与中华子孙的渊源;(4)中国人与《斯瓦尔巴条约》;(5)初识美丽和谐的北极。

我的报告由90张图片组成ppt,用一个小时的时间,介绍了中国科学家与中华子孙走进北极、认识北极的历程。特别介绍了中国科学家把《斯瓦尔巴条约》原文介绍到国内,在中国科学院、中国科协的领导和支持下,开展北极科学考察和科学建站工作,促进我国政府于2004年在北极斯瓦尔巴群岛上建立了中国北极黄河考察站的历程。与此同时,介绍了中国科学家在北极地区科学考察研究中的初步成果,介绍了中国科学家在北极科学考察中认识大自然、认识自我的过程。

报告完毕后,根据我的报告内容,与会同学及其家长讨论非常热烈,提出了不少有意义而具体的问题。诸如,全球气候变暖对北极冰雪的影响,北极植被与青藏高原植被的异同,学生如何去北极冰川考察,老师如何带领学生科学考察,北极熊对人的威胁情况,北极UNIS大学的情况,北极Longyearbyen的生活状况……

在我与同学、家长的交流中,我深深感到,家长对于此次北极青少年科学普及考察的关心程度远远甚于学生。

讨论结束前,我向与会的同学、老师和家长提出了几个可以考虑的科学考察题目,比如:北极Longyearbyen地区的冰雪环境现状及其变化观测研究,北极Longyearbyen水环境现状及其变化观测研究,北极Longyearbyen大气光学现象观测研究,北极Longyearbyen地区植被分布观测研究……

会议结束后,由周琳秘书长牵头,各学校老师负责,刘丽部长协调,通过北京青少年科技俱乐部活动委员会原来的科研基地的辅导老师,尽快落实了同学们的如下科研选题。

  • 北极斯瓦尔巴群岛(Svalbard)雪坑及河流主要离子特征,
  • 北极和青藏高原冰川与我们的生活,
  • 北极变化对中国环境的影响,
  • 人类与北极关系调查。

在上述四个题目中,人民大学附中选择了第(1)、(2)题,与此相应的科学研究机构为中国科学院青藏高原研究所和中国科学院地质与地球科学研究所。北京大学附中选择第(3)题,其依托的研究机构是中国科学院地理与资源研究所。北京四中选择第(4)题,依托的研究所是中国科学院植物研究所。

考察朗伊尔宾一号冰川

2007年7月8日,星期日,阴转晴。

按计划,今天去朗伊尔宾一号冰川考察。挪威朋友Y.叶新教授送来两支步枪,作为防备北极熊侵袭之用。

一号冰川位于朗伊尔宾市区的东北侧,离开我们的住地约6千米。

我们驱车来到一条河畔后,下车步行前往。抵达冰川脚下时,一条冰川融水的小溪阻挡了我们前进的道路。

经过一番周折后,我们决定选择另外一条小道绕行,从一号冰川背后的山坡攀登,然后再翻越小山脊取道一号冰川(照片151)。

路是新路,环境是新环境,孩子们兴趣盎然地向上攀登。

不到两个小时,大家登上了一号冰川(照片152)。

北京四中李京燕老师为孩子们布置考察工作(照片153)。我把识别化石的方法和化石可能存在的地方告诉队员们,特别提醒要在冰川运动刚刚推动出来石头的地方寻找。

一阵清脆的“呵……呵……”声后,队员们开始寻找化石了。大家纷纷寻找冰川新推动出来的石头堆。孩子们找到可能的化石时都来让我鉴别。

北京四中的一位男同学拿来一块石头让我鉴别(照片154)。

“这是一块植物种子化石!”我兴奋地告诉他。就近的队员们立刻围了过来观看。在他的启发下,最后有四位队员也采集到了植物种子化石。其中,一块非常完整清晰的植物种子化石保存在北京四中的展览馆中。

在采集了冰雪样品并拍照后,为安全起见,我们沿路返回。

照片151.同学们正在攀登冰川

照片152.作者和同学们登山朗伊尔宾一号冰川,同学们欣喜若狂

照片153.休息时,北京四中李金燕老师在给同学们讲解注意事项

照片154.同学们捡到化石让我帮助鉴别

 

朗伊尔宾科普考察硕果

人大附中的女同学钟灵在北极考察前与中国科学院青藏高原研究所的康世昌教授和地质与地球科学研究所的储国强教授密切联系,对此次考察研究北极冰雪和水环境变化做好了充分准备。冰雪和水样品采集的容器严格按照科学要求准备。

到达北极后,得知Y.叶新教授既是气象学家,又是冰川学家,她就主动要求轮换住进Y.叶新教授家中,抓紧时间向Y.叶新教授请教如何挖雪坑、如何采集雪样等,深得Y.叶新教授喜欢(照片155)。热情的Y.叶新教授亲自带她选择采样点,就连挖坑、采样等都亲手辅导。在该校范老师和周琳老师的帮助下,他们在冰川多年平衡线之上采集了两个雪坑样品,取得了有效的野外第一手资料。

照片155钟灵同学(中)正在向Y.叶新教授请教

 

钟灵同学回京后,立即把样品分别送到康世昌、储国强教授的实验室,在教授指导下,分析样品,测得数据,撰写论文。最后,完成了论文《北极斯瓦尔巴群岛(Svalbard)雪坑及河流主要离子特征》。后来,先后参加了“北京青少年科技创新大赛”和“明天小小科学家”评比活动,并都获得了二等奖。

钟灵同学在这篇论文最后的致谢中有这么一段发自内心的话,也许能够代表此次参加北极科学考察的同学们的心声:

“回首这项研究,从查阅资料,到研究项目的选题、策划、实验准备、采样、保存、测试,以及拟订论文提纲,最终完成论文写作,我感受到了科学研究的艰辛和严谨,也感受到获得科研成果的自豪与喜悦。每一个环节中的每一个问题的解决都不是那么顺利,但我一次次得到了各位师长和专家的帮助。想起这些经历我就觉得我是多么的幸运!它让我懂得珍惜、懂得热爱;懂得坚强、懂得追求。再次感谢所有关心、帮助和支持我的人,我一定向你们一样做一个对社会有贡献的人。”

北极格陵兰冰盖的召唤

2009年7月15日下午15时,中国科学探险协会和北京青少年科技俱乐部活动委员会联合组织的“北极格陵兰北京中学生考察队”一行26人,乘坐中国航班的飞机离开北京,前往北极格陵兰科普考察。

这次北极格陵兰北京中学生考察队由26人组成,在队长周琳、刘丽带领下,由北京四中、五中和一零一中的马老师、秦老师和21位优秀同学组成,我被邀请作为此次考察的科学顾问。

考察时间是2009年7月15~26日,考察区域是北极格陵兰西海岸北纬66度40分到北纬72度附近的地区。

这次我们组织的北京中学生北极格陵兰考察活动,是我国国内组织的第一次,具有一定的探索目的。

出发前,同学与老师们商量提出的考察题目有:北极格陵兰与北京植物对比观测研究;北极格陵兰土著居民的历史调查;中国企业家介入格陵兰经济开发可能性调查;认识北极地区冰雪世界有绿洲的原因;认识气候变暖对北极冰雪的影响;北极格陵兰西部海域鲸的习性调查与拍摄;北极格陵兰西海岸蚊虫习性调查……

差一点没有成行   

过去,中国科学探险协会曾经多次组织北极科学考察和科普考察,都是通过与挪威科学研究单位合作,在挪威驻中国大使馆办理文化签证,非常顺利。

然而,此次去格陵兰科普考察必须通过丹麦驻中国大使馆签证。丹麦大使馆要求我们办旅游签证,这就必须依托国内的一家旅游公司。问题来了,公司要求交管理费五万元,还必须派一名导游随行,导游的一切费用由我们负责。这十来万元的额外费用我们无法承担。

情况紧急。刘丽急中生智,建议用我的“挪威卑尔根大学荣誉博士”身份试试。

当刘丽把我的“挪威卑尔根大学荣誉博士证书”(照片156)发送给丹麦大使馆并详细介绍中国科学探险协会在北极建站等方面科学研究工作后,丹麦大使馆同意我们办理文化签证。免去了那笔巨额费用,我们得以成行。

照片156.这份荣誉证书帮助我们北极格陵兰考察成行

 

寻访因纽特人踪迹

2009年7月19日10点,考察船到达Uummannaq(70º40’N,52°08’W)。

Uummannaq很美,背靠宛如心灵的山,面临浩瀚的大海,捕鱼打猎,生活有靠。我为因纽特人的聪明智慧而欣慰!

学生们有一个课题是调查因纽特人的发展历史。今天的任务是,想法访问当地的因纽特人。

最大的困难是语言不通。

一位看上去约50岁的慈祥妇女成为我们追寻访问的第一个对象。开始,我让孩子们去接近这位妇女,没有成功。

在同学的要求下,我热情地走近这位妇女,尽可能用肢体语言温馨地表示要去她家访问,她微笑着,示意让我们跟随。我们紧紧跟随她攀上木制的楼梯,来到了她的家。

主人的房屋面临大海,远望海上一览无遗(照片157)。这位妇女介绍了家里的男主人,她的丈夫。主人的家很清洁,也比较整齐,接待我们这群不速之客,显然没有任何准备。

照片157.主人房屋面向大海,眺望大海一览无遗

 

交流中,我们知道这家主人的男孩子在美国攻读硕士,主人为自己的儿子而骄傲自豪。

我们赠送主人礼品后,女主人动情地拿出一付自织的毛线手腕护套送给刘丽。刘丽的确感动了,毫无准备的她,情急中,把自己脖子上的围巾送给了女主人(照片158)。在热烈的气氛中,大家又随意合影留念。

照片158刘丽急忙把自己脖子上的围巾解下赠送主人

 

我们分别时,主人夫妇依依不舍地在门口挥手送行。当我拍照时,心里似乎感觉到了中华儿女之间的心心相印之情。

无独有偶,在我怀着惜别心情离开主人的途中,突然,那位主妇追赶过来了,她手中挥着我的登山杖,向我们呼喊着什么。我一看就明白,那是我落掉在她家的登山仗,赶紧迎了上去,接过登山杖,握手致谢,并和她合影留念(照片159)。

照片159.感谢女主人送来我的登山杖作者和女主人合影留念

 

从我看见主人高举登山仗示意,到我与女主人合影留念的过程中,在我的心底流过一股又一股热流,心中有一种说不出来的民族感觉,仿佛是海外遇乡亲,又仿佛是他乡遇故人……这,也许是学生们追寻因纽特人发展历史的一种潜在意识吧!我的心底吟出了一首诗:

第一大岛访土著,华夏儿女心同步。

言语不通情相连,短暂时光永留驻。

经过我们再三寻找,终于访问到了能够用英文与我们交流的因纽特人和一位长久居住格陵兰的法国人(照片160)。从他们那里,学生们调查到了一些有关因纽特人发展历史和迁徙途径的材料。在此次调查的基础上,同学们又根据格陵兰西海岸有利于人类生存的自然条件,初步认为,因纽特人的祖先很可能是蒙古民族,他们是经过白令海峡从北美洲来到格陵兰岛的。

照片160学生们终于找到一位因纽特女士会用英语交流

 

倾情传播华夏文化

2010年7月29日晚10时起,考察队的同学们与船上的外国朋友进行了长达两个多小时的中国文化交流。考察船上最大的、可以容纳近百人的报告厅座无虚席,热烈而活跃的气氛充满这不大不小的报告厅空间。

文化交流主要包括两项:一是中国书法,二是太极拳。

中国书法交流由北京四中女同学秦达然任教,太极拳由北师大二附中同学宋天泽与北京四中同学联合任教。

在进行中国书法交流时,四中同学秦达然先简单讲解握笔、书写的基本要求,然后,一个个手把手地教(照片161),当外国朋友在秦达然同学的指导下完成一幅作品时,骄傲地请大家为他们照相。

太极拳更热闹了。“拳师”宋天泽同学在台上认真执教(照片162)时,台下的拳友已经跟着练起来了(照片163)。一当宋“拳师”等执教完后,拳师和拳友们便合在一起热情地练开了。有趣的是,第二天,我们上岸去因纽特人家访问时,孩子们不知怎么也当着我们表演起太极拳了(照片164)。

照片161.北京四中秦达然同学手把手地传授中国书法

照片162.宋天泽同学当起太极拳师

照片163.外国朋友认认真真地跟着拳师演练

照片164.太极拳不胫而走,大街上的孩子们也像模像样地练起来

 

北师大第二附属中学的年轻而有心的女老师奚盼不仅组织领导了这次活动,而且拍摄记录了这次活动。

同学们一提起这次活动,那种内心的自豪感顷刻便洋溢于眉宇之间,因为同学们首次在国外体会到了中华文化的魅力,体会到了自己也能够享受传播中华文化的幸福。

师生共同认识北极

组织中学生到北极地区考察的目的之一是,让孩子们在亲近北极地区大自然的过程中认识北极,尤其是在科学家带领下,把科学家考察研究北极的认识传播给孩子们,达到师生共同认识北极地区的目的。

访中国北极科考站

2010年7月24日早晨,今天要去新奥尔松(Ny Aºlesund)参观中国黄河站。新奥尔松,那是2004年中国政府建立中国北极黄河站的地方,那是我自1991年以来近10次访问过的地方,那是我的一位挪威朋友姆妮卡(Monica Kristensen)曾经任职新奥尔松国际科学考察站站长的地方……

故地重游,浮想联翩,黄河站现在有我认识的同行吗?

听说要去参观祖国的北极黄河站,同学们的积极性特别高,提前在船上排队。开往新奥尔松的第一、二只橡皮艇上几乎都是我们的队员。

一上岸,我带着大家,直奔我们国家的黄河站而去。

热情的李果站长,1984~1985年和我一起去南极考察的队友,接待了我们。由于我们队员多,站内没有大的空间接待,李站长在黄河站的大门前介绍了当前中国北极考察工作和站里情况,并与孩子们在黄河站合影留念(照片165)。

介绍完后,李站长抱歉地说:“今天中午,除了我们站里的一位技术负责人外,所有人员都要乘飞机回国,站里摆放着马上要运走的各种箱子,显得很乱,不好领大家参观,请原谅。”

照片165 .同学们与站长李果(第一排右4)在祖国北极黄河站合影留念

 

其实,同学们能够来到祖国的黄河站,能够与站里的考察人员见面,能够与祖国的黄河站合影留念,也就心满意足了。

当我信步进入站长办公室时,室内的确横七竖八地摆放着包装箱,显然是“归心似箭”啊!但办公桌上整齐的两面国旗,俨然是中国和挪威两国的象征。

同学总结考察收获

考察归来,同学们整理考察过程中的笔记,完成了14篇日记和5篇初步的论文。从这些日记和论文中,可以清楚地看出,孩子们还真有所收获。

从实践中学习天气知识

2010年7月30日早晨5~6点,考察船所在位置的天空分布着勾卷云和毛卷云,大约占天空的80%(照片166)。根据天气学锋面模式的原理和我在其他中高纬度进行天气预报的经验,我预测24小时后考察船所在峡湾天气很可能转坏,为阴天或有降水。我尽可能地把同学们集中到考察船的甲板上,面对蓝蓝天空中的云,给同学们讲什么叫高云,什么叫卷云,什么叫勾卷云,勾卷云和西风带上的天气系统的关系,勾卷云在什么情况下可能有降水天气……然后,我向同学们说:“根据现在天空中勾卷云超过60%的特点,24小时后,我们考察船所在的地方很可能有降水、阴天。”

我感觉,同学们并没有完全理解我讲的内容,但知道什么叫勾卷云了。按照同学们的话说,那就是带勾卷的离地2000米以上的高云。

第二天早晨4点半起来,但见考察船上空云量达到9成以上,约5点,船上下雨,漫天阴云,且海上有雾。没有等我召集,同学们已经来到了甲板,看来,同学们是来检验我昨天说的话了。

9点半左右,船左侧可见太阳,时隐时现;在船右侧出现雾虹(照片167)。

照片166.北极上空出现典型的钩卷云

照片167.北极海面上的雾虹

 

伟大的自然界

从北京的课堂第一次走进北极,同学们除了学到了有关北极的不少新知识外,感触很深的是自然界的伟大,人与自然相比显得很渺小。在北京四中张嘉俊同学的日记中有这么一段话:

“总结这次北极之行的收获,许多同学都谈到这次北极之行收获了很多知识,特别是关于动植物的,因为关于动植物的知识最是亲近,最是真实,最是丰富,也最容易被记忆…另外,张梦溪同学提到,来到北极,让她感受到北极的伟大,大自然的伟大,对比之下显露人类的渺小,思想上,获得了一种新的观察事物看待问题的视角,从我们人类固有的‘人类处于世界顶端’的思维中跳脱出来,进入‘自然至上’的思维中。”

人大附中张梦溪同学的日记中虽然文笔太过犀利,但证实了上述观点:

“在这样一片根本不可能想象的天地之间,我忽然觉得,以前书中写道人类的渺小宇宙的广博——可你看,其实地球就已经够大了。物理学家们你们到底在奢望一些什么?宇宙的真理?万物的规律?以人的气力,如何能够?如何配得上如此的荣耀?”

“适者生存”是生物界的大律

第一次来北极的同学们在考察的第三天就亲眼目睹了北极熊捕鱼的情景并拍摄记录下来,真是幸运。为此,我认真地整理自己和部分师生的照片,加上过去来北极拍摄的有关北极熊照片,连夜赶制了“目睹北极熊捕鱼记”的pps,说明北极熊不惧气候变暖带来捕食海豹的困难,而迅速改变生活习惯,很快学会捕鱼为生的本领,体现了适者生存的重要性。我们一起欣赏“目睹北极熊捕鱼记”,一起讨论这个真实故事给我们的启迪,大家议论纷纷。当我首先向同学们坦率地说“我也是第一次看到北极熊捕鱼”的时候,师生们“哇”的一声,露出了惊喜的表情。我们一起讨论交流后,同学们通过北极熊改变自己原来捕食海豹的习惯为捕鱼的真实故事,充分感受了北极熊适应气候环境变化以求得生存繁衍的本能。“适者生存”四字在同学们的脑海里逐渐生根。

北京四中的董沃铭同学在论文《北极不朽的丰碑——北极熊》中写道:“那天在拍照的过程当中,忽然看到了北极熊捕鱼的一幕,就像高教授说的,现在的北极熊竟然开始捕鱼了(照片168)。按照常理来说,北极熊一般会捕食海豹,但是现在的北极熊为什么开始捕鱼了呢?高教授也向我们阐明了其中的道理。由于气候的变化导致北极的环境也发生了变化,全球变暖这一现状导致了很多环境变化,对于北极熊而言,现在已经没有那么多的海豹来吃,但是他们会学着适应气候,找到生存的方法。它们会尝试着多次捕鱼来填饱自己的肚子,来维持身体需要。这一现象似乎在揭示环境问题的同时告诉了我们世间万物都在以各种方法维持生命的本质。环境在变,气候在变,动物的习性也会随之改变。”

照片168.面对北极气候变暖、浮冰减少,北极熊适应环境变化,改行捕鱼求生

 

同学们还把“适者生存”的规律应用到北极鸟类上了。北师大二附中唐琛同学在“北极的鸟类——适者生存”论文中这样说:

“为了适应北极地区艰难的生存环境,居住在这里的鸟类练就了一身独特的生存本领。它们的羽毛不止是为了飞行,同时也起到了隔热的作用。北极地区极少数的常驻鸟类,为了适应严寒的天气,它们的羽衣相比于其他迁徙性的鸟类要稠密得多。”

他在分析北极燕鸥为什么不喜欢人类接近它们的生活区域时,有这样一段叙述:“我们不妨将它们想象成人,不同的生活会造成人的性格差异。那么鸟儿的生存方式也决定了它们的性情,而这种性情由于生存方式的代代相传,便形成了性格迥异的鸟类社会。但是这种不同的行为和性格并不分孰好孰坏,这都是鸟类适应不同的生存环境后的进化产物,对于不同的鸟,这些都是它们赖以生存的生存本领的一部分(照片169)。”

照片169.北极燕鸥不喜欢人们靠近它们的家园

 

虽然在阐述中有一点孩子的稚气,但他把北极燕鸥不喜欢人类接近它们的生活区归因于为了生存而适应环境变化的结果也是有一定道理的。

北京四中董沃铭同学感慨地写道:“‘适者生存’这一简单的法则有力地支配着这里的一切,万物也都对其恪守不渝,维持着自己的生计。人类不能主宰万物,而万物都有自己生存的本能。在一个个翻着鱼肚白的极昼不眠之夜我们将感受藏在心髓。”

加强热爱自然科学兴趣

在北极考察期间,一个个的新鲜事物不断浮现在同学们面前,不少同学敢于提出问题与同学和老师讨论,而且敢于发表自己观点。例如,北京四中的秦达然、侯筱在论文“植物篇”中写道:“北极之行结束了,但是对于植物的研究和喜好还远远没有尽头。我还会在这个领域继续钻研下去,在获得更多知识的同时被大自然深深感动和震撼着。当生命遇到冰雪——静听繁花盛开的统一与和谐,让这些最纯净的生灵净化自己的生命,让灵魂在亲近它们领悟它们的时候得以升华。”“十几天的行程下来,我所收获的也不再仅仅是最初对这些植物的感动和敬佩,还有自己的积累、沉淀以及对自然的思索。”