用打字機教科學

過時的技術如何透過敘述激發孩子們學習 STEM 概念的興趣

作者和他講故事的機器

莎拉·阿爾哈比

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本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點


我坐在羅切斯特博物館和科學中心青蛙展區的一個角落裡,膝蓋上放著一臺打字機。通常我面前會排起長隊,但那一刻沒有,而且我的招牌對於那位父親和兒子來說很明顯,他們正匆匆忙忙地想在博物館關門前儘可能多地參觀。“故事即時打字”,招牌上寫著,周圍用恐龍和瓢蟲的圖案加以強調。

我為陌生人打字寫故事。我已經做了很多年了。我曾在安大略海灘碼頭寫過鬼故事,在紐約市的高線公園為遊客寫過藍莓仙子,並在羅切斯特農貿市場為羅切斯特理工學院的學生寫過關於善解人意的人工智慧的故事。人們走到我面前,給我第一句話或某種想法,我就開始創作,大約七分鐘後,我會遞給他們一張半張奶油色的紙,上面寫滿了我的1926年產安德伍德行動式打字機的小號紫色字型。我使用打字機是因為它不容忽視——機械的敲擊聲和鈴聲與這臺漂亮的機器本身一樣吸引人——而且還因為當我完成時,這個故事是一個我可以交給耐心等待的人的實物。我已經寫了超過800個故事,每個故事收費10美分。

去年秋天,就在碼頭風太大,農貿市場變得太冷的時候,我碰巧在羅切斯特大學的一次活動中遇到了羅切斯特博物館和科學中心首席科學官丹·梅內利。我是該大學生物物理學的博士候選人——我研究比人類頭髮薄10000倍的玻璃濾鏡,這是奈米膜研究小組的一部分——我構想的10美分故事專案是一種讓我釋放一些研究壓力的途徑。


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但是,當梅內利和我見面交談時,他想知道我是否可以將這兩件事——講故事和科學——結合在一起。梅內利是一位教育家和 STEM(科學、技術、工程和數學)倡導者,他從我的專案中看到了一個利用敘事來教授科學概念的機會。梅內利邀請我週末在他的博物館打字講故事,我立刻抓住了這個機會。

這就是為什麼我帶著我的招牌和打字機坐在青蛙展區,當那位父親和兒子走近我時。他們不知道,這將是我兩天內打了十七個小時的第六十八個故事,而且我知道這將是我回家前打的最後一個故事。我感到疲憊和飢餓,手指都抽筋了。但我很開心。我喜歡講故事。

我問那個男孩他想要什麼樣的故事。他很害羞,所以他悄悄地告訴他爸爸他想要一個關於三隻小豬的故事。我問那個男孩我是否可以稍微改變一下他所知道的童話故事,讓它成為他的故事並賦予它一些科學元素。他看著我,思考了一下,然後點了點頭。我把紙放進機器裡,然後開始打字。

大灰狼追趕三隻小豬已經很久了。小豬會建造一個家,狼會來,吹一口氣就把房子吹倒。小豬用木棍、稻草、磚頭、玻璃、鋼鐵和鋁建造了房屋,但是大灰狼總是能夠把它們的房子吹倒。三隻小豬跑了很久了,它們厭倦了跑步和不斷建造新房子。所以它們打電話給美國宇航局的朋友,讓他們把三隻小豬送到太空。三隻小豬住在國際空間站。

大灰狼僱了一枚俄羅斯火箭把他送上太空,他在無線電裡告訴小豬,“小豬小豬,開啟你們的氣閘讓我進去!”

但是小豬們在無線電裡回應說,“不,我們不會讓開,用我們下巴上的毛。”

“那我就吹氣,我就會把你的房子吹倒,”狼說,他離開了火箭,漂浮到國際空間站,然後盡力吹氣。

但是在太空的真空和微重力環境中,當狼吹氣時,他向前的空氣推動他向後,狼吹得太用力了,把自己發射到了火星。

使用敘事來教授 STEM 概念並不新鮮。事實上,甚至有一個新的首字母縮寫詞正在被廣泛使用——STEAM,額外的“A”代表藝術。這是為了讓兒童更容易接受科學的趨勢的一部分,特別是女孩,希望吸引更大、更多樣化的群體加入該領域。但是,平衡敘事需求和教學需求並非易事。故事太多,科學可能會迷失。科學太多,故事可能無法吸引孩子們。當我第一次在博物館開始打字時,我發現自己過於密切地關注我從博士研究中瞭解的科學。以這個故事為例,這是我為一位名叫傑克的男孩寫的,他和他的祖母一起來到博物館

科學家傑克有一個假設。他認為,如果青蛙先伸展腿,它們會跳得更遠。他認為,如果它們伸展筋骨並熱身,就像人類運動員一樣,它們會表現得更好。

因此,傑克獲得了兩組青蛙,他的實驗組和他的對照組。每組有五隻青蛙。他把實驗組放在一個青蛙遊樂場裡,讓它們跳來跳去兩分鐘——足夠熱身,但不足以讓它們感到疲勞。他把對照組的青蛙放在它們無聊的籠子裡,它們根本沒有跳來跳去。然後,他把青蛙一隻一隻地放在他用米尺標記出來的地板上,然後輕輕地戳每隻青蛙,讓它們跳起來。他在筆記本上寫下了每隻青蛙跳了多遠。

傑克發現,在遊樂場裡熱身的青蛙平均跳了 50 釐米,標準偏差為 5 釐米,而對照組的青蛙平均跳了 30 釐米,標準偏差為 2 釐米。傑克寫下了他的實驗,並將其提交給《青蛙生物力學雜誌》,經過一群其他青蛙科學家的審查後,它發表了。

這個故事中有很多好的科學——統計學意義、同行評審、仔細構建實驗以測試明確陳述的假設——但傑克大約六歲。這個故事的數字太多了,無法發揮作用。而且,它很無聊。在祖母的幫助下,他可能會學到一些東西,但是這個故事本身永遠不會起作用。

從那時起,我學會了更廣泛地看待我在博物館的目標。我仍然寫關於跳到月球的青蛙、迷路的狗和非常非常酷的樹屋的故事。但我把科學概念放在任何適合的地方,無論是講關於宇航員的故事時談論引力波探測器,還是在關於青蛙和蛇之間永恆的戰鬥的故事中強調良好的工程實踐,或者只是試圖確保當殭屍龍和吸血鬼龍在同一時間互相咬傷時產生的瘋狂轉變過程中遵循質量守恆定律。一個週末,一位名叫加比的年輕女性告訴我她想成為一名生物學家,她想要一個關於科學和巨型青蛙的故事。

“你能寫一個關於那個的故事嗎?”她問。

“當然,”我說。

青蛙科學家加比被叫到亞馬遜雨林調查新發現的數十種新青蛙物種。她乘坐大型飛機從羅切斯特飛到里約熱內盧,然後乘坐小型飛機到達叢林郊區,然後乘坐她見過的最小的飛機到達研究站,然後乘坐汽車、摩托車,最後徒步十二英里到達營地,自然主義者一直在透過衛星電話告訴他們新物種。

當她旅行時,一個故事開始浮現。氣候變化導致溫室氣體和消耗臭氧的化學物質的穩定漩渦形成在叢林中的這一個地方上方,結果導致上方的臭氧層出現了一個巨大的空洞。臭氧層的空洞導致青蛙的 DNA 發生改變,並導致了最奇怪的突變。自然主義者發現了一隻長滿青蛙眼睛的青蛙,一隻後腿打結的青蛙,以及另一隻吐出整隻蒼蠅而不是吃掉它們的青蛙。這個營地將成為有史以來一些最激動人心的青蛙研究的中心。

但是,當他們最後走進營地時,那裡已經是一片廢墟。帳篷被撕破了,物資到處都是,被紫色的小蟾蜍咀嚼著。他們大聲喊自然主義者,但是沒有回應。

加比翻遍了廢墟,發現了一本筆記本。“預期遺傳漂變”是它的標題。其中列出了諸如“長腿”、“看到 X 射線”和“隱形”之類的特徵,每個特徵旁邊都有一個複選標記和日期。一個特徵旁邊有一個搖搖晃晃的標記。“極端的巨型化和對人肉的飢餓,”上面寫著。日期是昨天,條目旁邊有一個皺眉的臉。

就在這時,傳來一聲巨響,好像有一個巨大的腳步聲正朝他們走來……

當我打字完成後,我把故事讀給她聽,我們一起決定了標題——“預期遺傳漂變”。她感謝了我,然後拿走了她的故事。那時,隊伍裡有了更多的人,我轉向下一個孩子,問她,“你想要什麼樣的故事?”

About Karl J. P. Smith

Karl J.P. Smith is a AAAS Mass Media Fellow and current PhD candidate in biophysics, computation, and structural biology at the University of Rochester. He is the typewriting storyteller behind the 10 cent story project and is the co-creator of the Bench Warmer's Podcast.

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