张旭 : 从科创大赛到科学研究

2022-11-20 14:03 11028 点击

        人物名片:张旭 ,初中就读于峨眉山市第三中学 , 高中就读于峨眉山市第二 中学。他的研究项目《多细胞绿藻对蓝藻多度生长的抑制作用》 与《多细胞绿藻对微囊藻毒素影响的研究》分别获得全国第 25 届 、26 届 青 少年科技创新大赛二 等奖。2013 年,张旭保送浙江大学竺可桢学院求是科学班,现在美国德州大学MD安德森癌症中心休斯敦健康科学中心攻读神经科学博士学位,研究方向为情绪与记忆调控的神经环路机制。

     

      我初中就读于峨眉山市第三中学。入校时我一心将注意力放在学习上,也不曾期待会有什么精彩的课外活动。但是,开学后不久,我被学校科技社举办的活动吸引。学校邀请了很多专家学者来给我们讲解科技创新的故事,分享科技创新的案例。学校也大力宣传学长学姐们参加科技创新大赛的课题,其中包括在全国大赛中获奖选手的课题。这些“别人家的孩子”有趣的故事让我对科创活动产生了向往。而我父母也鼎力支持,在经济条件不宽裕的情况下仍然鼓励我动手探索,鼓励我阅读科普书籍。他们允许我把家里小卖部售卖的玩具车拆开研究,鼓励我用拆掉的电扇零件替换玩具车的电路,父亲做装修的工具就是我童年的玩具…… 科技创新大赛让我看到了这颗种子发芽的机会,一个能够将我的天马行空赋予价值的机会。

   当时,张晓容老师负责学校科创活动。她为科创教育倾注了全部心血,让这所本不起眼的学校里常有科创讲座、常获科创大奖。大概是因为我的积极引起了她的注意,给了我很多鼓励和引导。

   初一的暑假,刚拿下全市统考第一名的我便雄心勃勃地下载了往届全国青少年科技创新大赛的获奖项目,试图找到一些“灵感”。研究之后,我发现很多获奖作品都集中在大城市的“名校”,内容也有很多晦涩的术语和难懂的实验方法。这让我感到些许挫败——很明显,这些课题对在峨眉山脚下长大也没有任何资源的我来说是难以驾驭的。不过 ,我也从名单中发现了另一类获奖作品——它们从生活现象找到与自己密切相关的问题,提出新颖的解决方案,创作出独特成果。这些作品给了我很大启发.

   我开始用探索视角审视周遭事物。最终,我的目光落在了每天必经的峨眉河里。每到夏天,这里的河水都会被绿色的藻类覆盖 ,并且散发出恶臭。通过查找资料,我了解到这叫“水华”现象,是由水体富营养化引起的藻类过度繁殖的现象。这种现象不仅影响美观,还会影响水体中其他动植物的生存。某些藻类所产生的毒素甚至会影响饮用水安全。于是我与几位同学设计了几个探究水体养分对藻类生长影响的实验:用商店里买的鱼缸与水藻,加上不同的营养元素观察藻类的生长。起初,这样的实验并没有什么新颖之处,当时我们的论文也只得了市创新大赛的二等奖。但张老师仍然鼓励我继续研究下去,在假期仍不断地催促我,要求我每天向她汇报进展,让我一刻也不敢松懈。

   付出总会有收获。经过长时间的观察,我发现峨眉河里覆盖的藻类的种类会发生变化:从成片漂浮在水面的绿色絮状物再到水底的丝状植物。这一发现促使我去了解不同种类的水藻。原来,水藻并不是 一 个严格的分类,而是以光合作用产生能量的生物的统称,其中的物种包括从细菌到植物等不同门类,而它们之间的相互关系也很复杂。于是我想能否用一物降一物的方法 ,用不 同藻类间的竞争关系抑制引起“水华”(指淡水水体中某些蓝藻类过度生长所产生的现象)的藻类,比如绿藻和蓝藻。这个想法不仅得到了张晓容老师的支持,也在学术资料中找到了一些证据作支撑。接着我用商店购买的器具加上野外采集到的植物,通过实验来证明我的想法:形态复杂的多细胞绿藻能够抑制较为简单的蓝藻的生长。我的课题《多细胞绿藻对蓝藻过度生长的抑制作用》  最终在初三时获得全国青少年科技创 新大赛二等奖。

  升入峨眉二中后,我进一步研究的想法得到了学校的全力支持。我用藻类培养结合生化实验的方法来验证我的假说——多细胞绿藻不仅可以抑制蓝藻的生长,还可以消除水体中蓝藻产生的毒素。我不仅获得了购买实验材料资金上的支持,张晓容老师还为我争取到了峨眉 、乐山乃至成都的不同机构的专业资源支持,为我提供器材。

  在高一的那一整年,我需要经常带着实验材料或样品在这些城市间往返:订购的藻类需要先到四川省自然资源科学研究院种质资源研究所的无菌操作台与人工气候箱的培育,再拿到乐山市农科所进行培养实验 ,再把样本回峨眉山市环保局和市人民医院进 行检验。幸运的是,无论是我的父母、老师,还是这些机构里的工作人员都给予了我极大的支持。我也因此可以在初中课题的基础上用更科学的方法更深入地研究。我高中时的课题« 多细胞绿藻对微囊藻毒素影响的研究» 获得了全国青少年科技创新大赛二等奖 、英特尔英才奖,我也很荣幸地在高二入选中国代表队前往美国匹兹堡参加了国际科学与工程大奖赛。准备过程是艰辛的,需要将论文翻译为英语,并用英文报告研究内容。但这也为我大大地减少了后来准备出国留 学语言考试的烦恼。

  因为科技创新大赛获奖,我被保送至浙江大学竺可桢学院求是科学生物班。求是科学生物班拥有独有的教学资源,特别是大一 的生物科学概论课程。这个课程每周都会有一位来自国外顶尖高校不同研究领域的教授用全英文为我们介绍相应领域的前沿研究,这让我们一入校就有机会发展自己的研究兴趣 ,我也在这个课程中找到了对神经科学的热爱 。

  大三时,我进入了浙大神经科学研究所龚哲峰教授的实验室,研究内容是果蝇觅食与睡眠的神经环路机制。中学的科创经历,加上幸运地遇上一位愿意放开手让本科生探索的导师,让我在实验过程中有机会发现很多有趣的现象。我的本科研究经历也让我有机会被北大-清华生命科学联合中心和美国高校的博士项目录取。在进行实验室轮转过程中,是否给学生自己探索课题和尝试新方法的机会也成为了我选择博士生导师的一个重要因素。现在,我在用新颖的头戴式微型荧光显微镜探索大鼠的大脑如何平衡觅食行为与恐惧情绪,期望能帮助研究人员找到治疗焦虑症和进食障碍的新方法。

  回想起来,我现在的很多科研习惯,包括实验记录本的撰写以及科研成果的汇报 , 都是中学科创老师培养的结果。更重要的是,参加科技创新大赛让我这个在小县城大的学生有了看世界的机会,让我有机会结识来自全国乃至世界各地的优秀青年。这个过程充满挫折和煎熬,无论是在医院实验室度过的除夕夜,搭建粗糙的实验装置 , 或是从研究机构订购实验材料的曲折,以及前往高校借用实验仪器却被拒之门外的经 历,都演变成我当下还能够在疫情防控期间继续进行科研的动力,在科技创新活动越来越被重视、网络资源愈加丰富的今天,期待学弟学妹们能拿出更多优秀的科技创新作品 。

 

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