荒园迎来第二春



荒废多年的「生物园」如今迎来了第二春,变成了新建成的附中温室和生物实验室。如果你对这里还不甚了解,欢迎和我们一起走进这片少有人踏足的未知领域。
采访 | 刘孟茜 高浩原
摄影 | 刘佳艺 高浩原
编辑 | 王姝雅
上学期开学后,如果你曾在快静校时从钱学森纪念馆附近经过,可能见过天黑后依然亮着灯的温室大棚。那里原来曾是附中「生物园」,里面种有一些植物。十年前,张新莲老师曾在这里开设「蔬菜栽培和实验技术」选修课,鼓励大家「在生物实验室里像科学家一样探索生物世界的奥秘」,「体会另一种收获的喜悦和幸福」。
但后来,「生物园」逐渐荒废,很多同学都感觉「是不是已经没有人在管这个园子了」,只是偶尔会有好奇的同学或是校园里的小动物进去看看。

荒园迎来第二春

2010 年的生物园一角
现在,那里是新建成的附中温室和生物实验室,是张亚老师的「现代生物技术与创新研究」选修课上课地点。距离实验室建成已经过了近一年的时间,但对大部分附中人来说,那里还是一片未知领域。今天,让我们带你走进这片你不曾踏足的「秘密花园」。
以下为科技组张亚老师自述。
我是去年 9 月来到北京师大附中的,现在是附中科技组教师。在去年 8 月,我带领几位初一和初二的同学参加了央视《开学第一课》节目中的无壳孵化小鸡项目。这个实验很有意思,就是在学校温室旁的生物实验室进行的,恰逢学校的温室刚刚建成,有很多相关实验设施。
《开学第一课》中有咱们学校初一和初二同学的身影,还在咱们的这个实验室拍了很多镜头,虽然最后用上的不多,但是过程是精彩而有益的。小鸡从受精卵发育成雏鸡要 21 天的时间,采用无壳孵化的方式就可以看到小鸡生长发育的过程。
我们在鸡胚受精后第 2 到 3 天进行开蛋,转移到塑料杯或鸭蛋壳中,之后的三周会有同学每天进行画图和文字的记录,但是咱们学校还没有用这种方式成功孵化出来小鸡,最长的活到了 21 天,喙已经啄破了膜,还是没能成功出世。我后来跟几个感兴趣的同学一起录制了无壳孵化小鸡的小型科学纪录片,还入围了北京首届国际青少年科学影像节。

荒园迎来第二春

我们在进行的另外一个项目是组织培养,同学们自己配置培养基,培养胡萝卜茎和草莓幼苗。植物细胞有全能性,植物任何一部分的细胞都有潜力发育成完整的植株。组织培养技术应用很广泛,因为可以在短时间内大量繁殖,而用种子繁殖周期就比较长。
配置培养基需要一些矿物质元素、有机元素、生长调节剂、碳元素、琼脂等,很多不同的原料,我们光买那些元素就买了一大箱。学生需要把他们称量出来,然后计算配比浓度,配完母液后根据一定的比例加到融化的琼脂里,配成培养基,再经过高压灭菌和分装操作,开始接种培养。这个过程中就要用到超净台和人工气候箱,进行灭菌操作,并可以人工设定湿度温度光照等参数。
培养成功的幼苗就可以移植到温室里,我们也在里面种了很多其它的植物,包括紫背天葵、薄荷、韭菜、生菜等,还有刚刚种下的西红柿和辣椒苗。土里还有自己长出来的酢浆草,也就是我们常说的三叶草。
不同植物有不同的要求,那么智能温室的智能体现在哪里,就是智能温室与植物生长所需要的各类条件相关。植物需要合适的光照、温度与湿度,二氧化碳也是植物生长重要的环境条件,另外还有就是营养物质,比如土壤或溶液里的各种营养成分,都会在植物生长的不同过程中起作用。所以我们这个智控的大棚就是通过智能手段,在多个不同的方面进行控制。

荒园迎来第二春

比如温室的屋顶是透明的玻璃顶棚,同时还配有遮光帘,如果觉得光线太强就可以把遮光帘打开。室内设置了一些补光灯,就是在土壤上方那个位置,可以根据不同植物的需要调节光线强弱。后来大家经过一系列的种植,发现这个温室大棚所处的位置采光其实不够好,所以一直没有用上遮光的部分,一直在补光。大家如果路过可能会看到,我们这个大棚里经常开着灯呢。我们以后也计划种植一些需要阳光没有那么多的植物,可能效果会好一些,就不需要开补光灯了。
另外我们有一个大的风机,会定时开启,通风换气。温室内还有智能加热系统,现在的温度就比室温要高很多。同时有一个水帘,可以在需要的时候调节湿度。而除了最常见的土壤栽培,我们还有多种无土栽培的方式,有的放在培养箱里,有的就直接放在温室的其他位置,会用海绵、陶粒等,同时配有营养液,帮助植物更好地生长。很多家庭或一些景观里为了美观,或是觉得土比较脏不好清理,就会选用无土栽培的方式。
还有在东侧的墙壁,有一些壁挂的立体的种植,你还能看到滴灌的管子插到土里,这样可以比较精确地控制水量,一方面节约水,另一方面也符合植物的需求。温室里有大型的净水处理器,当时买这个的作用就是让同学们了解水的循环利用。比如我们浇灌植物,用的就是温室里自己净化的水。

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附中的温室应用了智能控制,相当于是和现代科技结合的一个技术。当初建立温室是想采用物联网系统,不过现在温室还没有联网,还不能实现用手机或电脑远程控制,只能用温室控制室里的电脑操控。我们正在解决这个问题,希望能尽快把网络配置上,发挥更多功能。
现在生物实验室主要面向科研小组的同学开放,我在对他们进行一些实验操作培训,例如分子生物学实验,还有用不同颜色的菌种进行细菌画创作,后面会参加一些类别的创新实验比赛。我们正在和北京农业职业学院合作开发一个智能温室的 STEAM 课程,这个是赵昕老师牵头在做,部分生物和信息老师也参与了。课程的目的是希望让大家了解植物生长过程怎样通过一些机械、智能控制方面的元素,利用物联网手段,更好地调控植物生长,最后能自己设计搭建出一种新型的智能温室,完成一个涉及物理、生物、信息技术等多学科的综合课题。
相信将来会有更多同学能有机会进到咱们新建的温室和生物实验室学习。

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