开发观察技能 展现无限可能｜星岛教室

当你抬头仰望天空，有否想过天空为甚么是蓝色呢？为甚么鸟可以飞，而人类却不可以呢？你又有没有尝试过利用身体，去探索大自然的奥秘呢？观察是科学过程中最重要的第一步，可以激发起我们的好奇心，亦可以培养我们的耐性和对科学的兴趣。过去许多重要的发现和发明，都是受到自然界事物的启发。让我们看看一些科学家和发明家的例子，以观察为起步，为世界作出伟大的改变。

小观察 大发明

乔治．德．梅斯特拉尔(George de Mestral，1907-1990)魔术贴

观察自然，其实还可以为人们解决生活上不少的问题。其中之一是瑞士工程师乔治．德．梅斯特拉尔发明的魔术贴。

有一次，乔治．德．梅斯特拉尔与小狗散步时，发现自己的衣服和狗身上均沾满了植物的种子——牛蒡子。他想弄清楚这些种子是如何能够如此牢固地黏住的，因此他拿了一些种子并在显微镜下观察。他发现种子表面布满了数千个鈎子。他复制了这种植物，并设计了一种可以牢固地黏合在一起、同时又可以轻松释放的材料——魔术贴便因此发明。

魔术贴是利用鈎和环这两组物件相互缠绕的科学原理所结构而成。这两个部分都包含微细的纤维，通常其中一部分是较硬身，另一部分则是柔软的。当鈎与环接触时，硬的鈎上的小刺针会与软的环上的纤维结构缠绕在一起。这种结构形成了许多微小的接触点，而这些接触点通过摩擦力、物料的黏贴力来提供强大的连接和固定力。

魔术贴的强大固定力可以归因于以下几个因素：

1. 表面积：当表面积越大，即是魔术贴的鈎和环有大量的接触点，这便大大增加了接触，这样可以均匀分散所负担的力，更会大大提高固定物件的稳定性。

2. 摩擦力和表面物料的黏贴力：鈎和环之间的缠绕结构产生了摩擦力，使其更难被分离。另外，鈎和环纤维之间的微小接触点亦可以形成表面黏贴力。这种黏贴力可以增加连接的强度，令物件更稳固。

爱德华．詹纳(Edward Jenner，1749-1823)天花疫苗

许多世纪以来，疾病是无法预防的，而且通常都是致命的。不过，爱德华．詹纳就发现了一种天花疫苗。

天花病毒是一种严重传染病，感染天花的人会发烧、呕吐，皮肤上会长出水泡。它极具传染性。爱德华．詹纳观察到，感染牛痘的挤奶女工并没有感染天花，牛痘是一种与天花类似的疾病，但严重程度要轻得多。他注意到这种相关性并开发了第一种疫苗。

天花疫苗是通过接种牛痘病毒，从而启动人体免疫系统，而激活了T细胞和B细胞。T细胞能够快速识别并摧毁感染细胞，从而防止病毒进一步传播；而B细胞则可产生抗体，这些抗体会标记外来物入侵者的蛋白质，协助辨识入侵者，并阻止其进一步感染人体细胞。这种保护机制可以预防天花病的发生，并提供长期的免疫记忆。

爱德华．詹纳的仔细观察和后续实验，挽救了许多生命，并改变了我们对疾病的认识。

观察者必备技巧

从以上的例子，可以证明观察是一项强大的技能，可以为科学发现提供灵感，甚至为我们提供解决问题的方案。科学观察不仅仅是观察某物，还需要一些技巧才能成为一名优秀的观察者，包括：

1. 专注：专注所观察的物件或现象，同时注意各项细节。

2. 耐心：有些观察需要不断重复确认，又或者需要长时间观察整个过程发生。例如观察植物的生长，需要时间、耐心才可看到植物的变化，需要学会坚持和忍耐。

3. 比较：须多次比较观察的结果，找出差异或相似之处，并得出结论。

4. 客观：应该客观地描述所看到或听到的内容。如果不明白所看到的现象，应该继续寻根究底，找出事实的全部。

观察在整个科学研究过程中，发挥关键作用，而不仅仅是在数据收集阶段。观察不仅应该用来回答研究问题，还可以用来识别它们。创新总是需要灵感，而拥有多样性的动物、植物和地质构造的自然世界，可以提供灵感。我们不但要在课堂上学习、看书、看视频学习知识，更要到户外，多观察大自然及四周的事物，既可以培养我们对科学的兴趣，又可以欣赏大自然的美丽，或许下一个大发明，可能就是用你的眼睛去发现出来。

小思考，大智慧

1. 你还可以举出一些例子，科学家利用了他们的观察力，从而发现更多新事物吗？

2. 疫苗如何提高我们的免疫力？

参考答案

1. 例如︰艾萨克．牛顿（Sir Isaac Newton，1643-1727）︰他观察到苹果从树上掉落的现象，并推断出物体之间存在着一种引力。这发现为他提供了进一步研究和发展出「万有引力定律」的基础。

威理博．斯涅尔（Willebrord Snellius，1580-1626）︰他观察到光在不同介质中传播时会产生折射和反射现象，从而揭示了光的传播规律和光学原理。

弗朗西斯．哈利．康普顿．克里克（Francis Harry Compton Crick，1916-2004）和詹姆斯．沃森（James Watson，1928-）︰他们观察到X射线衍射图像，并从中推测出DNA分子的双螺旋结构。这发现对于理解遗传讯息的传递和DNA的功能至关重要。2. 因为大多数疫苗内有被削弱或杀死的病原体，所以接种疫苗时，我们的免疫系统会辨识这些病原体，并开始产生抗体来对抗它们。这样，若再遇到相同病原体，我们的免疫系统就已学会如何对抗它，这就是为何疫苗可提高我们的免疫力。

本栏逢周四刊登，由教育评议会邀请资深中小学老师、校长及大学讲师撰稿，旨在为学生提供多元化的STEAM学习材料，引发学生探求知识的兴趣，将学习融入生活，培养学生的世界观、敏锐的触觉、积极学习的态度。

文：中华基督教会基湾小学（爱蝶湾）副校长郭宇田、中华基督教会基湾小学（爱蝶湾）电脑科科主任何松享

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