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走进IB-G4实验室

发布时间:2018年05月31日点击数: 279 次

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      在上一次的科技节报道中,我们分享了国际部学子在科技摄影大赛中的精彩作品,展示了一张张普通照片所隐藏的科学真理。今天,国际部朱芷萱同学将分享她在国际部科技节中参与G4跨学科实验的经历、体会。

 

 

在G4试验期间,

你可能会听到这样的对话:

 

“快去食堂提一桶米饭回来!”

“不要吃,那是我用来做实验的瓜子!”

“为什么我的平菇还没长出来?”

“我的淤泥呢?谁倒了我专门挖来的淤泥?”

  ……

 

      如果听到了,千万别惊讶,这些都是我们为G4实验准备的材料。Group 4 Project,简称G4,也称为第四学科组科学项目研究性试验。是IB国际课程中科学实验类学科的一大特色项目。

 

      擅长不同学科领域的学生将组合成一个小组,并融合物理、化学、生物三个学科的知识去探索同一个主题,进行研究性实验。

 

      每个小组独立设计实验,并用一整天时间进行实验操作,最后再以课题报告的形式展示实验成果。

 

 

我们的G4实验

Group 4 Project

 

      今年,G4的探索主题是New Energy Source and Future (新能源和未来)。同学们组合成了12个实验小组,通过头脑风暴,12个小组设计出了12个不同的实验。大家的实验原料更是出人意料,苔藓、海藻、米饭、淤泥、盆栽……这些平常毫不起眼的物品,都可以成为实验对象。

 

      我所在的小组准备的实验材料是米饭,我们打算研究Seebeck Effect(塞贝克效应,简单来讲就是因两种导体的温度差异而引起两种物质间的电压差后产生的热电现象)。我们打算用米饭发酵来放热,用硝酸铵溶解降温的特点来创造低温,两者之间的电压差可以产生电流。

 

      如果电流顺利通过电流表,就能验证实验是成功的。整个实验需要同时运用到生物、物理和化学知识。从设计实验到实际操作,整个实验过程都是由我们自己DIY的。我们买了PVC板、金属片、强力粘胶等实验原材料,亲自动手制作容器和发电器,并组装各零件。还有一部分实验原材料则是通过就地取材而得,比如用来提供碳水化合物的米饭就是学校食堂“赞助”的。

 

 

      非常幸运我们的实验没有遇到过多的障碍,但其实在实验的每一步中都有很多的不确定性。我们并不确定自己粘合的容器密闭性是否够好;也不确保米饭发酵是否能达到我们想要的温度……最后,的确有电流通过,但电流极小,也不稳定。

 

      虽然实验现象没有我们预期的明显,但我们仍然感到高兴。如果以前有人告诉我米饭也可以发电,我是绝对不会相信的,但通过我自己的亲自实验,才发现原来很多“不可能”,都有可能变为现实。虽然今天的我们不可能真的用米饭去大规模地转换电能,但焉知未来不会有替代米饭的物质呢?

 

      G4跨学科实验最重要的意义,不在于实验成功与否,不在于实验本身的复杂性,而在于探索过程中的反思与总结,在于跨学科的思维能力,以及实验过程中的团队协作。

 

跨学科思维

Group 4 Project

 

      跨学科学习是一个很奇妙的学习方法,它把原本属于不同领域的知识联系在一起,让我对知识有更好的运用,对事物有更宏观的认识。在G4实验中,没有哪位小组成员是同时选修了生化物三门学科的,但跨学科的思维,让我们即使面对不熟悉的领域,也能运用已有的知识去理解、融合。

 

      这样的跨学科融合其实体现在我们和IB相处的每一天——化学课上学习酸碱时,老师鼓励我们去探究嗜极生物的生存方式;英语课上讨论艾滋病时,我会尝试用在经济课上学到的知识来推测艾滋病给国家带来的经济影响,用生物学的基本知识来解释为什么HIV病毒难以攻克......所以,学科与学科之间是融汇贯通的,这是G4实验的核心意义,也是IB学习模式的精髓。

 

▲有的小组尝试用小球藻提油制作新能源

 

团队合作

Group 4 Project

 

      每个人的知识面和能力都是有限的,跨学科的思维可以让一个人的思维网更广阔,而团队合作则往往带来更大的力量。在讨论阶段时,我们每个同学就自己选的科目和擅长的科目各抒己见。我们会互相质疑,提出疑问,也会互相解答,并一起找到三个学科的交叉点。在实验阶段时,我们每个人主要负责自己擅长的领域内的工作。这样的合作模式不仅扬长避短,而且高效地发挥了每个人的价值。

 

 

实验课题汇报

Group 4 Project

 

      当实验结束后,每个小组都对自己的实验做了汇报展示。聆听其他小组的汇报后,我们发现:同样的主题,12个小组,设计出了12种不同的实验,创造了12种可能。整场实验展示可谓“脑洞盛宴”!

 

▲实验后的汇报分享

 

▲有的小组尝试用生物发酵产生高温,然后利用温差发电

 

▲有的小组尝试用淤泥中的微生物发电

 

      在汇报中,大家反思了各自实验的优劣之处,并提出可行的完善方案。在将文字理论转化为现实的过程中,我们磕磕碰碰,既有惊人之笔,也有拙劣之处。我们深刻体会到了,实验过程中锻炼的跨学科思维、团队合作能力、动手能力,以及实验后的反思与总结,才是G4的真正价值所在。

 

 

2018树德国际部科技节之科创大赛

作品征集中…

 

      用科学改变世界,听起来好像是科学家们的专利,但我们高中生通过自身努力,即使用简单的科学知识也可以做出一定的贡献,用科学让世界更美好!也许,一个不经意间的灵感,一个一闪而过的创意,就将在你的手中变成一个令人称赞的科技创新作品!快来挑战吧!

 

 

文 | 朱芷萱(国际部学生记者团记者)

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