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永无止境的探索之旅 | G4科学集市

发布时间:2019-06-28 10:28:25 点击:225

6月27日,以“合作 探究 创新”为主旨,汇佳2019年“G4科学集市”在宴会厅隆重举行。

 

今年的活动围绕“快递”主题展开,14组来自11年级的学生从科学角度出发,希望用科研成果唤醒社会对快递过程中问题的关注,并且提出可行的解决方案,让世界变得更加美好。




什么是汇佳的科学集市


在IBDP的分类中,包括生物、化学和物理在内的科学学科属于第四学科组。汇佳科学集市是学生在第四学科组科研项目中自主科研过程和成果的展示。第四学科组科研项目是一个小组合作活动,来自不同学科的学生组成小组,针对一个科学或技术课题展开研究,融入跨学科的概念,以实现第四学科组的一个教学目标:增强学生对科学学科之间关系的理解,并了解科学对其他领域的影响。

 

第四学科组项目旨在引导学生体会科技对环境、社会和伦理道德等因素产生的深远影响,同时也通过研究过程使得学生体会到科学研究的局限性,例如缺乏恰当的数据或者资料等。这个项目,注重学科间的合作。相比较最终的产品或者结果,项目更为注重学生对科学研究过程的体会。

 

举办科学集市是汇佳高中部的例行传统,旨在激发学生对科学的好奇心和求知欲,鼓励自主探究的科学精神,以及培养专业、严谨的科学思维能力。



在今年的集市上,学生们带来了丰富的探究话题和探究成果,贯穿快递服务的各个环节。例如“变废为宝:从龙虾壳到可再生塑料”;“对比研究从石油中提取的发动机润滑油和生物提取润滑油的性能”;“利用‘哥德堡机械’组建立体化生产-运输链,降低人力包装成本”等等。

 

在短短两个月的时间里,从自主选题到设定研究方案,从开展实验到得出结论,它们遵循严格的科研流程,最终交出了一份令人满意的答卷。这与平日里培养的探究能力和科学素养紧密相关。


像冒险家一样去探索


无论是科学集市,还是日常的科学课程,汇佳都鼓励孩子像冒险家一样,选取自己感兴趣的问题,勇敢去探索真理的新大陆。

 

“科学知识只是教学的一小部分。我们更加注重培养学生从现实生活中独立发现问题、解决问题的能力,更加珍视这一份宝贵的好奇心与求知欲。“DP协调员阮老师如是说。


本次集市上,孩子们选题的创意是最大亮点。

 

有的组研究可以降解塑料的小虫子,力图借助自然界的力量消化垃圾;

有的组尝试将红茶菌(Kombucha)形成的细菌纤维素 (Bacterial Cellulose)作为材料,制作了可生物降解的外卖餐盒;

有的组探究火车自行减速的机制,期望制作出未来的刹车系统来降低风险;……


即使有深奥的学术名词,我们也可以看出每一组都在用科学的力量解决现实生活中的问题,而这正是汇佳一贯鼓励和支持的方向。


本次集市上的14组主题全部由学生自主选择。他们将平日里的观察、思考与知识相结合,力求以一己之力为改善地球做出贡献。


像科学家一样去实践


科学是严谨的,每个实验、结论都需要经过缜密的研究和推理,容不得一丝马虎,这需要学生拥有独立、自主的科研能力。


一个完整的科研过程包括什么?

 

查阅文献:参考几十篇文献,来了解探究主题的背景知识和发展历程;

设计实验方案:确定变量分析、安全因素、实验过程;

执行实验方案:以科学、严谨的步骤执行,不断修正操作流程,并得出可靠的结论

反思和发展:在实验结束以后,对整个实验过程进行反思,反思亮点和不足,同时对该领域可能的进一步研究给出建议。


本次集市上,我们所看到的每一组成果都由以上科研步骤而来。期间,他们面临着诸多困难和挑战,却一一克服。


有的组在第一个星期实验收集的两百多个数据都用不了,需要重头再来;

有的组不断尝试醋酸和甲壳素的量和醋酸的浓度,几十遍后才得到满意的效果;……




而这只是平日研究学习的一个缩影。在IBDP的科学学科,每个学生都需要完成12页的个人研究项目(individual investigation)和4000字的IB拓展论文(extended essay)。它们要求学生独立遵循以上步骤完成实验,并呈现出一份全英文的、详实专业的科研报告。

 

这份报告涵盖背景介绍(introduction)、实验方法和安全因素(methodology and safety issue)、数据分析(data analysis)、实验结论(conclusion)、评价和展望(evaluation and expansion)几个部分,所要求的能力超越了普通中学生的水平,为大学研究打下良好的基础。




在汇佳的实验室中,我们经常能看到孩子忙碌的身影。


他们使用紫外可见分光光度计,通过精确调整波长寻找溶液最大吸收峰,并以此监测化学反应进程,求算速率方程;

他们使用PCR扩增仪扩增目的DNA片段,用凝胶电泳法进行DNA片段的鉴定;

他们配合运动传感器、力学传感器、加速度传感器等,获得大量数据和精确图像,探索物体的运动规律;……




在这些日常的探究实验中,知识学习的过程真正源自于孩子们的课堂研究成果。而在此过程中,他们的科研能力和学术水平也在逐步提高。无论是探究步骤还是探究报告,都与国外大学要求逐渐靠近,帮助他们未来能够与大学科研课程无缝对接。



像全能者一样去思考


学科是分隔的,但世界的运作是整体的。我们希望培养出的学生,具有跨学科的思考和运用能力,并非只懂得零散的知识碎片。这种交叉合作不仅存在于科学领域的三个学科之间,更是延展到科学学科之外,在尝试中不断碰撞着火花。

 

这个教学理念贯穿于每节课和每次活动当中。

 

例如在探究臭氧层破坏时,学生既从科学角度分析臭氧和氧气相互转化过程以及含氯物质对其破坏的过程,了解含氯制冷剂的两面性,也从经济学角度分析臭氧层破坏的经济负外部性;


在学习分子极性的过程中,学生会自然联系到物理中讲解的矢量,数学中讲解的向量的概念,从而对科学的相通性和数学的基础性价值有更为深入的认知。

 

而此次G4科学集市,是与IBDP三大科学学科之间,以及科学与艺术的一次完美融合:鼓励学生充分运用艺术表现手法和呈现方式,将深奥、复杂的科学理论简单易懂地展示给观众。




展板整体的主题为中国餐馆,这也恰恰与我们的研究主题“厨余(小龙虾)回收利用”相结合在一起,相互映衬。我们为了让视觉更有效果,设计了对联和繁体字表示小龙虾餐馆。


另外,使用龙虾壳制成塑料这个主题本身就很创新,新型的环保材料对于艺术领域的创作也是非常有帮助的。”

——最佳艺术奖获得者 第10组


这种思维模式,将对学生未来的大学生涯、甚至整个生活产生深远的影响。



爱因斯坦说,科学是永无止境的,它是一个永恒之谜。面对地球几十亿年的迭代演化,我们已知的太少,而未知的太多。在浩瀚的科学海洋面前,愿我们每个人永葆赤子之心,stay hungry,stay foolish。





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