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Group 4 Project 科学实验探究 | 夏天,让我们一起来“玩”水吧!

Group 4 Project (第四学科组科学探究项目)是一个所有DP学生都必须参与的跨学科合作项目,也是IB课程科学学科的一个特色项目。这个项目是通过将不同自然科学学科(物理、化学、生物及环境)的同学集合在一个个3-4人小组里,在科学学科老师的监督和指导之下,融合这些学科的知识,把和共同主题相关的科学知识或理论应用到实践当中去(可以是动手实验也可以是已有数据处理),最后再以课题报告或者展览等方式展示实验结果。

 

Group 4 Project是一个注重过程多过于结果的项目,希望学生在实践过程中培养他们的沟通合作能力(包括但不限于数据搜集,整理信息,通过文字、电子作品、或者演讲形式沟通),对周围社区甚至整个世界的关怀,对科技使用伦理问题的觉醒,以及加深他们对科学原理与其他知识领域的之间关系的理解。

 

每一次的Group 4 Project都会有一个主题,孩子们根据主题选择一个自己感兴趣的方向应用所学。今年我们学校的主题是“水”,IB1801班的孩子们分成了3个小组,每个小组通过头脑风暴,选择一个与水有关的论题,并加以论证。下面是每个组的成果展示。

为了检测不同种用水的水质,一个G4小组使用一个简易水质检测组合套测试了教学楼饮水机、宿舍楼饮水机、自来水、乐百氏纯净桶装水、农夫山泉、昆仑山矿泉水的不同指标(重金属,TDS固体总溶解量, pH,硬度,水活性,钙镁离子,硝酸物及残氯)。

从所检测的指标来看,学校饮水机的水质是合格的,乐百氏纯净桶装水真的非常纯净,昆仑山矿泉水的对矿物质的补充会有非常有效。

 

毛巾是我们日常生活中必不可少的物品,而吸水性是衡量毛巾质量的一项重要指标。在市面上种类繁多的毛巾中,我们可以根据什么来选择毛巾呢?一个G4小组买了不同材质(全棉,竹纤维,20%锦纶&80%涤纶)和都是全棉但是不同织法(色织,割绒,缎档,赛络纺,无捻纱)的毛巾,通过裁减出相同面积的小块浸入水槽里,测量毛巾浸入前和浸入移走后水槽的质量差,来得到每种毛巾的吸水率。

通过测试,孩子们发现在上述的材料和织法中,材质全棉、织法割绒的毛巾吸水性是最好的。所以大家以后在买毛巾的时候,可以通过检查标签里成分和织法来选择合适的毛巾。

 

非牛顿流体是指不满足牛顿黏性实验定律的流体,即其剪应力与剪切应变率之间不是线性关系的流体。非牛顿流体轻轻地触碰就像水一样,如果突然受到较大的力,就会硬化,然后再回复原样,简单来说是“遇强则强,遇弱则弱”,如下图所示。这个G4小组想探索非牛顿流体应用在减速带和防弹衣的可能性,所以想测试非牛顿流体的浓度和物体在非牛流体上反弹程度的关系。

▲ 上图来源于网络

这个G4小组用玉米淀粉和水配置了不同浓度的非牛顿流体,经历了好几次失败实验之后,通过测量从相同高度落下石头和小钢球反弹程度,发现淀粉和水是1:2.75的时候效果最好,但是1:3的时候反而会失败。

虽然每个小组的探索结果还不够完善,还有很多方面需要补充。但是Group 4 Project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,在于对周围社区的关怀,以及实验过程中的团队协作和沟通能力。这是Group 4 Project实验的核心意义,也是IB学习模式的精髓。