“求进”视线 | 专家点赞！跨学科探秘“人工肾”
近日，在第七批省教育科学规划精品课题研究启动会暨“课题进课堂”区域研究课展示活动中，由钮明华、顾琦、储开桂三位老师联合开设的融合课《“人工肾”探秘——渗透和反渗透原理的应用》，获得了与会专家和各地代表的高度赞扬，今天就让我们一起再来欣赏这节课。
一
课程简介
“人工肾”是当前生物领域的一个前沿项目，对于减轻尿毒症病人普通“血透”的困难和不足有积极的现实意义。无锡一中跨学科教学项目组以“人工肾”为主题，指向生活领域的真实问题，设计理化生融合课。具体来说，运用生物学中“渗透”原理，初步设计“人工肾”模型，从大概念“能量”的角度，通过物理、化学、生物以及跨学科综合探究实验开展“人工肾”模型原理深究，运用“反渗透”原理优化改良“人工肾”模型，培养学生实践操作能力、科学探究方法、质疑精神、社会责任等综合素养。
二
任课教师如是说
本节课以生物学现象为引入，综合生物、物理、化学学科知识及学科思维来尝试解决生活中的实际问题。具体来说，是通过物理、化学能量守恒和相互转化的学科思维意识，加上逆向思维推导出反渗透作用，为解决尿毒症患者在透析时花费时间长和透析液用量大的困难提供设计方案。生物学科起到的作用是通过提出实际问题（困难），引导学生学习、思考、实践、解决问题，而物理、化学成为这个过程中重要的手段和工具。同时，三门学科在实验教学、科学意识与思维方面也有着许多共性，这使得三科融合顺理成章。
在这节课的设计中，物理学科承担的角色主要是从能量守恒和能量转化的角度，引导学生通过科学实验来探究“渗透”与“反渗透”的相关规律。其中“渗透释放能量”经历了一个典型的探究过程：“发现渗透过程中重力势能增加（发现问题）”→“能量是凭空产生的吗（提出质疑）”→“这是个能量转化的过程，应该还有其他转化方式（猜想和假设）”→“水和酒精混合放热实验与浓差电池能产生电流（实验验证）”；而“反渗透释放能量”则是探究过程的进一步深入：“提供能量给液体加压可能会实现反渗透（猜想和假设）”→“模拟血浆分离实验（实验验证）”，尽管第二次探究的环节并不完整，但是仍然具备了探究的核心要素。两次探究过程也都重点体现了高中物理学科对科学思维的要求。
在这节课的科学探究活动中，如何证明“渗透”过程中存在着能量变化，则可以通过化学学科知识来加以解释，即化学变化的本质特征是有新物质的生成并伴有能量变化。“渗透”的关键是半透膜两侧溶液存在浓度差，学生通过查阅资料、运用已学化学知识设计方案并反复实践，进而通过“浓差电池”实验活动证明渗透过程中的能量变化。模拟“人工肾”实验的关键之一是配置“模拟液”，并检测离心后内外管中蛋白质溶液和尿素溶液的浓度及变化。通过化学实验完成模拟液的配置、排除了常规化学定性检测方法的可行性（成功率低），最终寻找到新的测定方法，从而完成了问题的解决。
三
专家教授这样评
这节课堂是真实的、自然的、有深度的、整体的。真实的，课堂的主题来自于生活情境中的真实问题；自然的，生物、物理、化学三位老师不是割裂的，内在知识也是自然融合在一起的；有深度的，学生都是像科学家一样在思考问题，像科学家一样在合作解决问题，像科学家一样在猜想着未来的发展；整体的，是在学校的整体设计和发展上融合，融入了跨学科关怀思维。
四
上课学生这样想
程子衿
本次物化生融合课堂，让我有机会接触到较为精密的仪器，如微量移液枪、离心管等。这些仪器与我们生物课上最近在学的PCR扩增技术有关，本次课是一次将所学知识运用到实际情境中的过程，通过真正的动手操作，不仅加深了我对课内知识的理解，更提高了我的动手实验能力。
韩志珺
这次三门学科的融合课加深了我对于“人工肾”中知识的理解，其原理与本质也更清晰地呈现在我们眼前。这也启发到了我，不同学科间的界限并没有我们想象得那么分明，学至深处，理自相通。另外，通过这节课，我也感受到了理化生基础学科的力量，这为我进入大学后的专业选择提供了指引。
王珂云
本节课我们以小组的形式针对一个问题开展探究实验。小组学习可以提升我们的学习效果，比如在原电池实验中，我们通过合作与沟通，顺利地完成了铝片的打磨，从而产生了明显的实验现象，这也让我意识到，合作是科学精神的重要组成。
许昊
在这节课上，我们并非直接学习高大上的理论知识，而是从生活中的实际问题出发，试图解决尿毒症患者的困扰。我们综合三门学科的知识，将看似复杂的透析机拆成了一个个简单的零部件。从提出问题，到设计实验并得出结论，这节课的每一个过程都比平时课程更加生动而具体，也让我明白了“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”。
