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    CPS Program Ⅳ|力邁學子帶你玩轉橡皮筋,多種設計驅動小車

    2021-05 08

    CPS Program Ⅳ|力邁學子帶你玩轉橡皮筋,多種設計驅動小車(圖1)

    CPS Program Ⅳ|力邁學子帶你玩轉橡皮筋,多種設計驅動小車(圖2)

      CPS Program

      設計驅動小車

      力邁CPS課融數學、物理、化學、生物……多學科于一體,自帶一種神秘的科學光譜,吸引同學們樂在其中,流連忘返。當CPS的光譜照到“羅馬宴會”時,呈現出的是金色的光,同學們還原了古羅馬時期的風貌;當CPS的光譜照到“人體消化系統”時,呈現的是紫色漸變光,同學們見證了酸堿中和時的變化之美;當CPS的光譜照到樸拙的小車上時,呈現的什么樣的光芒呢?

    CPS Program Ⅳ|力邁學子帶你玩轉橡皮筋,多種設計驅動小車(圖3)

      上周,周老師帶領同學們,

      穿越到了中世紀,

      體驗了一把人類做出第一輛小車時的驚喜。

      科學綜合實踐學分挑戰課

      CPS Program

      為了提高學生的個人能力、社會歸屬感和成就感,經過精心的準備,力邁高中本學期新開設了科學綜合實踐學分挑戰課這門課程。

      科學綜合實踐學分挑戰課,簡稱CPS Program。該課程得到英國課程與資質委員會Ofqual官方認證,是ASDAN與謝菲爾德哈勒姆大學自然科學研究中心合作研發設計,幫助學習者學GCSE的科學項目,同時激發他們對于自然科學的好奇心。本課程包含6個循序漸漸、相對獨立的活動課題,包括數學、物理、化學、生物、運動、天體運動。

      而用橡皮筋自身產生的動能,為小車提供動力,則是力邁高中CPS Program的成員們,在第8-9周將要完成的課題。

      自從有文字記載以來,無數的先驅就開始夢想

      有朝一日能乘坐機械跑起來,飛起來……

      “什么?自己制作一輛小車,僅用橡皮筋就讓小車跑起來!這怎么可能?”

      “這真是開腦洞的想法?!?/p>

      同學們七嘴八舌,對周老師提出的任務表示不可思議,又激動萬分。

      周老師沒有像教授傳統課程一樣,特意找來現成的小車圖片讓同學們看,而是讓同學們展開想象,天馬行空,激活思維的火花,做一個自己動手設計的小車?!澳銈兛梢韵蚣胰?、同學、老師請教,”周老師鼓勵同學們。

      隨著項目的推進,同學們的腦洞越開越大,他們在野餐會上找來了一些廢棄物:塑料瓶、易拉罐、雪糕棍、蠟燭、石頭、木板……還搜集來了曲別針、訂書機、家里廢棄的舊唱片、紐扣……同學們前前后后找來幾十種材料,天知道這里面有沒有能用上的東西。橡皮筋,大家找來的粗的、細的、寬的、窄的都有好幾十根。

      調查、探索、繪圖、修改、制作、再修改……每一步都嚴格遵循CPS Program課的學習步驟,記錄在技能表格上。每個環節結束,小組總結、反思,記錄在實驗紙上??此瓶量檀舭宓膶嶒灢襟E,背后凝聚的卻是嚴謹求實的科學精神。

      同學們做出了一個個奇形怪狀的車,這大概就是歷史上最早出現的小車雛形吧!

    CPS Program Ⅳ|力邁學子帶你玩轉橡皮筋,多種設計驅動小車(圖4)

      CPS Program

      設計驅動小車

      同學們面臨的另一挑戰是:怎樣利用橡皮筋讓小車跑起來呢?

      一開始,有幾個同學們的想法跑偏了。他們以為利用橡皮筋發動小車跑起來,就像打彈弓一樣,皮筋狠狠地彈一下,小車就能快速地跑起來。

    CPS Program Ⅳ|力邁學子帶你玩轉橡皮筋,多種設計驅動小車(圖5)

      周老師趕緊把同學們“拽”回來,是要小車在橡皮筋的驅動下自行運動,如果是利用橡皮筋自身的勢能,小車如何跑起來呢?周老師讓同學們觀察一些現象:呼嘯的狂風將大樹連根拔起,奔騰的江水驅動水輪轉動,踢飛的足球把玻璃打碎…… 這些都是什么能量呢?勢能、動能、熱能……

      周老師指出,這些運動的物體都具有能量,那么,小車或其他物體在運動的情況下有能量嗎?如何把橡皮筋積蓄的彈性能量轉化為使小車運動的動能呢?

      能量守恒與轉化定律:也叫能量守恒和轉換定律,自然科學中最重要的一條普遍規律,它可表述為在自然現象中能量不能創造,也不能消滅,而只能在總數值不變的原則下,由一種形式轉變為另一種形式,或由一物體轉給另一物體。能量守恒和轉化定律的發現,使哲學上運動不滅原理以及運動形式相互轉化原理獲得了自然科學的證據。

      同學們來了精神,各個小組行動起來,思考如何利用橡皮筋本身積蓄的力量帶動小車跑起來。

    CPS Program Ⅳ|力邁學子帶你玩轉橡皮筋,多種設計驅動小車(圖6)

      同學們一下課就聚集在一起討論,吃飯的時候還在為車輪材料用蠟燭還是金屬片爭執不休。有的同學干脆跑到高年級去請教有經驗的同學。

      漸漸地,周老師看到,有的學生顯示出探索的毅力,有的學生不怕麻煩,一遍一遍地修改設計方案,有的小組出現了問題,一起找解決辦法……

    CPS Program Ⅳ|力邁學子帶你玩轉橡皮筋,多種設計驅動小車(圖7)

      第一組,僅用塑料瓶和電池做出的小車跑得最遠,足足跑了7米遠,令人出乎意料。

      周老師最看好的是第二小組,他們在小車上加了一個螺旋槳,利用風能,讓小車跑起來了。

      第三組雖然跑得不是很遠,但是車身更像是一輛車的雛形,設計得到了同學們的稱贊。

      第四組同學們的想法特別奇妙,用蠟燭做輪子,實驗證明小車著地時減少了摩擦力,跑起來更順暢,也取得了4.67米的好成績。

      伴隨著興奮、雀躍,同學們陷入了沉思:為什么有的小車跑得快,有的慢?還可以如何改進?經過激烈的討論,大家得出了結論:小車的速度跟小車的質量、體積,還有運動方式都有關系。

    CPS Program Ⅳ|力邁學子帶你玩轉橡皮筋,多種設計驅動小車(圖8)

      周老師不無感慨地說:“興趣是最好的老師,興趣最濃的一組,實驗結果最好?!?/p>

      如何評判學生們的作品?

      周老師特意設計了一套評判標準:

    CPS Program Ⅳ|力邁學子帶你玩轉橡皮筋,多種設計驅動小車(圖9)

      同學們在設計作品前已對標準了然于胸,如何將原始數據轉化為具有不同權重的分數,并進行比較呢?這個環節特別考驗同學們的數學分析和計算能力。

      最終Reach小組拿到了最高分。

    CPS Program Ⅳ|力邁學子帶你玩轉橡皮筋,多種設計驅動小車(圖10)

      小車跑起來了,同學們的心也飛揚起來了。在一次次的CPS課上,同學們不僅了解到現象背后蘊含的科學原理,還迸發出強烈的探究欲望。關于天空、大海、隕石、恒星……的答案,就藏在永不止息的發現之旅中。期待CPS課給同學們帶來更多精彩的發現,耀眼的光芒!

      ·END·

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