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妙在其外,理在其中:精品校本课程之科技·创新·制作
2016-02-03 14:38:54 来源:
物理课人人都上过,简单的物理实验大家也都做过,但如何巧妙地运用物理、几何等书本原理,实现“鸡蛋撞地球”、“纸桥承重”、“水火箭”等生活中看起来匪夷所思的精彩实验,就是一门技术活了。
物理课人人都上过,简单的物理实验大家也都做过,但如何巧妙地运用物理、几何等书本原理,实现“鸡蛋撞地球”、“纸桥承重”、“水火箭”等生活中看起来匪夷所思的精彩实验,就是一门技术活了。而更加高层次的发明创造则需要结合科学原理和生活经验,不是简单的理科成绩好、考分高就能做到的。做到上面这些,就需要在“科技·创新·制作”课堂上认真学习一番了。
“科技·创新·制作”是德胜学校物理系的精品课程,首度开设于2014年。是一门以“青少年科技创新大赛”为主线,各种科技制作活动为延续的项目合作型,科技类CCA课程。课程分为四大板块:创新理论,创新制作,实践活动和科技博览。同学们既学习创新理论,又有各种科技实践中学会探索,提高学生动手能力,为日后高中乃至大学阶段的自主创新制作做好准备。
在这门偏动手和实践的课程中,同学们需要在有限的素材和原料基础上,联系相关的物理学、数学、化学等知识和原理,充分发挥自己的想象力和创意思维,实现生活中看起来不可思议的实验现象。
课堂上,老师在讲解
在这个实验中,要求将一枚普通生鸡蛋由高楼上释放掉到水泥地面上,在蛋壳不破裂的前提下,下落时间越短,得分最高,得分最高者为胜。鸡蛋本身不能经物理或化学方法处理。
同学们在讨论方案
紧张制作中
在方案设计过程中,同学们需要从速度、受力面积和冲击时间三方面考虑鸡蛋为什么会破损,然后将想法体现在结构设计和材料运用中。
最终成果
完成后的作品将在学校生活大楼进行投放实验,按照规则释放楼层越高,成绩越好;同一楼层释放,下落时间越短成绩越好。而一旦鸡蛋破裂则成绩为零。
在这项有趣的实验中,同学们需要将所学到的科学知识加以运用,解决实际问题,并在分析解决问题的过程中培养创新能力。
纸桥规格
在这个实验中,同学们需要利用8张A4纸、胶水、剪刀、铅笔、直尺等材料搭桥,同时不使用除A4纸以外的任何材料,如细绳,透明胶等进行辅助。最后测试中,将在纸桥最大跨度中间桥面放置重物,成绩以所能承载的最大重量计算。
制作中
承重大比拼
水火箭
吸管造塔
飞针绝技
参加本次青少年科技创新大赛是本课程的重要目标之一。在课堂上学习创新理论后,老师会引导学生进行选题、演讲选拔等活动,进而确定创新项目,为参加创新大赛做好准备。同时,通过参加创新大赛,让学生掌握科学的创新发明研究的步骤。
硕果累累
中国人口逐渐步入老龄化阶段,越来越多行动不便的老人需要手杖助力行走。而传统的普通手杖只有物理支撑的功能,满足不了关爱现代老年人的日常需求,更加重要的是:万一行动不便的老人由于身体或其他原因突然摔倒而又不能被及时地发现并对其及时抢救,就会错过抢救的黄金时间而导致严重后果。为了不让更多悲剧发生,德胜学校黄煜东同学决定设计制作一款“老人爱心手杖”。
爱心手杖原型
这款手杖看似简单,却可以实现很多非常实用的功能。据发明者黄煜东同学介绍,老人爱心手杖可以实现:
实用度爆表的贴心设计
实现方法:将LED手电筒加装在手柄下方。
2、被动发出声响警报
实现方法:利用两个角度开关连接电池和发声元件发光元件,当角度开关接通后(即手杖倾倒时,角度开关里的滚珠接通电路)发声元件和发光元件就会运作发出警报。
3、手动发出声响警报
实现方法:用一个按钮开关来连接电池与发声元件与发光元件。
4、定时药盒
实现方法:把一个定时药盒装上电池粘贴在主干上。
录放模块(左)与外接示意图(右)
这种特别的调味盒,在设计方面,有两个要点。第一是如何让调味盒发出所需的声音。为此,两位同学选择了常见的录音元件——ISD1820录放模块,在外接3V电源,按键,喇叭和话筒即可使用。
具备录音功能的玩具公仔
而另一点则是如何让改装后调味盒变得美观。同学们巧妙地将录音元件隐藏在玩具公仔里面,而录音开关和复读开关分别接在公仔的左右手中。使得调味盒更具装饰价值,使用起来更加有趣。
使用前,只需要持续按着公仔左手,看见公仔额头红灯亮起即可开始录音。录音完毕后放开有“B-B-”两声表示录音已经成功。而在使用时,按公仔右手,就能播出录制的声音。
广东近些年登革热疫情较为严重,而陈文波同学研发的驱蚊拖鞋主要是为了起到驱蚊防虫的效果。
驱蚊拖鞋
其主要原理是将两只拖鞋的脚后跟部位各自掏空,将空心的塑料气垫镶嵌入其中。气垫上安有一小孔洞,气垫内放有驱蚊香料或驱蚊的胶状物。当人穿着拖鞋是,脚的重量会挤压塑料气垫,使有驱蚊效果的气体挤出,从而拥有驱蚊能力。
这项设计的亮点是根据蚊子爱叮脚的特性,将拖鞋与驱蚊剂结合在一起,运用空气压缩原理排气驱蚊。而改进后的驱蚊气垫还可以进行更换。
参观大学生工业设计大赛作品展
不难发现,同学们的实验和创造发明,不仅灵活运用了课堂上所学的科学原理,更具有浓厚的生活气息。
课程任课老师杨元说:“科技创新制作需要仔细观察身边事物,同学们需要具有关心环保问题、关心弱势群体的情感。例如有声调味盒这项发明,就是本着人文关怀的精神,解决了视力不好的老年人,乃至盲人在炒菜时不易分清调料的问题,给他们的生活带来更多的便利。他们只需轻轻一按,就能通过语音分辨出调料。”
“此外,制作过程常常碰到许多困难,这又需要坚忍不拔,愈挫愈奋的态度;而诸多的科技制作活动和创新理论的学习,对培养积极、科学的人生观、价值观有着重要的作用。如果说传统课堂最突出的是知识与技能,那么本课程最突出的就是情感、态度和价值观。”杨老师说。