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CPS Program
設計驅(qū)動小車
力邁CPS課融數(shù)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(xiàn)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(tǒng)”時，呈現(xiàn)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(xiàn)的什么樣的光芒呢?
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(zhàn)課
CPS Program
為了提高學生的個人能力、社會歸屬感和成就感，經(jīng)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(zhàn)課這門課程。
科學綜合實踐學分挑戰(zhàn)課，簡稱CPS Program。該課程得到英國課程與資質(zhì)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(fā)設計，幫助學習者學GCSE的科學項目，同時激發(fā)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(shù)學、物理、化學、生物、運動、天體運動。
而用橡皮筋自身產(chǎn)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(shù)的先驅(qū)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(tǒng)課程一樣，特意找來現(xiàn)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(diào)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(huán)節(jié)結(jié)束，小組總結(jié)、反思，記錄在實驗紙上。看似苛刻呆板的實驗步驟，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(xiàn)的小車雛形吧!
CPS Program
設計驅(qū)動小車
同學們面臨的另一挑戰(zhàn)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(fā)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。
周老師趕緊把同學們“拽”回來，是要小車在橡皮筋的驅(qū)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(xiàn)象：呼嘯的狂風將大樹連根拔起，奔騰的江水驅(qū)動水輪轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化為使小車運動的動能呢?
能量守恒與轉(zhuǎn)化定律：也叫能量守恒和轉(zhuǎn)換定律，自然科學中最重要的一條普遍規(guī)律，它可表述為在自然現(xiàn)象中能量不能創(chuàng)造，也不能消滅，而只能在總數(shù)值不變的原則下，由一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式，或由一物體轉(zhuǎn)給另一物體。能量守恒和轉(zhuǎn)化定律的發(fā)現(xiàn)，使哲學上運動不滅原理以及運動形式相互轉(zhuǎn)化原理獲得了自然科學的證據(jù)。
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。
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(zhí)不休。有的同學干脆跑到高年級去請教有經(jīng)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(xiàn)了問題，一起找解決辦法……
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(jīng)過激烈的討論，大家得出了結(jié)論：小車的速度跟小車的質(zhì)量、體積，還有運動方式都有關系。
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(jié)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：
同學們在設計作品前已對標準了然于胸，如何將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為具有不同權重的分數(shù)，并進行比較呢?這個環(huán)節(jié)特別考驗同學們的數(shù)學分析和計算能力。
最終Reach小組拿到了最高分。
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(xiàn)象背后蘊含的科學原理，還迸發(fā)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(fā)現(xiàn)之旅中。期待CPS課給同學們帶來更多精彩的發(fā)現(xiàn)，耀眼的光芒!
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