CPS Program Ⅳ｜力邁學(xué)子帶你玩轉(zhuǎn)橡皮筋，多種設(shè)計驅(qū)動小車

　　CPS Program

　　設(shè)計驅(qū)動小車

　　力邁CPS課融數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物……多學(xué)科于一體，自帶一種神秘的科學(xué)光譜，吸引同學(xué)們樂在其中，流連忘返。當(dāng)CPS的光譜照到“羅馬宴會”時，呈現(xiàn)出的是金色的光，同學(xué)們還原了古羅馬時期的風(fēng)貌;當(dāng)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(xué)們見證了酸堿中和時的變化之美;當(dāng)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(lǐng)同學(xué)們，

　　穿越到了中世紀(jì)，

　　體驗了一把人類做出第一輛小車時的驚喜。

　　科學(xué)綜合實踐學(xué)分挑戰(zhàn)課

　　CPS Program

　　為了提高學(xué)生的個人能力、社會歸屬感和成就感，經(jīng)過精心的準(zhǔn)備，力邁高中本學(xué)期新開設(shè)了科學(xué)綜合實踐學(xué)分挑戰(zhàn)課這門課程。

　　科學(xué)綜合實踐學(xué)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(xué)自然科學(xué)研究中心合作研發(fā)設(shè)計，幫助學(xué)習(xí)者學(xué)GCSE的科學(xué)項目，同時激發(fā)他們對于自然科學(xué)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(xué)、物理、化學(xué)、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。”

　　同學(xué)們七嘴八舌，對周老師提出的任務(wù)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(xué)們看，而是讓同學(xué)們展開想象，天馬行空，激活思維的火花，做一個自己動手設(shè)計的小車。“你們可以向家人、同學(xué)、老師請教，”周老師鼓勵同學(xué)們。

　　隨著項目的推進，同學(xué)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(xué)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(yán)格遵循CPS Program課的學(xué)習(xí)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?？此瓶量檀舭宓膶嶒灢襟E，背后凝聚的卻是嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)精神。

　　同學(xué)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(shè)計驅(qū)動小車

　　同學(xué)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(xué)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(xué)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(xué)們觀察一些現(xiàn)象：呼嘯的狂風(fēng)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(xué)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(xué)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(xué)的證據(jù)。

　　同學(xué)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(xué)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(xué)干脆跑到高年級去請教有經(jīng)驗的同學(xué)。

　　漸漸地，周老師看到，有的學(xué)生顯示出探索的毅力，有的學(xué)生不怕麻煩，一遍一遍地修改設(shè)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(fēng)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(shè)計得到了同學(xué)們的稱贊。

　　第四組同學(xué)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(xué)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(guān)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(xué)生們的作品?

　　周老師特意設(shè)計了一套評判標(biāo)準(zhǔn)：

　　同學(xué)們在設(shè)計作品前已對標(biāo)準(zhǔn)了然于胸，如何將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為具有不同權(quán)重的分?jǐn)?shù)，并進行比較呢?這個環(huán)節(jié)特別考驗同學(xué)們的數(shù)學(xué)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(xué)們的心也飛揚起來了。在一次次的CPS課上，同學(xué)們不僅了解到現(xiàn)象背后蘊含的科學(xué)原理，還迸發(fā)出強烈的探究欲望。關(guān)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(xué)們帶來更多精彩的發(fā)現(xiàn)，耀眼的光芒!

　　·END·