科技手工簡(jiǎn)單小制作科技小制作簡(jiǎn)單又漂亮

前幾天用一個(gè)簡(jiǎn)單的塑料瓶做了一個(gè)水火箭，發(fā)射了一個(gè)L 空的視頻屏幕。如何用塑料瓶制作二次水火箭？這枚火箭背后隱藏著怎樣的科技教育理念？
【科技手工簡(jiǎn)單小制作科技小制作簡(jiǎn)單又漂亮】并圖/采訪人員通訊員/朱
圖形/陳永杰
“三，二，一！”隨著全校400多名師生齊聲倒計(jì)時(shí)，三枚水火箭同時(shí)發(fā)射，在天空中劃出一道美麗的弧線空。

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這是浙江安吉蘭潤(rùn)天使外國(guó)語(yǔ)實(shí)驗(yàn)學(xué)校水火箭比賽的精彩一幕。其中，一位科學(xué)老師在發(fā)射者和學(xué)生之間不斷檢查指導(dǎo)，確保比賽順利進(jìn)行。
這位老師是王銀，一位最近受歡迎的科學(xué)老師。目前在教一至四年級(jí)的理科班，也是四年級(jí)的班主任。
火星探測(cè)器-1著陸的那天，他在自己的視頻號(hào)“王”上發(fā)布了一段用塑料瓶做成的水火箭發(fā)射空的視頻。短短半天播放量突破1300萬(wàn)，被人民日?qǐng)?bào)、央視新聞等媒體轉(zhuǎn)載。
視頻中的火箭可以實(shí)現(xiàn)兩級(jí)分離，每一級(jí)都可以自動(dòng)打開(kāi)降落傘，讓箭體安全著陸。巧妙的設(shè)計(jì)引起了在場(chǎng)同學(xué)的歡呼，并在評(píng)論區(qū)引起了眾多網(wǎng)友的共鳴。
如何用塑料瓶制作二次水火箭？這枚火箭背后隱藏著怎樣的科技教育理念？近日，北京科技報(bào)采訪人員專程來(lái)到浙江安吉蘭潤(rùn)天使外國(guó)語(yǔ)實(shí)驗(yàn)學(xué)校，為大家揭秘網(wǎng)絡(luò)名人的“水火箭” 。

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第二級(jí)降落傘水火箭背后的“謎團(tuán)”
在學(xué)校的木工房里，各種材料和工具擺放整齊，工藝感和儀式感迎面而來(lái) 。這就是視頻中網(wǎng)絡(luò)名人水火箭“天使二號(hào)”誕生的地方。在談到設(shè)計(jì)這款水火箭的靈感時(shí)，王銀說(shuō)，一切都來(lái)自校本課程的主題實(shí)踐課。本課程每學(xué)期有一個(gè)主題，全校圍繞主題進(jìn)行跨學(xué)科、跨年級(jí)的綜合學(xué)習(xí) 。
“這學(xué)期正好趕上中國(guó)火星探測(cè)器-1的發(fā)射，所以學(xué)校制定了“Tai 空探索與人類文明”的主題，設(shè)置了“火星生存”“火箭運(yùn)輸”等科學(xué)課題。根據(jù)這個(gè)主題，我決定在科學(xué)手冊(cè)課上開(kāi)設(shè)水火箭課程，并設(shè)定了帶領(lǐng)學(xué)生制作兩級(jí)分離式水火箭的目標(biāo) 。”王銀說(shuō) 。
與單級(jí)水火箭相比，兩級(jí)分離水火箭的制造主要有兩大難點(diǎn):一是實(shí)現(xiàn)兩級(jí)的自動(dòng)分離，二是兩級(jí)火箭的自動(dòng)開(kāi)啟。
為了分離兩級(jí)火箭，王銀通過(guò)一段軟管、一段硬管和一個(gè)單向閥制造了一個(gè)特殊的分離器。當(dāng)兩級(jí)火箭密封對(duì)接時(shí)，氣體通過(guò)兩個(gè)管道和單向閥供給兩級(jí)火箭。火箭發(fā)射前，軟管受到高壓，內(nèi)部的硬管被緊緊“托住”，強(qiáng)大的摩擦力使一級(jí)箭和二級(jí)箭結(jié)合在一起。隨著火箭上升空，第一級(jí)箭內(nèi)壓力會(huì)隨著不斷漏水而降低。軟硬管之間的摩擦力不足以束縛上面的二級(jí)箭，二級(jí)箭會(huì)在后坐力的作用下脫離一級(jí)箭。

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“我們之所以選擇制造兩級(jí)分離式水火箭，是為了更模擬真實(shí)的火箭發(fā)射；另一方面，火箭分離后，二級(jí)火箭會(huì)因?yàn)橹亓繙p輕而以更大的速度前進(jìn)，學(xué)生在觀察后會(huì)對(duì)相關(guān)科學(xué)原理有更深刻的理解。”王銀說(shuō) 。
二級(jí)火箭的自動(dòng)開(kāi)傘是另一個(gè)難題。要抓住機(jī)會(huì)打開(kāi)降落傘，不能太早，也不能太晚。在嘗試了多種不同的方式后，王銀最終采用了最穩(wěn)定的“側(cè)開(kāi)傘”方案，通過(guò)玩具上的延時(shí)發(fā)條控制傘艙的開(kāi)啟，使得視頻中的二級(jí)火箭具備了開(kāi)傘功能。

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王銀表示，視頻中看到的水火箭并不是“完整版”，未來(lái)還會(huì)有更多的改進(jìn) 。“我們會(huì)根據(jù)不同的需求定制不同版本的水火箭。比如為了讓它飛得更遠(yuǎn)，可以改進(jìn)導(dǎo)軌和尾翼的設(shè)計(jì)；為了讓火箭垂直降落，我們將研發(fā)制造多傘火箭。先開(kāi)一把導(dǎo)傘，初步降低下降速度，再?gòu)捻敳看蜷_(kāi)大傘，這樣會(huì)使降落位置更準(zhǔn)確，使垂直降落成為可能。”
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鍛煉能力
讓孩子展示不同的自己。
據(jù)王銀介紹，本學(xué)期開(kāi)設(shè)了自己主導(dǎo)的科學(xué)手冊(cè)課程，目前仍在探索和完善中。因?yàn)橄嚓P(guān)的系統(tǒng)課程很少，他收集了國(guó)內(nèi)外的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合自己做手工的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，一步步設(shè)計(jì)了一套校本課程內(nèi)容。從使用最基本的工具，一直到做一些比較復(fù)雜的小設(shè)計(jì)和小發(fā)明，都可以鍛煉學(xué)生的綜合能力。

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談及開(kāi)設(shè)科學(xué)手工藝課程的原因，王銀承認(rèn)，他發(fā)現(xiàn)不同的學(xué)生在教學(xué)中接受不同類型信息的能力有很大的差異。有些學(xué)生對(duì)閱讀、聽(tīng)課等方式不夠敏感，缺乏學(xué)習(xí)效率，但往往動(dòng)手實(shí)踐能力強(qiáng)，從小到大都能舉一反三。開(kāi)設(shè)科學(xué)手冊(cè)課程為這些學(xué)生提供了一個(gè)差異化的學(xué)習(xí)平臺(tái) 。
王銀說(shuō)，他敏銳地捕捉到了這一點(diǎn)，因?yàn)樗麖男【褪且粋€(gè)熱愛(ài)動(dòng)手實(shí)踐的人，在動(dòng)手的過(guò)程中，他獲得了更多的感悟和經(jīng)驗(yàn)，甚至超過(guò)了課本上學(xué)到的東西。在學(xué)校的木工房里，王銀向采訪人員展示了他和學(xué)生們制作的作品，包括可以連續(xù)行進(jìn)數(shù)百米的手推車、可以特定方式打開(kāi)的風(fēng)琴盒、可以放大手機(jī)鏡頭焦距實(shí)現(xiàn)微距攝影的相機(jī)、相機(jī)輔助工具等。制作它們的初衷是為了個(gè)人興趣和教育意義。

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▲王銀制造的手機(jī)模具，放置手機(jī)即可實(shí)現(xiàn)微距拍攝(左)和微距拍攝(右) 。
“通過(guò)手工制作，我感受到了與自然的親密交流，所以我認(rèn)為這樣，會(huì)更有說(shuō)服力地引領(lǐng)學(xué)生感受和理解科學(xué)，能夠從心底激發(fā)學(xué)生對(duì)自然的好奇和探索。因此，雖然我的手工課以嚴(yán)格著稱，但它仍然很受同學(xué)們的歡迎。”王銀說(shuō) 。
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手工提升是綜合能力。
屬于“磨刀不誤砍柴”
但與學(xué)生的一致好評(píng)不同，目前部分家長(zhǎng)對(duì)科學(xué)手工課持觀望或猶豫態(tài)度，甚至有家長(zhǎng)擔(dān)心做手工的科學(xué)教育效率太低，難以把握重點(diǎn)，影響學(xué)習(xí)效率。對(duì)此，王銀表示，理科手工藝課并不像很多家長(zhǎng)想的那樣只是“玩”，而是實(shí)際上是為了培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的實(shí)踐能力和終身成長(zhǎng)，而不是單純學(xué)習(xí)課本知識(shí) 。
“比如我們之前設(shè)計(jì)了很多版本的水火箭的降落傘打開(kāi)方案。雖然理論上沒(méi)有問(wèn)題，但確實(shí)是具體到發(fā)射。由于火箭處于高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，在設(shè)計(jì)中會(huì)導(dǎo)致各種意想不到的情況。視頻中成功發(fā)射的背后可能有8-9枚破碎的火箭。這種克服困難的寶貴經(jīng)驗(yàn)，只有通過(guò)親身經(jīng)歷才能感受到。”王銀說(shuō)，“所以，手工課可以讓孩子進(jìn)入深度探索的狀態(tài)，自發(fā)地感受科學(xué)探索的過(guò)程，激發(fā)他們的原始能力，而不是浪費(fèi)時(shí)間。”
甚至在學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)方面，王銀也認(rèn)為參加科學(xué)手工課很有意義，屬于“磨刀不誤砍柴” 。通過(guò)課程中的動(dòng)手和觀察，大量的科學(xué)現(xiàn)象以情感的方式進(jìn)入了孩子的記憶。當(dāng)孩子進(jìn)入科學(xué)理論的學(xué)習(xí)時(shí)，速度會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)沒(méi)有親身經(jīng)歷過(guò)的孩子。

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“我在小學(xué)二年級(jí)做的一些手工，可能要等到大學(xué)二年級(jí)才能學(xué)會(huì)原理，但童年時(shí)那些模糊的印象可以讓我一點(diǎn)點(diǎn)學(xué)會(huì)，這是我的親身經(jīng)歷。從事教育工作后，學(xué)習(xí)了英國(guó)教育家懷特海提出的‘浪漫-精準(zhǔn)-綜合’三階段循環(huán)理論，進(jìn)一步印證了我的理解。因此，我認(rèn)為在小學(xué)開(kāi)展科學(xué)手工課是符合科學(xué)教育規(guī)律的。”王銀動(dòng)情地說(shuō) 。
通過(guò)科學(xué)手工課，王銀正在一步步地將“從傳授科學(xué)知識(shí)到提高學(xué)習(xí)能力”的教育理念付諸實(shí)踐。他表示，未來(lái)將繼續(xù)推動(dòng)包括水火箭制造在內(nèi)的科技課程的進(jìn)一步發(fā)展，并將其總結(jié)成有計(jì)劃、有規(guī)律的課程，為新時(shí)代的科技教育貢獻(xiàn)力量。