科學(xué)伴成長，創(chuàng)新向未來——小小工程師之搭建塔臺模型

柳瑰艷

寧波市海曙區(qū)石碶街道馮家小學(xué) 戴源辰指導(dǎo)老師：范瑤 項目簡介 什么是工程？大到“中國天眼”、“神舟”飛船，小到體育場館、普通民房的建造都屬于工程。工程是為了滿足我們的需要設(shè)計和使用技術(shù)，解決實際問題和制造產(chǎn)品的活動。一項工程需要經(jīng)歷怎樣的過程呢？ 我們開展的項目《搭建塔臺模型》來自于六年級科學(xué)下冊第一單元小小工程師，在這個項目中我們經(jīng)歷了從設(shè)計到制作、測試，再到改進、評價的過程，對如何開展一項工程有了更深刻的認識和體驗。 項目驅(qū)動性問題 我們喜歡在操場上踢足球、訓(xùn)練和玩耍。學(xué)校準備在操場上建一座塔臺，教練可以在塔臺上指揮、訓(xùn)練，計時員可以在上面為運動會計時。我們?nèi)绾卫梦艽罱ǔ鑫覀冃哪恐械乃_模型？什么樣的塔臺結(jié)構(gòu)能滿足穩(wěn)固、美觀的要求？開展這項工程，我們要做什么？怎么做呢？ 項目開展過程?第一步：查找資料，準備材料 剪刀??，膠帶，尺子，吸管（軟硬各3包） 第二步：根據(jù)限制條件進行設(shè)計 第三步：制作模型 制作大框架 增加承重柱 此時只能承受很小的重量 每個面加固結(jié)構(gòu)，增強承重能力【參考橋梁工程中常用的桁（héng）架（jià）結(jié)構(gòu)】 此時可承重31本雜志 第四步：發(fā)現(xiàn)問題，進行改進 我們在制作和測試過程中，發(fā)現(xiàn)了很多問題。組長對問題進行匯總后，小組成員頭腦風暴，采取有效措施進行改進。但有些問題很難改進。例如多根吸管的連接關(guān)節(jié)處，用透明膠很難固定；塔身歪斜就很難扶正；制作耗時長。原因就出在透明膠上，除了透明膠還有別的方式連接吸管嗎？ 網(wǎng)紅阿木爺爺使用的榫卯結(jié)構(gòu)讓我們印象深刻，不用一根釘子,一滴膠水,全憑木頭之間的拼插，可以做出那么多物品。這么神奇的榫卯結(jié)構(gòu)能用在吸管上嗎？我們進行了大膽地嘗試！ 添加橫向結(jié)構(gòu)，使各個面之間平衡拉力，減少彎曲，從而使改進后增加承重能力 此時能承重8本較厚的書 改進前后承重對比 第五步：根據(jù)測試標準，測試模型 抗震測試 抗風測試 承重測試 第六步：評價 每個完成的塔臺都要經(jīng)過各項測試，再進行設(shè)計圖和美觀度評比，總分就是作品得分。我們還對自己的學(xué)習(xí)過程進行了自我評價和他人評價。 項目學(xué)習(xí)反思 經(jīng)過本次項目化學(xué)習(xí)，我們從吸管連接方式的不斷改進中發(fā)現(xiàn)，沒有一種技術(shù)是完美的，使用不同的材料和技術(shù)會有不同的結(jié)果，改進過程也是技術(shù)進步的過程。我們在平時的生活中要善于觀察，善于思考，善于積累，厚積才能薄發(fā)，總結(jié)、學(xué)習(xí)本次搭建塔臺失敗和成功的經(jīng)驗，當我們下次再遇到搭建框架結(jié)構(gòu)的挑戰(zhàn)時，我們會有更好的表現(xiàn)！ <ul class="ql-block"><li>知識拓展</li></ul> <ul class="ql-block"><li>桁架</li></ul> 桁（héng）架（jià）（truss）：一種由桿件彼此在兩端用鉸鏈連接而成的結(jié)構(gòu)。桁架由直桿組成的一般具有三角形單元的平面或空間結(jié)構(gòu)，桁架桿件主要承受軸向拉力或壓力，從而能充分利用材料的強度，在跨度較大時可比實腹梁節(jié)省材料，減輕自重和增大剛度?！拌臁弊帜睢癶éng”，由于“桁”字較少使用，誤被念為“háng”（行），故此，“行架”由此得名。桁架的定義：由桿件通過焊接、鉚接或螺栓連接而成的支撐橫梁結(jié)構(gòu)，稱為“桁架”。桁架的優(yōu)點是桿件主要承受拉力或壓力，可以充分發(fā)揮材料的作用，節(jié)約材料，減輕結(jié)構(gòu)重量。常用的有鋼桁架、鋼筋混凝土桁架、預(yù)應(yīng)力混凝土桁架、木桁架、鋼與木組合桁架、鋼與混凝土組合桁架。 <ul class="ql-block"><li>榫卯結(jié)構(gòu)</li></ul> 榫卯結(jié)構(gòu)，中國古建筑以木材、磚瓦為主要建筑材料，以木構(gòu)架結(jié)構(gòu)為主要的結(jié)構(gòu)方式，由立柱、橫梁、順檁等主要構(gòu)件建造而成，各個構(gòu)件之間的結(jié)點以榫卯相吻合，構(gòu)成富有彈性的框架。榫卯是在兩個木構(gòu)件上所采用的一種凹凸結(jié)合的連接方式。凸出部分叫榫（或榫頭）；凹進部分叫卯（或榫眼、榫槽），榫和卯咬合，起到連接作用。這是中國古代建筑、家具及其它木制器械的主要結(jié)構(gòu)方式。榫卯結(jié)構(gòu)是榫和卯的結(jié)合，是木件之間多與少、高與低、長與短之間的巧妙組合，可有效地限制木件向各個方向的扭動。最基本的榫卯結(jié)構(gòu)由兩個構(gòu)件組成，其中一個的榫頭插入另一個的卯眼中，使兩個構(gòu)件連接并固定。榫頭伸入卯眼的部分被稱為榫舌，其余部分則稱作榫肩。 榫卯結(jié)構(gòu)廣泛用于建筑，同時也廣泛用于家具，體現(xiàn)出家具與建筑的密切關(guān)系。榫卯結(jié)構(gòu)應(yīng)用于房屋建筑后，雖然每個構(gòu)件都比較單薄，但是它整體上卻能承受巨大的壓力。這種結(jié)構(gòu)不在于個體的強大，而是互相結(jié)合，互相支撐，這種結(jié)構(gòu)成了后代建筑和中式家具的基本模式。