中国教育在线浙江站讯 (记者 陈显婷 占尘雪 通讯员 夏珍珍)随着各式各样的神舟八号与天宫一号模型一次次成功对接,杭州第十四中学康桥校区(下简称“杭十四中康桥校区”)体育馆爆发出阵阵欢呼。清华大学航空航天学院的高云峰教授全程观摩指导,途中他还屡次举起手机,追拍一个个让他惊喜的瞬间。
3月27日下午,杭十四中康桥校区迎来了风帆学术节最后一个特别项目——太空对接挑战赛。来自高一和高二各班的14支代表队用一周左右的时间,对高云峰提出的难题——“天宫对接模拟”项目任务,给出了14种各具创意的“解法”。
大开脑洞出奇招,超市购物车、无人机齐上阵
赛场上,超市购物车、平衡车、自行车、无人机等“运输”工具引发了师生的关注。
原来,为更加充分地模拟神舟八号与天宫一号在太空的高速对接,高云峰为任务加码,不仅要求同学们设计出具有飞船典型特征的模型,还要求两个模型通过运输工具进行运动状态下的对接,对接成功后需有灯光或声音等明显信号。
比赛还没开始,104班参赛小组就来到赛场演练。考虑到比赛默认运输工具自行车的单手操作比较难,并且稳定性弱,他们打开思路,借来了超市购物车。组员于舒雅、夏沄霏和羊睿萱告诉记者:“要将两个模型快速并牢固地对接,实际操作比设想的要难很多,不仅模型制作很关键,运输工具的选择和速度的控制都很重要。”
记者看到,他们利用塑料瓶、超轻黏土、纸板等生活中常见的材料制作了“天宫一号”和“神舟八号”,并重复利用了初中电学实验箱的小材料,“材料的选择考虑到了轻便、环保等因素。”
207班参赛小组使用了默认的自行车作为运输工具,而为了便于对接,他们从模型本身入手破难,制作了两个比巴掌还小的模型。“我们希望模型精致且还原度高,合金便是理想的原材料,但合金比较重,难运输,所以我们缩小了模型比例。”组员包毅杰说,由于模型小,原计划让灯泡亮起作为信号并不明显,因此,他们最终换成了蜂鸣器。
无人机、平衡车等现代科技也为本次挑战增加了看点,高云峰也对此印象深刻,他表示,“想要用好无人机,不仅要计算、把握好高度、速度,还要控制悬挂绳、固定支架的长度与承重力、模型的重量等,是不小的挑战。但同学们克服了困难,为大家带来了一次精彩的展示。”
“翻车”后马上振作,“飞天梦”越挫越勇
赛前半小时,选手们都在紧锣密鼓地进行最后的调试。109班参赛小组的陈宇轩穿好“宇航服”踩上了平衡车,演练过程中,却不小心跌了下来。在大家担忧的目光中,他迅速起身调整状态,不到几分钟时间,他已和三位队友商量好了改进的对策。
“头盔比较遮挡视线,我们打算拿掉,正式比赛的时候一定能成功。”四位同学肯定地告诉记者,他们有信心,小失误对他们来说不足为惧。
比赛难免会发生不可预测的情况,114班参赛小组就在赛前遇到了意外——两架运输无人机中,有一架在赛前“罢工了”。陈梓杰作为制作模型的主力,立刻决定调整策略——由一台无人机和一个组员共同运输,并和队友快速开始重新调试设备。
在制作过程中,他们也遇到过不少难题,其中,无人机颠簸导致的对接困难一度让他们头疼。最终,历经多次探索,强磁铁有效解决了这个问题。
“哪怕顺利对接,成功发出提示信号也不容易。”104班参赛选手杨宇焕说,在制作过程中,他们也遇到了几次“卡壳”,例如,电铃不长响。经过多次实验,他们发现对接时间过长导致的温度升高会让电阻增强,从而导致电铃停响,于是他们通过增加小灯泡为设备再上一层“保险”。
杭十四中物理老师朱兴旺全程参与,他感触颇深。刚布置任务时,他暗自担心,时间会不会太紧张?难度会不会太大?然而,学生们的表现让所有老师又惊又喜,“他们创新创造的能力、攻坚克难的本领、动手实践的能力和团队协作的意识让我们骄傲。”
沉浸式体验科学项目,跨学科知识碰撞出彩
“我接到这个课题后很感兴趣,和组员们商量好策略后,迫不及待地在周末启动了制作。”114班陈梓杰说,“制作的过程中我完全沉浸其中,连续做了14个小时,除了吃饭几乎没休息。”
无独有偶,106班王相睿得知此次活动后也兴奋不已,他同几位喜欢物理的同学一起组队,聚集众智制作了一个精致且富有寓意的模型,花了不少心思。“我们还特意找字最好看的同学写了‘十四’,并选了星星串灯,寓意‘我们的征途是星辰大海’。”
101班参赛小组的四位同学在赛后兴奋地说道,物理一直是他们热衷的学科,这次比赛让他们感到有趣之余,还让他们感到骄傲,进一步点燃了他们的学习热情,“过程并不容易,光是材料我们就花不少时间精挑细选,试用了好几种,好在最后成功对接,这让我们很有成就感。”
104班参赛小组的组合是1位男生+3位女生,整个团队合作过程中,四人运用各自的优势,最终以17秒22的成绩,成功完成了挑战。“这次挑战赛,让我们体会到了团队合作的乐趣,特别是大家一起想创意、想办法解决问题时,最开心。”于舒雅、羊睿萱、夏沄霏告诉记者。同时,也正是这次比赛,增加了他们对航空航天的兴趣,以及对航天事业的了解和对航天人的敬畏,“失败不可怕,重要的是找到解决方法”。
正如同学们所言,在动态任务中寻找解决方法的跨学科学习,激发了他们的科创热情和对航空航天的探索欲。朱兴旺说,同学们平时课业比较繁忙,但这次的比赛水平比老师们预料的还要精彩,这与他们对科学的热爱分不开。
高云峰作为此次项目任务的出题者,对同学们的表现很是欣慰。正如他所期望的,同学们剖解任务,打开思路,在查阅资料与探索创造中有效运用了科学、技术、工程、艺术、数学等学科知识,沉浸式体验了各学科融合碰撞的魅力,掌握了运用多学科知识解决问题的能力。
“希望同学们继续保持这份可贵的好奇心和钻研精神,以此次活动为契机,继续突破学科边界,敢于挑战更复杂的课题。”高云峰说。
(责任编辑 余新花 赵洪河)
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