風(fēng)力使者

李佩寧

“創(chuàng)客”一詞來(lái)源于英文單詞“Maker”，是指出于興趣與愛(ài)好，努力把各種創(chuàng)意轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的人。創(chuàng)客以用戶創(chuàng)新為核心理念，是創(chuàng)新2.0模式在設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域的典型表現(xiàn)。創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)最重要的標(biāo)志是掌握了自生產(chǎn)工具。創(chuàng)客們作為熱衷于創(chuàng)意、設(shè)計(jì)、制造的個(gè)人設(shè)計(jì)制造群體，最有意愿、活力、熱情和能力在創(chuàng)新2.0時(shí)代為自己，同時(shí)也為全人類去創(chuàng)建一種更美好的生活。因此，創(chuàng)客是一群新人類，即堅(jiān)守創(chuàng)新、持續(xù)實(shí)踐、樂(lè)于分享并且追求美好生活的人。簡(jiǎn)單地說(shuō)，創(chuàng)客是一群喜歡或者享受創(chuàng)新的人，他們追求自身創(chuàng)意的實(shí)現(xiàn)，至于是否能夠?qū)崿F(xiàn)商業(yè)價(jià)值，不是他們的主要目的。

在美國(guó)，有許多書(shū)籍專門(mén)介紹能人巧匠們?nèi)绾螌?duì)身邊事物進(jìn)行個(gè)性化的改造，從獵奇求變的“乒乓球手套”到精巧實(shí)用的“戶外電池打火器”，或者僅僅是簡(jiǎn)單地用遙控汽車(chē)改裝一個(gè)“遙控吸塵器”?；蚝?jiǎn)單、或復(fù)雜、或可靠實(shí)用、或僅僅是博人一笑的DIY，無(wú)所不在的創(chuàng)意編織了許多年輕人的生活。當(dāng)然，其中最優(yōu)秀的一部分也為他們帶來(lái)了職業(yè)的機(jī)遇與財(cái)富。

一、課程重點(diǎn)

本課程通過(guò)一項(xiàng)小課題，介紹創(chuàng)客的理念，使學(xué)生通過(guò)對(duì)學(xué)習(xí)生活中所用到的一個(gè)小物件的改裝，了解創(chuàng)客的思維和思考方式，進(jìn)而期望學(xué)生將其越來(lái)越多地運(yùn)用到生活中，解決實(shí)際生活問(wèn)題，也為生活帶來(lái)更多的色彩。

【涉及領(lǐng)域】工程、社會(huì)學(xué)、數(shù)學(xué)

【建議年級(jí)】小學(xué)高年級(jí)

【建議時(shí)間】125分鐘

二、課程任務(wù)

通過(guò)對(duì)能源利用知識(shí)的學(xué)習(xí)，結(jié)合身邊的事務(wù)，以創(chuàng)客精神鼓勵(lì)學(xué)生在給定的條件下設(shè)計(jì)利用風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的創(chuàng)新產(chǎn)品，以此培養(yǎng)學(xué)生的合作能力和創(chuàng)新意識(shí)。

三、課程步驟

1.導(dǎo)入（15分鐘）

第一步，解釋什么是能源危機(jī)和新能源。能源危機(jī)，指因?yàn)槟茉垂?yīng)短缺或是價(jià)格上漲而影響經(jīng)濟(jì)。這通常涉及到石油、煤碳或其他自然資源的短缺。能源危機(jī)通常會(huì)造成經(jīng)濟(jì)衰退。換言之，由于傳統(tǒng)能源中的石油、煤碳的供應(yīng)不足，導(dǎo)致很多商品難以生產(chǎn)和運(yùn)輸，一些地區(qū)出現(xiàn)缺衣少食、難以供暖、交通不便等問(wèn)題。新能源，又稱非常規(guī)能源，是指?jìng)鹘y(tǒng)能源之外的各種能源形式，包括開(kāi)發(fā)利用或正在積極研究、有待推廣的能源，如太陽(yáng)能、風(fēng)能、海洋能、地?zé)崮?、生物質(zhì)能和核聚變能等。這是為了代替?zhèn)鹘y(tǒng)的不可再生能源，以防止它們迅速枯竭導(dǎo)致威脅人類生存的巨大問(wèn)題。

第二步，通過(guò)強(qiáng)調(diào)新能源的重要性，引出創(chuàng)客的概念，鼓勵(lì)學(xué)生都成為創(chuàng)客的一員。由于利用和開(kāi)發(fā)新能源就是一種創(chuàng)造性的活動(dòng)，這和本節(jié)課提到的創(chuàng)客理念是一致的。這里，尤其要強(qiáng)調(diào)創(chuàng)客概念和理念的來(lái)源，即源于美國(guó)麻省理工學(xué)院微觀裝配實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)課題，該課題以創(chuàng)新為理念，以客戶為中心，以個(gè)人設(shè)計(jì)、個(gè)人制造為核心內(nèi)容，參與實(shí)驗(yàn)課題的學(xué)生即創(chuàng)客。創(chuàng)客特指具有創(chuàng)新理念、自主創(chuàng)業(yè)的人，而本節(jié)課重在培養(yǎng)學(xué)生用創(chuàng)客的思維方式去思考、學(xué)習(xí)和創(chuàng)造，鼓勵(lì)學(xué)生成為創(chuàng)客。

2.宣布任務(wù)一及評(píng)價(jià)量規(guī)（10分鐘）

【宣布任務(wù)】利用各種材料，先畫(huà)出設(shè)計(jì)草圖，進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明，然后制作一個(gè)利用風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的能打井水的轆轤（要求能拉動(dòng)5個(gè)10克的鉤碼）。宣布任務(wù)后，呈現(xiàn)評(píng)價(jià)量規(guī)（見(jiàn)表1）。

【材料】小卡子、熱熔膠槍、木棒、大頭針、紙杯、黏土、硬紙板、線、尺子、剪刀、膠帶、臺(tái)扇、鉤碼

3.任務(wù)一的執(zhí)行（20分鐘）

正式執(zhí)行制作轆轤的任務(wù)。要求學(xué)生依照評(píng)價(jià)量規(guī)，并考慮以下內(nèi)容。

（1）總體設(shè)計(jì)是怎樣的？有什么思路？

（2）整個(gè)裝置分為幾部分？是完整的一個(gè)整體，還是每個(gè)部分各有分工？

（3）如何運(yùn)用風(fēng)力？如何改裝使裝置在風(fēng)向變化的時(shí)候也能使用？

（4）用何種傳動(dòng)裝置可以使一個(gè)平面上的旋轉(zhuǎn)力轉(zhuǎn)化為與該平面垂直的另一個(gè)平面上的旋轉(zhuǎn)力？或者說(shuō)，能否用一個(gè)平面上的某個(gè)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)另一個(gè)與之垂直的平面上某個(gè)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)？

（5）如何進(jìn)行各部分的固定？

（6）為了達(dá)成目的，線繩要如何固定？

（7）線繩固定的滾輪是什么樣子？要如何制作這個(gè)滾輪？

4.總結(jié)和反思（25分鐘）

全部小組完成后，組織討論以下問(wèn)題。

（1）在你制作的裝置中，風(fēng)力較小時(shí)是否還能用？試一試。

（2）如果要設(shè)置一個(gè)“剎車(chē)裝置”使轆轤在需要的時(shí)候就能夠停下來(lái)，要如何改裝設(shè)計(jì)呢？

5.宣布任務(wù)二及評(píng)價(jià)量規(guī)（10分鐘）

【宣布任務(wù)】利用各種材料改造日常通用的轉(zhuǎn)筆刀，畫(huà)出設(shè)計(jì)草圖，進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明，然后制作一個(gè)利用風(fēng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)筆刀。宣布任務(wù)后，呈現(xiàn)評(píng)價(jià)量規(guī)（見(jiàn)表2）。

【材料】轉(zhuǎn)筆刀、小卡子、熱熔膠槍、木棒、大頭針、紙杯、黏土、硬紙板、線、尺子、剪刀、膠帶、臺(tái)扇

6.任務(wù)二的執(zhí)行（20分鐘）

正式執(zhí)行制作轉(zhuǎn)筆刀的任務(wù)。要求學(xué)生依照評(píng)價(jià)量規(guī)，并考慮以下內(nèi)容。

（1）通過(guò)完成上一個(gè)任務(wù)，在機(jī)械方面有什么啟發(fā)？

（2）風(fēng)力轉(zhuǎn)筆刀總體設(shè)計(jì)是怎樣的？有什么思路？

（3）整個(gè)裝置分為幾部分？是完整的一個(gè)整體，還是每個(gè)部分各有分工？

（4）如何運(yùn)用風(fēng)力？運(yùn)用風(fēng)力的部分是應(yīng)該固定在鉛筆上還是轉(zhuǎn)筆刀上？

（5）風(fēng)扇要多大功率才能產(chǎn)生足夠的力旋轉(zhuǎn)和推進(jìn)鉛筆？

（6）如何進(jìn)行各部分的固定？對(duì)轉(zhuǎn)筆刀是否需要進(jìn)行固定？怎樣固定？對(duì)鉛筆是否需要固定？怎樣固定？

（7）為了達(dá)成目的，是否需要考慮對(duì)鉛筆進(jìn)行一些加工？或者“預(yù)處理”？

（8）可以一邊做，一邊在設(shè)計(jì)圖上增加細(xì)節(jié)，尤其是關(guān)于各種部件的相互固定，看看有什么規(guī)律，又有什么新想法。

（9）像是齒輪組合之類的傳動(dòng)裝置，除了可以改變運(yùn)動(dòng)的方向和所在平面，是否還可以改變傳動(dòng)時(shí)力的大小呢？怎樣改變？

教師可以結(jié)合以往實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在學(xué)生遇到無(wú)法解決的困難時(shí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶崾竞忘c(diǎn)撥，以維護(hù)學(xué)生思維的積極性，激發(fā)學(xué)生自身的潛能，使其擺脫對(duì)傳統(tǒng)課堂的依賴。比如，教師可以提示學(xué)生用硬紙板剪切扇葉時(shí)，要盡可能做成全等梯形，與軸傾斜角約60度;扇葉分布要對(duì)稱;如果扇葉被固定在轉(zhuǎn)筆刀上，必須保證轉(zhuǎn)筆刀小巧，且旋轉(zhuǎn)中心與轉(zhuǎn)筆刀筆孔中心在同一直線上，并在轉(zhuǎn)筆刀本身的質(zhì)量分布不均勻時(shí)最好利用黏土來(lái)進(jìn)行一定的配重處理;扇葉大小要適當(dāng)，可使用傳動(dòng)裝置增加力，以能夠互相咬合的大小齒輪為例，用風(fēng)扇帶動(dòng)小齒輪再由小齒輪帶動(dòng)咬合的大齒輪可以增加旋轉(zhuǎn)力，該項(xiàng)也是在“實(shí)用性”上評(píng)分的重點(diǎn)內(nèi)容。

7.總結(jié)和反思（25分鐘）

全部小組完成后，組織討論以下問(wèn)題。

（1）風(fēng)力轉(zhuǎn)筆刀更適合削新鉛筆，還是更適合削已經(jīng)削過(guò)的鉛筆？

（2）為什么風(fēng)吹扇葉會(huì)使扇葉旋轉(zhuǎn)，并且能夠把鉛筆推進(jìn)轉(zhuǎn)筆刀中？

（3）大小齒輪咬合傳動(dòng)的方式和杠桿有無(wú)類似之處？有哪些類似之處？

（4）拓展思考：生活中還有哪些東西可以利用風(fēng)能來(lái)進(jìn)行改造？能否利用風(fēng)能來(lái)開(kāi)堅(jiān)果？