工程设计:泡沫喷泉

科学家研究问题,工程师解决问题。应用简易材料,应用醋和小苏打反应的原理,制作一个可以喷射的泡沫喷泉,开始工程师之路。

导言:

科学、技术和工程是steam教育中的三个方面,这三个方面通常紧密的结合在一起。工程是通过制造或建造出具体实物来解决实际问题,技术是为解决问题使用的方法,而科学则是技术应用和工程设计的原理。

比如用锤子钉钉子,这是十分简单的事情,但是这件事就可以分解成工程、技术和科学三个层面。要把钉子钉进去是工程,使用锤子钉钉子是技术,而能把钉子钉进去的原理是压强变化,在挥动锤子的过程中还包含能量转化,动量等深刻的科学原理。

对于儿童来说,培养他们解决问题的能力是最重要的,这里的问题不仅仅是学校里每天都要面对无穷无尽的练习题,更应该理解为他们在成长中和未来会遇到的各种各样形形色色的现实问题。

遇到问题,通过把问题分解,思考解决方法,设计解决方案,执行方案,测试调整……这一系列的过程在孩子们真正去制作一个“产品”的时候都需要完整的经历一次。通过这样的一个过程,孩子们就会逐渐发展出成熟的解决问题的思维和能力。这个对于儿童的意义是最重要的。

这个“泡沫喷泉”是很简单的入门级科技制作,但是看似简单的东西,在实际制作过程中也有很多复杂的问题等着解决。

通过这样一个制作,孩子们初步了解什么是工程,什么是工程师的工作,完成一项工程的大体流程是什么……

一、引导和准备

1、工程师的工作是什么样的?

2、工程师和科学家有什么不同?

3、工程师如何解决问题?

工程师的核心工作是要解决问题。

二、回顾火山爆发实验

回顾我们做过的火山爆发实验,我们从中学到了什么?

三、提出目标。

我们要应用这个原理开发一个新的玩具。在火山爆发实验里,火山爆发很激烈,但是喷发的并不高,也不是特别猛烈(存在问题)。我们能否改进,制作更猛烈的喷发装置呢?(设定目标)


四、思考方案

说明:在儿童缺少相关背景知识的情况下,这部分可以跳过去。由老师讲解。

五、设计方案

由教师提供设计图样。(本课属于引导入门,可以提供更多的帮助。)

学生分析设计图的结构。

六、制造原型

七、测试产品

八、问题和改良。




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