工程基础 · 第 2 课,共 6 课 · 带教指南
把它做结实
项目:桥梁或平台承重挑战
预计时间
50-60 分钟
准备步骤
- 提前布置好每组的缺口:两摞一样高的书(或两个杯子),相距约 20 厘米。
- 把荷载,也就是一杯硬币或垫圈,放在共用的测试站。
- 演示一次:平整卡片纸对比折过的卡片纸,正方形对比三角形,让学生感受形状为什么重要。
材料准备
- 每组数出大约 20 根手工棒和几张卡片纸,让所有人起点一致。
- 使用轻的硬币或金属垫圈,绝不要用重物,这样结构塌落时才安全。
安全提示
- 结构失败时会突然断裂:承重测试时让脸远一点,手指不要放在桥面上。
- 如果用到木签,它们是尖的;要密切看护,或者给年龄较小的学生换成吸管。
学生应该学到什么
- 解释什么是荷载和支撑,以及力如何往下传到支撑上。
- 说明三角形在受力时比正方形更能保持形状。
- 比较材料,并为较弱的材料挑一个更结实的形状。
常见的失败点
- 重量堆在一边而不是中央,这不是公平的测试。
- 接头胶带贴得太少,材料还没坏,结构先从连接处散开。
- 平整、没有加固的桥面,中间会下陷。
可以问学生的问题
- 「它最先在哪里弯了或断了,为什么偏偏是那里?」
- 「现在承重最多的是哪一部分?」
- 「哪里加一个三角形会有帮助?」
- 「用更少的手工棒,你怎样承住同样的重量?」
更简单的版本
把缺口缩短到 10-12 厘米,并事先搭好两个支撑,让学生只专注于桥面。
更难的版本
加宽缺口、禁止在中间加支撑,或者规定材料预算,比如 12 根手工棒。
收拾建议
- 把可重复使用的手工棒上的胶带撕掉,分类收回箱子。
- 把硬币和垫圈还回测试站,并回收失败的桥面。