中南大學分營：神奇的A4紙模建筑設計競賽

2015年全國青少年高校科學營中南大學分營以“科技啟航放飛夢想”為主題，通過“交流學習”，“參觀體驗”、“實踐動手”3個篇章，開展了一系列活動。從著名地球物理學家何繼善院士的報告會到參觀全世界最大的高速列車研究中心；從科學興趣探索實驗到名偵探柯南與化學探秘，營員們近距離地接觸了科學研究與科技創新，暢快地感受了先進技術在生產中帶來的巨大革新，不僅增長了見識，而且為將來的夢想構筑了一道美麗的彩虹。其中，“神奇的A4紙模建筑設計競賽”是中南大學隆重推出的最新科學營活動板塊，旨在讓營員們通過建筑制造探索設計，進行承重實驗，感受科技的神奇。

活動簡介

一張普通的A4紙可以做什么？可以設計出一個建筑嗎？能設計一個怎樣的建筑？如何讓紙模建筑承載更多的重量？這里面有怎樣的科學知識……

“神奇的A4紙模建筑設計競賽”活動要求每個小組在規定的時間內，用限定的材料和制作工具（一張普通的A4紙、直尺、剪刀、小刀、鉛筆、橡皮、打孔器），設計建筑圖紙方案，協作完成一個紙模建筑，并進行分享介紹。科學營組委會從承重能力、建筑層數、作品高度、創新度等方面進行打分評比。

A4紙模競賽過程包括了“問題提出、問題思考、資料查閱、原理學習、圖紙設計、小組討論、練習嘗試、問題請教、實踐操作、交流講解、承重驗證”等多個環節。從入營教育拋出問題到閉幕式頒獎成果分享，活動貫穿整個科學營始終，營員們體驗了“提出問題思考問題解決問題”的基本科研流程；用簡單的材料和工具制作出出乎意料的紙模建筑，原理又貼近生活，讓營員感受科學的神奇，激發科學興趣；分小組協作完成，集思廣益，培養了團隊意識；引入競賽評比模式，鼓勵學生的積極性、主動性；通過獨立進行簡單科學設計思考，培養營員的科研邏輯思維，鍛煉實踐動手能力；并在此基礎上了解建筑、材料等基礎科普知識，培養科學素養。

活動實施方案

前期籌備

前期籌備是整個活動成功開展的關鍵，具體包括召開校內協調會、活動方案設計、演示視頻制作、活動志愿者招募、活動材料準備等環節。

模擬實驗

在專業指導教師的指導和科技志愿者的幫助下，各班班主任、班級助導、紙模專項志愿者進行模擬制作。嘗試完成一個合格紙模建筑的所有流程，討論發現活動實施過程中可能面臨的問題，明確整個設計的關鍵點、難點，進而完善活動方案，補充相關細節。

營員準備

◇問題提出：入營教育環節，組委會將A4紙模的大致情況向營員介紹，要求營員自行通過網絡、圖書館、請教教師等環節先行了解紙模設計，學習相關知識點，構思初步方案。

◇團隊組建：分組，建議每個小組有1～2名動手能力強、1名擅長畫圖、1名擅長表達的同學。

◇集中培訓：由教師進行講解，介紹紙模設計的基礎知識點、設計的基本結構及如何進行裁剪等；播放演示視頻，并將科技志愿者等介紹給對應的班級，進行交流溝通，引導設計相關的草圖。給每個小組1張A4紙及簡單的制作工具，在助導及志愿者的幫助下嘗試進行畫圖設計及基本結構的裁剪組裝，鼓勵學生在科技志愿者指導下進行探索模擬制作。

設計制作

在前期準備的基礎上，各小組正式進行設計制作，允許小組內部討論，小組之間不允許討論。整個制作過程中科技志愿者和教師主要起引導作用，對一些違反基本原理的地方予以解釋和引導，助導、志愿者都不參與制作過程。志愿者和主持人隨時觀察學生制作情況，隨時指導、提醒學生。

講解評比

每個小組在規定的時間內制作出符合要求的A4紙承重紙模建筑，然后圍繞作品進行1分鐘左右的講解，講解內容主要包括紙模的設計結構形式、設計亮點和活動收獲等。

小組成員講解結束后馬上進行承重測試，承載需穩定1分鐘后才能算有效成績，承載過程中紙模建筑達到極限荷載發生破壞則成績無效。

記錄紙模自重、有效層數、有效高度、有效極限荷載值（玻璃球的數目），綜合作品創新程度進行計算得分。在時間充足的條件下，鼓勵營員在完成作品后積極探索改進方法，甚至動手制作新的作品。

跟蹤培養

搭建QQ、微信等平臺，鼓勵科學營營員與科技志愿者建立長久聯系。并為科學營營員提供一些類似的開放性問題，鼓勵營員在后續的學習生活中進行設計嘗試，增強實踐動手能力，加深對相關領域知識的學習了解，培養科學興趣。

活動特色

活動設計彰顯科學魅力。制作材料是生活中普通的A4紙，工具只有剪刀、鉛筆等，只通過設計、畫圖、裁剪、折疊、打孔、組裝等簡單操作，卻可以制作出一個承載超過50顆玻璃球的美觀建筑。這樣一個看似不可能完成的工作，讓營員們感受到科學的神奇，彰顯科學的魅力。

方案開放培養科學興趣。結合青少年好奇心和思維活躍的特點，競賽只規定了材料、工具，具體設計方案沒有任何限制，制作方法多種多樣。在營員掌握一定理論知識的情況下，這種開放的模式鼓勵每位營員積極思考，激發對科學的熱愛、投身科研的遠大志向。

實踐動手學習科研流程。活動過程中營員們經歷的狀態為：從“可能嗎”到“怎么做”，再到“怎樣做得更好”，最后是“為什么這樣做”，這正是“提出問題思考問題解決問題反思問題”的基本科學研究的過程，學員接受認同度高，有助于啟發學生的創新思維。

競賽模式激發積極進取心。活動采用競賽評比的方式進行，充分挖掘營員內在潛力，要求各個小組在整個過程中都積極思考，始終保持高度的熱情，培養競爭意識。

小組協助培養團隊意識。活動包括了設計、畫圖、裁剪、制作、講解等多個環節，要想優秀地完成紙模建筑，需要每名同學發揮各自所長、明確分工，在相互協作中高效完成，鼓勵交流溝通，增進友誼。

活動過程體驗大學生活。圖書館查詢資料，上網了解最新進展，請教教師，同學問討論，項目闡述，專門的制作教室，簡單卻神奇的科學知識……讓營員們在活動過程中體驗大學的生活。

“原來一張普通的A4紙中也包含著許多學問，每一分成功都來之不易。做科研需要‘耐得住寂寞，經得起誘惑。為了祖國的事業，無數科研人員團結協作，艱苦奮斗，才讓無數難題得以悉數破解。在科研這一沒有硝煙的戰場上，我們青少年未來一定要擔當重任，但聞耕耘，不問收獲，帶著好奇與求知為科學事業奉獻自己的力量。”

——湖南永州東安一中李日澍