助我揚帆

李佩寧

15世紀末到16世紀初，人類橫渡大西洋到達美洲，又繞道非洲南端到達印度，加之第一次環球航行的成功，人們發現了新大陸，增長了地理知識，促進了歐洲的海上貿易。大航海對世界的發展產生了深遠的影響。

船只作為地理大發現中人們倚仗的重要工具，在環球航行中具有重要地位。在那個靠風力遠航的時代，誰能造出更先進的帆船，誰就能在海洋時代奪得先機。

一、 課程重點

讓學生通過動手設計、制作各種船只，領略人類征服海洋的磅礴歷史。這對于學生了解空氣動力學、流體力學、海洋環境很有幫助。在不同年級的STEM課程中，會帶領學生“揚帆起航”，一步步地探究航海工具的奧秘。

【涉及領域】物理學、地理學、工程學

【建議年級】小學低年級

【建議時間】110分鐘

二、課程任務

讓學生通過不同帆型，了解風向知識，進而觀察和記錄兩種帆型在兩種不同風向條件下的表現，在此基礎上對船只的運行軌跡進行記錄和猜測，進而學習不同帆型的作用。通過給小船造帆的方式，探索自然科學中風、帆的相互作用和物體的運動，培養總結歸納能力。

三、課程步驟

1.導入環節（20分鐘）

第一步：風向的基本知識。氣象上把風吹來的方向確定為風的方向。因此，風來自北方叫做北風，風來自南方叫做南風。當風向在某個方位來回變換難以確定方向時，則加以“偏”字，如偏北風。

第二步：風與人體感知活動。各組派一名學生上臺，教師帶領學生游戲。教師提出以下問題，要求學生用手指方向或迅速地大聲回答。

（1）北風往哪個方向吹？

（2）從南邊吹過來的風是什么風？

（3）面向北，左臉有風吹，這是什么風？

（4）面朝西南，腦后有風，這是什么風？

（5）各組反應較慢的和回答錯誤的學生會被罰下，以此決出勝負。

第三步：關于風的常識。教師可以繼續引領學生探究如下問題。

（1）風的大小叫風力，風力用什么單位表示？怎樣簡便地判斷風力？

（2）今天是什么風？風力多大？

（3）當你站在戶外，有哪些方法讓你感知風向？（可以通過樹木擺動、旗子飄動、體感、拋物等方法感知風向）

（4）從古至今世界各地的人們如何利用風力？（可以從生產、生活、軍事等領域看風的用途）

2.認識與制作帆船（40分鐘）

第一步：帆船簡介。帆船是利用風力前進的船，是繼舟、筏之后的一種水上交通工具，已有五千多年的歷史。15世紀初期，鄭和七下西洋所使用皆為風力驅動的帆船。葡萄牙航海探險家麥哲倫率領遠洋帆船探險船隊在1519—1522年實現了環球航行。

選講帆船的原理（20分鐘）

第二步：古今帆船比較。教師出示古今各類帆船圖片（見圖1），讓學生比較常見帆船有哪些不同。（可從船體大小、帆的形狀、帆的數量、操控的人數、航行距離等進行比較。）

第三步：制作帆船。學生在教師的指導下設計制作兩類單帆型帆船：四角紙帆，三角泡沫帆。重點放在制作帆的部分。材料：大水盆或水槽（校園里的水池最佳）；空礦泉水瓶；木質手工棒；長木簽；牙簽；紙；牛皮紙；橡皮泥；熱熔膠槍，熱熔膠，膠帶，剪刀，吹風機，泡沫板，粗砂紙。

第四步：實驗環節。教師帶領各組對兩種帆型進行實驗，在工作單（見表1）中填寫帆船表現。讓學生直觀感受在不同風向條件下帆型對帆船行駛方向及速度的影響。

3.宣布挑戰任務及評價量規（30分鐘）

【宣布任務】不同帆型在不同風向下的行進軌跡猜測與驗證。教師宣布挑戰任務，在水池中制定2個區域，指定風向。各組在實驗結果的基礎上猜測哪種帆型的船、帆與風形成怎樣的角度才能從一個指定區域駛向另一個指定區域。各組選擇一個合適的帆船，并修正船帆角度，使之能夠按照教師給出的條件，只靠風力無人為干涉地行駛到指定位置；之后動手實踐，驗證小組猜測，如果沒有成功，則調整帆的角度，最終完成任務；最后進行小組匯報。宣布任務后，呈現評價量規（見表2）。

4.總結和反思（20分鐘）

總結與反思可以伴隨學生的展示過程，學生在展示時附帶回答以下問題中的一個。

（1）你們組誰的預測最準確，為什么？

（2）你們組成功完成了任務，請詳細介紹一下你們的設計原理。

（3）你們組是否從其他組借鑒了一些做法？借鑒了什么？為什么？

（4）你們組沒有完成挑戰的原因是什么？如果讓你們再做一次，會有哪些改變？

（5）如果在船上加裝一個帆，變成雙帆，那么兩個帆如何擺放以便完成任務？

（責任編輯 張慧籽）endprint