風力使者

李佩寧

“創(chuàng)客”一詞來源于英文單詞“Maker”，是指出于興趣與愛好，努力把各種創(chuàng)意轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實的人。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)計制造領(lǐng)域的典型表現(xiàn)。創(chuàng)客運動最重要的標志是掌握了自生產(chǎn)工具。創(chuàng)客們作為熱衷于創(chuàng)意、設(shè)計、制造的個人設(shè)計制造群體，最有意愿、活力、熱情和能力在創(chuàng)新2.0時代為自己，同時也為全人類去創(chuàng)建一種更美好的生活。因此，創(chuàng)客是一群新人類，即堅守創(chuàng)新、持續(xù)實踐、樂于分享并且追求美好生活的人。簡單地說，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)意的實現(xiàn)，至于是否能夠?qū)崿F(xiàn)商業(yè)價值，不是他們的主要目的。

在美國，有許多書籍專門介紹能人巧匠們?nèi)绾螌ι磉吺挛镞M行個性化的改造，從獵奇求變的“乒乓球手套”到精巧實用的“戶外電池打火器”，或者僅僅是簡單地用遙控汽車改裝一個“遙控吸塵器”。或簡單、或復雜、或可靠實用、或僅僅是博人一笑的DIY，無所不在的創(chuàng)意編織了許多年輕人的生活。當然，其中最優(yōu)秀的一部分也為他們帶來了職業(yè)的機遇與財富。

一、課程重點

本課程通過一項小課題，介紹創(chuàng)客的理念，使學生通過對學習生活中所用到的一個小物件的改裝，了解創(chuàng)客的思維和思考方式，進而期望學生將其越來越多地運用到生活中，解決實際生活問題，也為生活帶來更多的色彩。

【涉及領(lǐng)域】工程、社會學、數(shù)學

【建議年級】小學高年級

【建議時間】125分鐘

二、課程任務(wù)

通過對能源利用知識的學習，結(jié)合身邊的事務(wù)，以創(chuàng)客精神鼓勵學生在給定的條件下設(shè)計利用風力驅(qū)動的創(chuàng)新產(chǎn)品，以此培養(yǎng)學生的合作能力和創(chuàng)新意識。

三、課程步驟

1.導入（15分鐘）

第一步，解釋什么是能源危機和新能源。能源危機，指因為能源供應(yīng)短缺或是價格上漲而影響經(jīng)濟。這通常涉及到石油、煤碳或其他自然資源的短缺。能源危機通常會造成經(jīng)濟衰退。換言之，由于傳統(tǒng)能源中的石油、煤碳的供應(yīng)不足，導致很多商品難以生產(chǎn)和運輸，一些地區(qū)出現(xiàn)缺衣少食、難以供暖、交通不便等問題。新能源，又稱非常規(guī)能源，是指傳統(tǒng)能源之外的各種能源形式，包括開發(fā)利用或正在積極研究、有待推廣的能源，如太陽能、風能、海洋能、地熱能、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致威脅人類生存的巨大問題。

第二步，通過強調(diào)新能源的重要性，引出創(chuàng)客的概念，鼓勵學生都成為創(chuàng)客的一員。由于利用和開發(fā)新能源就是一種創(chuàng)造性的活動，這和本節(jié)課提到的創(chuàng)客理念是一致的。這里，尤其要強調(diào)創(chuàng)客概念和理念的來源，即源于美國麻省理工學院微觀裝配實驗室的實驗課題，該課題以創(chuàng)新為理念，以客戶為中心，以個人設(shè)計、個人制造為核心內(nèi)容，參與實驗課題的學生即創(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)學生用創(chuàng)客的思維方式去思考、學習和創(chuàng)造，鼓勵學生成為創(chuàng)客。

2.宣布任務(wù)一及評價量規(guī)（10分鐘）

【宣布任務(wù)】利用各種材料，先畫出設(shè)計草圖，進行簡單說明，然后制作一個利用風力驅(qū)動的能打井水的轆轤（要求能拉動5個10克的鉤碼）。宣布任務(wù)后，呈現(xiàn)評價量規(guī)（見表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)。要求學生依照評價量規(guī)，并考慮以下內(nèi)容。

（1）總體設(shè)計是怎樣的？有什么思路？

（2）整個裝置分為幾部分？是完整的一個整體，還是每個部分各有分工？

（3）如何運用風力？如何改裝使裝置在風向變化的時候也能使用？

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

（5）如何進行各部分的固定？

（6）為了達成目的，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，組織討論以下問題。

（1）在你制作的裝置中，風力較小時是否還能用？試一試。

（2）如果要設(shè)置一個“剎車裝置”使轆轤在需要的時候就能夠停下來，要如何改裝設(shè)計呢？

5.宣布任務(wù)二及評價量規(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，畫出設(shè)計草圖，進行簡單說明，然后制作一個利用風力來驅(qū)動的轉(zhuǎn)筆刀。宣布任務(wù)后，呈現(xiàn)評價量規(guī)（見表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)。要求學生依照評價量規(guī)，并考慮以下內(nèi)容。

（1）通過完成上一個任務(wù)，在機械方面有什么啟發(fā)？

（2）風力轉(zhuǎn)筆刀總體設(shè)計是怎樣的？有什么思路？

（3）整個裝置分為幾部分？是完整的一個整體，還是每個部分各有分工？

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

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

（6）如何進行各部分的固定？對轉(zhuǎn)筆刀是否需要進行固定？怎樣固定？對鉛筆是否需要固定？怎樣固定？

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

（8）可以一邊做，一邊在設(shè)計圖上增加細節(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裝置，除了可以改變運動的方向和所在平面，是否還可以改變傳動時力的大小呢？怎樣改變？

教師可以結(jié)合以往實踐經(jīng)驗，在學生遇到無法解決的困難時進行適當?shù)奶崾竞忘c撥，以維護學生思維的積極性，激發(fā)學生自身的潛能，使其擺脫對傳統(tǒng)課堂的依賴。比如，教師可以提示學生用硬紙板剪切扇葉時，要盡可能做成全等梯形，與軸傾斜角約60度;扇葉分布要對稱;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)量分布不均勻時最好利用黏土來進行一定的配重處理;扇葉大小要適當，可使用傳動裝置增加力，以能夠互相咬合的大小齒輪為例，用風扇帶動小齒輪再由小齒輪帶動咬合的大齒輪可以增加旋轉(zhuǎn)力，該項也是在“實用性”上評分的重點內(nèi)容。

7.總結(jié)和反思（25分鐘）

全部小組完成后，組織討論以下問題。

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

（2）為什么風吹扇葉會使扇葉旋轉(zhuǎn)，并且能夠把鉛筆推進轉(zhuǎn)筆刀中？

（3）大小齒輪咬合傳動的方式和杠桿有無類似之處？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能來進行改造？能否利用風能來開堅果？