在車模和海模科技活動中開展學科間知識滲透初探

尹濤

（湖北省武漢市武昌區教育局青少年科技輔導站，湖北武漢 430060）

在科技活動的諸多模型項目中，我們不僅僅只是看到模型本身的表象，而應該透過每一個模型看到它背后所呈現出來的知識結構和知識體系。每一個模型都是需要科學知識來支撐的。通過不同學科之間的知識滲透，是模型運動發展至今生生不息的主要因素，也是科技活動蓬勃發展的重要動力。

一、外語教學

由于歐美、日本等發達國家模型項目開展得比較早、比較好，配套的產業和供應商門類比較齊全，因此，許多模型的拼裝圖紙文字大多是英文、日文、德文、葡萄牙文以及西班牙文。從中我們可以發現，這實際上就是科技發展的歷史脈絡。早年在大航海時代，葡萄牙處于領先地位，把葡語帶到了他們發現的世界各地。后來西班牙人的趕超，使西班牙語成為了主流。隨著以蒸汽機為代表的工業革命的興起，英國成為了日不落帝國。英語也成為了通行世界的主要語言[1]。在19世紀末，經歷過日本明治維新和德國改革的這兩個工業國家強勢崛起。

伴隨著電子產業的高速發展，德語和日語成為新技術代表語言。在車輛模型和航海模型設備的拼裝過程中，一些組裝的步驟、程序、說明等專有名詞和專業術語，涉及不同文字和不同語言，也是科技英語方面的中重要內容。一般的中小學生知識結構還沒有達到應有的水平，更需要得到教師的指導和幫助才能完成。

二、美術教學

一輛車、一艘船的外觀設計，從古至今都是人類美學方面的審美演變。同一品牌車輛，同一級別的船舶，19世紀的外形與20世紀的外形就有很大不同。21世紀的今天，美學觀念發生了顯著的變化，特別是年輕一代的消費人群，提倡個性化的需求，定制成為一種流行。量產的車輛與沒有量產的概念車在外形上差別也是很大[2]。更不用說內部裝飾的風格與電子設備的配置，所體現出來的時代特點和科技含量。在美術教學中，讓學生畫出自己心中的車輛和船舶，搭配不同的色彩和造型，設計出未來的交通工具，同樣具有現實意義。

三、語文教學

語文中有關車輛、船舶速度的形容，人物與交通工具、環境的比喻修飾，詩詞歌賦中通過交通工具所反映出來的人物心理變化，景物的描寫，都會讓學生在課堂教學中產生豐富的聯想，加深對知識的理解。人們在春節等節慶日子與遠方的親人團聚時，雖然舟車勞頓但心情愉快。再遠的距離都阻擋不了思念親人的那份感情。

在講解以車、舟等為偏旁部首的字詞時，從中國最早的文字甲骨文中殷商時期的象形文字，到春秋戰國時期的小篆，到秦漢時期的篆書，再到魏晉時期的魏碑，以及唐宋時期的隸書、近代的楷書等，關于車、舟等文字的書寫都是一個書法上漸進變化的過程。都是與時代的變遷有緊密聯系[3]。同時還可以讓學生聯系日常生活中的交通工具與字詞對照比較，從中看看這些文字從古到今的演變過程，在歷史的長河中通過文字的演變所反映出來的社會生活和經濟、文化、科技方面的巨大變化。

四、歷史教學

人類在歷史的發展進程中，不斷地通過科技的力量來改變自身的生活。車輛與船舶的使用就是科技改變生活的一個典型范例。秦始皇在統一中國后的三大措施之一就是車同軸。與文字、度量衡的統一為整個中華民族成為一個大一統的國家起到重要的作用。

歷史是延續的，人類社會的發展是在前人的基礎上才取得的進步，人類文明的進程就是一個科學與技術不斷發展的過程。從遠古時代的手推車開始，人類使用工具為生產和生活服務。再到牲畜牽引的車、風力牽引的船，將人類手腳第一次解放出來，極大地推動生產力的發展[4]。三國時的木牛流馬自行驅動方式初步顯現出機械自動化的雛形，18世紀開始的以蒸汽機為代表的工業革命，帶來了交通工具的動力大變革。20世紀以新能源、電力為驅動模式的車船，深刻地影響了人類今天的出行方式，距離不再是阻擋人類生活與交流的主要障礙。

人類的足跡踏遍了地球上的五大洲。21世紀以磁懸浮為標志的新能源、智能化交通工具，將進一步改變人們的生活。無人駕駛車輛、無人駕駛船舶將人工智能應用到日常的交通工具上，實現了更加便捷高效的出行。全新的交通模式為探訪地球外的星球，探索星際外的空間，提供了便利條件。人類追尋宇宙間的奧秘不再是遙不可及。人類從哪里來？到哪里去？這不單是一個生命和哲學的問題，更是一個歷史與科學的問題。

五、地理教學

古人曰：上知天文，下知地理。地理教學其實與車輛和船舶也有緊密關聯。古詩云：朝辭白帝彩云間，千里江陵一日還。兩岸猿聲啼不住，輕舟已過萬重山。白帝城與江陵縣都是地理名詞，白帝城在重慶的奉節，江陵縣在湖北的荊州，兩地相隔千里。萬重山在地理上是形容一個很長的距離，一葉扁舟為什么能夠這么快就經過了這么多地方？如果乘車翻山越嶺在同一個時間段能走這么遠的距離嗎？到底是車輛的速度快還是船舶的速度快？

為什么古人在遠距離或者運輸大量物資時候，要選擇水路運輸？為什么秦始皇統一中國后要開鑿靈渠連接湘江與珠江二大水系？隋煬帝繼位后要挖掘京杭大運河，連接江南與北方？明成祖朱棣派遣三寶七下西洋遠赴非洲的好望角，龐大的艦隊用的是怎樣的船舶？鄭和乘坐寶船的噸位到底有多大？鄭和比麥哲倫、哥倫布到底早多少年發現非洲大陸？[5]一直到今天，長江三峽工程的建成，萬噸船舶能直達重慶，為江海直達創造了條件。船舶的運輸依然具有很強的生命力。

在地理課程中，海溝、洋流、潮汐、氣象、水文、海洋、火山、礁石、海洋生物、經度緯度、定位導航等知識的學習，對航海模型的開展都有非常大的幫助。沼澤、沙漠、丘陵、草地、水泥路面與瀝青路面等不同地質環境對車輛行駛、維護保養都有很大影響。

六、數學教學

數學與車輛模型、航海模型有著密切聯系。在模型制作過程中，尺寸的大小、比例的多少、角度的高低、弧度的分割等都需要數學的知識。沒有學好數學這門學科，肯定不能制作好車輛模型和航海模型。所以，數學是開展科技活動模型項目的基礎。在日常的數學教學中，可以讓學生知道一海里等于多少公里。船舶的行駛速度用多少節來表示，那么每一節代表著什么？就是在操控遙控模型汽車進行競速比賽時，進入彎道的車輛以多大的行駛速度、多大的轉彎半徑、多大的轉彎切入角度讓車輛在不減速的狀態下能夠為比賽贏得時間[6]。

七、化學教學

化學與模型有聯系嗎？答案是肯定的。從模型的材料種類來看，最初紙質、木質發展到銅、鐵金屬、塑料，再到碳纖維、鈦錳合成金屬，其實都能看到分子化學的影子。車輛用的輪胎就是橡膠制品，不同種類的車輛要使用不同的輪胎。這些都需要同學們學好化學知識，將來為民族的化學工業作出貢獻。在車模比賽中，同學們會根據比賽場地的路面情況更換不同的輪胎。生膠輪胎與熟膠輪胎在行駛中的作用是不一樣的。接觸路面的面積大小，產生的摩擦力的大小，決定了車輛的速度快慢。

專業的車輛模型中，油動遙控車輛是其中的一類。原來的燃油主要是以蓖麻油為主，再添加相應的化學試劑。現在主要是二大類，一類是以甲醇為燃料的油動車，一類是以汽油為燃油的油動車。甲醇遙控車對溫度、啟動要求較高，天氣過冷、過熱都對車輛有影響。汽油遙控車對機油有一定的要求，添加時候一定要嚴格按照比例進行勾兌。一定要使用二沖程的摩托車機油，不能以為是汽油機車就使用汽車的機油。

在大部分船舶使用的推進裝置中，螺旋槳的軸承連桿與船體的連接部分有一層密封層來防止水的侵入。密封層的關鍵部件就是密封項圈，它需要定期更換。密封項圈是一個橡膠制品，質量的優劣決定了項圈更換的時間長短，也決定了船舶大修時間的長短和經濟成本的大小。這也是化學工業的整體實力的表現。

八、物理教學

如果說學好數學知識是基礎，那么學好物理知識就是開展車輛模型和航海模型的關鍵。一輛車、一艘船有多少馬力？扭力是多大？電池組的輸出功率是多少？發動機的氣缸容積有多大？排氣量是多少CC？遙控器的發射頻率與接收機的接收頻率是否一致？遙控器的遙控范圍有多大？車輪的摩擦力、風帆的作用力、車輛和船行駛中的阻力、船舶的浮力等都是物理學的知識。

從物理學延伸開來，科技活動還涉及機械、電子等相關領域。拼裝仿真車輛模型和航海模型時候，除了按照比例制作外，對模型內部的要求也是非常嚴格。車門、船艙門，車窗、船艙窗戶都要能夠開關，車輛前引擎蓋、后備箱蓋也要能夠打開。如果安裝了遙控設備和電子設備，那么車輛、船舶的前后照明燈、轉向燈、霧燈、信號燈等都能夠正常開啟。喇叭、音樂等音響設備要正常使用。如果是自動裝載卸貨的工程車，車輛后部的貨箱要能夠自動升降。船舶上配備的救生小艇，也要收放自如。所有這些都與集成電路、機械工程、信息技術等知識有很大關系。沒有這些科學原理的支持是不能夠完成好模型項目的，所以說每一個模型的背后都是能力的體現，都是科學知識的結晶。

在組裝車輛模型時，懸掛系統的液壓桿在添加潤滑油過程中必須完全密封才能起到保護車輛的作用，而潤滑油的標號不同反映在懸掛上就是通常所說的硬懸掛或者軟懸掛。體現在比賽場地上軟懸掛比較適合水泥路面或者比較平整的路面，硬懸掛比較適合那種有障礙物或者山地、坡地的賽場[7]。這些其實就是物理學中講到的作用力與反作用力的原理，燃料在什么狀態下燃燒得更加充分的問題。

車輛的外形一般是流線型居多，船舶的船首一般是尖形船首居多，除了少量的登陸艇是方形船首。軍艦的艦首比民用船舶的船首要尖銳許多。潛艇原來是流線型較多，現在是水滴形居多。從這些外形的變化可以看到空氣動力學和流體力學的影子。空氣的阻力與水流的阻力對車輛和船舶的行駛有很大的影響。人們利用這些科學原理制造出速度更快的交通工具為人類服務。

物理知識其實在模型項目中是應用得最廣泛的科學知識。與車輛模型和航海模型聯系得最緊密。俗話說，學好數理化，走遍天下都不怕。講得就是這些知識原理在我們的生活與工作中，對人們的幫助是非常巨大的。在這里就不一一展開敘述了。

九、信息技術教學

在21世紀，信息技術日益成熟。人工智能技術大量在車輛和船舶上得到應用。智能化的車輛和高度智能化的船舶不斷出現，能夠24小時無人值守自動行駛的船舶，完全自動駕駛無人控制的車輛都成為時代的新寵。既能在陸地行駛又能在水中航行的兩棲車輛，既能在水中航行又能飛翔的水翼艇，都打破了人們關于車輛、船舶、飛機的傳統意義上概念。原來那種以單一的功能來劃分不同種類的交通工具，被綜合性的、多功能的復合型交通工具所代表，實現了跨界發展、跨越式的進步。

相對于車輛模型和航海模型來說，信息技術與模型項目的結合也不斷地深入。將電腦芯片植入車輛和船舶中，利用預先編制好的程序，指揮模型車輛和模型船舶去完成任務和比賽。其實就是將電腦機器人項目與車模海模項目相互結合，不斷拓展科技活動的內容與活動方式，以此豐富科技教育的內涵。

綜上所述，科技活動的開展，涉及諸多學科。從車輛模型和航海模型項目來看，關聯到的知識就有物理、化學、機械、電子、數學、計算機、地理、歷史、美術、語文、外語等許多學科。這不僅僅是科技教育學科的事情，而是要求學校其他學科都要參與進來，進行不同學科之間的知識滲透，甚至動員全學科參與到科技活動項目的全過程，為科技活動項目提供理論支持和技術保障，具有現實意義。