助我扬帆

李佩宁

15世纪末到16世纪初，人类横渡大西洋到达美洲，又绕道非洲南端到达印度，加之第一次环球航行的成功，人们发现了新大陆，增长了地理知识，促进了欧洲的海上贸易。大航海对世界的发展产生了深远的影响。

船只作为地理大发现中人们倚仗的重要工具，在环球航行中具有重要地位。在那个靠风力远航的时代，谁能造出更先进的帆船，谁就能在海洋时代夺得先机。

一、 课程重点

让学生通过动手设计、制作各种船只，领略人类征服海洋的磅礴历史。这对于学生了解空气动力学、流体力学、海洋环境很有帮助。在不同年级的STEM课程中，会带领学生“扬帆起航”，一步步地探究航海工具的奥秘。

【涉及领域】物理学、地理学、工程学

【建议年级】小学低年级

【建议时间】110分钟

二、课程任务

让学生通过不同帆型，了解风向知识，进而观察和记录两种帆型在两种不同风向条件下的表现，在此基础上对船只的运行轨迹进行记录和猜测，进而学习不同帆型的作用。通过给小船造帆的方式，探索自然科学中风、帆的相互作用和物体的运动，培养总结归纳能力。

三、课程步骤

1.导入环节（20分钟）

第一步：风向的基本知识。气象上把风吹来的方向确定为风的方向。因此，风来自北方叫做北风，风来自南方叫做南风。当风向在某个方位来回变换难以确定方向时，则加以“偏”字，如偏北风。

第二步：风与人体感知活动。各组派一名学生上台，教师带领学生游戏。教师提出以下问题，要求学生用手指方向或迅速地大声回答。

（1）北风往哪个方向吹？

（2）从南边吹过来的风是什么风？

（3）面向北，左脸有风吹，这是什么风？

（4）面朝西南，脑后有风，这是什么风？

（5）各组反应较慢的和回答错误的学生会被罚下，以此决出胜负。

第三步：关于风的常识。教师可以继续引领学生探究如下问题。

（1）风的大小叫风力，风力用什么单位表示？怎样简便地判断风力？

（2）今天是什么风？风力多大？

（3）当你站在户外，有哪些方法让你感知风向？（可以通过树木摆动、旗子飘动、体感、抛物等方法感知风向）

（4）从古至今世界各地的人们如何利用风力？（可以从生产、生活、军事等领域看风的用途）

2.认识与制作帆船（40分钟）

第一步：帆船简介。帆船是利用风力前进的船，是继舟、筏之后的一种水上交通工具，已有五千多年的历史。15世纪初期，郑和七下西洋所使用皆为风力驱动的帆船。葡萄牙航海探险家麦哲伦率领远洋帆船探险船队在1519—1522年实现了环球航行。

选讲帆船的原理（20分钟）

第二步：古今帆船比较。教师出示古今各类帆船图片（见图1），让学生比较常见帆船有哪些不同。（可从船体大小、帆的形状、帆的数量、操控的人数、航行距离等进行比较。）

第三步：制作帆船。学生在教师的指导下设计制作两类单帆型帆船：四角纸帆，三角泡沫帆。重点放在制作帆的部分。材料：大水盆或水槽（校园里的水池最佳）；空矿泉水瓶；木质手工棒；长木签；牙签；纸；牛皮纸；橡皮泥；热熔胶枪，热熔胶，胶带，剪刀，吹风机，泡沫板，粗砂纸。

第四步：实验环节。教师带领各组对两种帆型进行实验，在工作单（见表1）中填写帆船表现。让学生直观感受在不同风向条件下帆型对帆船行驶方向及速度的影响。

3.宣布挑战任务及评价量规（30分钟）

【宣布任务】不同帆型在不同风向下的行进轨迹猜测与验证。教师宣布挑战任务，在水池中制定2个区域，指定风向。各组在实验结果的基础上猜测哪种帆型的船、帆与风形成怎样的角度才能从一个指定区域驶向另一个指定区域。各组选择一个合适的帆船，并修正船帆角度，使之能够按照教师给出的条件，只靠风力无人为干涉地行驶到指定位置；之后动手实践，验证小组猜测，如果没有成功，则调整帆的角度，最终完成任务；最后进行小组汇报。宣布任务后，呈现评价量规（见表2）。

4.总结和反思（20分钟）

总结与反思可以伴随学生的展示过程，学生在展示时附带回答以下问题中的一个。

（1）你们组谁的预测最准确，为什么？

（2）你们组成功完成了任务，请详细介绍一下你们的设计原理。

（3）你们组是否从其他组借鉴了一些做法？借鉴了什么？為什么？

（4）你们组没有完成挑战的原因是什么？如果让你们再做一次，会有哪些改变？

（5）如果在船上加装一个帆，变成双帆，那么两个帆如何摆放以便完成任务？

（责任编辑 张慧籽）endprint