用一張A4紙?jiān)旄咚膶?shí)驗(yàn)探究

陳菊芳

一、選題的背景、緣由和意義

2012年4月，廣東省珠海市香洲區(qū)中小學(xué)科技節(jié)比賽，其中有個(gè)比賽項(xiàng)目是用一張A4紙?jiān)旄咚?，以塔的高度取勝，材料是一張A4紙，一把剪刀，一把尺子，一支鉛筆，不準(zhǔn)用黏膠粘，壘塔的時(shí)間是30分鐘，兩人合作完成一個(gè)塔，壘好塔要求塔能站穩(wěn)10秒鐘，比賽時(shí)塔壘的高度是1.62米，我覺(jué)得以前的方法還存在弊端，現(xiàn)在我還在探究中，想通過(guò)學(xué)生實(shí)際操作來(lái)驗(yàn)證改進(jìn)的方法。這項(xiàng)活動(dòng)可以培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦的能力，既安全又方便操作。還可以培養(yǎng)學(xué)生的綜合的科學(xué)素養(yǎng)，是培養(yǎng)學(xué)生工程素養(yǎng)的好項(xiàng)目。

二、本課題核心概念

1.紙塔的特點(diǎn)：塔的特點(diǎn)是上小下大，上輕下重的框架結(jié)構(gòu)比較牢固，用一張A4造高塔的實(shí)驗(yàn)探究就是兩個(gè)學(xué)生通過(guò)一段時(shí)間的研究、實(shí)踐、操作、探索。利用一張A4紙，每人一把剪刀、一把尺子，在30分鐘內(nèi)，合作完成一個(gè)紙塔，塔的高度要求高于30厘米，穩(wěn)定程度要求站穩(wěn)10秒鐘以上，不能使用膠水、雙面膠等粘性物質(zhì)粘合。

2.紙條---從A4紙上剪成的寬度不同的紙條，用于做成綁帶、紙筒和紙棍的材料；

3.綁帶——從A4紙上剪成的紙條用于塔的捆綁，起連接和固定作用的紙帶；

4.紙筒--從A4紙剪成的紙條卷成圓筒形狀，做塔身和塔腳的材料，圓筒形可以增強(qiáng)抗彎曲能力；

5.紙棍--從A4紙上剪成的紙條卷成棍子形狀，做成塔的底座的三角形，用于連接踏腳與塔身的作用，可以增加塔的穩(wěn)固性；

6.塔身--從A4紙上剪成的紙條卷成圓筒狀，用來(lái)做成塔身，圓筒形塔身可以增強(qiáng)塔身的抗彎曲能力和支撐力，達(dá)到提高塔的高度；

7.塔的底座--從A4紙上剪成的紙條卷成筒狀做成塔的三個(gè)腳，將塔腳、三角形、塔身用綁帶將三者捆綁在一起，就是塔的底座。

三、研究范圍

① 研究材料，認(rèn)識(shí)紙是一種柔軟毫無(wú)支撐力的，易受潮、易爛、易碎，易斷的材料，但是也是一種容易改變形狀的材料，要做成塔，必須改變紙的形狀，結(jié)合科學(xué)專業(yè)知識(shí)和材料力學(xué)知識(shí)，把紙帶卷成紙筒，可以增強(qiáng)抗彎曲能力。

② 研究塔的穩(wěn)固性，塔怎樣才壘得既穩(wěn)固又高呢？結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)和材料力學(xué)的知識(shí)，一邊實(shí)驗(yàn)一邊探索更好的方法，一邊總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)；一邊積累經(jīng)驗(yàn)和改進(jìn)壘塔的方法；

③ 研究怎樣用一張A4紙的材料把塔壘得更高，通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作結(jié)果來(lái)證明；

④ 根據(jù)兩人個(gè)性特點(diǎn)，通過(guò)若干次壘紙塔的嘗試，探究出最佳的分工合作的方案，誰(shuí)造塔的底座，誰(shuí)造塔身，更加科學(xué)有效，達(dá)到更加合理的分工合作的兩人小組。

四、本課題的重要觀點(diǎn)（理論依據(jù)）

紙質(zhì)材料是一種柔軟的，毫無(wú)支撐力的、易潮、易斷材料，但紙質(zhì)材料的優(yōu)點(diǎn)是容易改變形狀，是它變得硬朗，具有支撐力，可通過(guò)改變形狀后做成紙質(zhì)高塔，用紙質(zhì)材料是研究改變物體形狀可以增加材料的抗彎曲能力的好方法。

五、本課題的研究現(xiàn)狀及述評(píng)

從2012年4月開(kāi)始，我?guī)ьI(lǐng)學(xué)生研究怎樣用一張A4紙?jiān)煲蛔€(wěn)固的高塔，經(jīng)過(guò)一個(gè)月左右的學(xué)習(xí)探究，不斷操作和改進(jìn)，在當(dāng)年的香洲區(qū)中小學(xué)科技節(jié)中獲得一等獎(jiǎng)，塔高1.62米，穩(wěn)定站立在10秒以上，出現(xiàn)了壘塔不成功的情況，我一直在思考覺(jué)得壘塔的方法還有改進(jìn)的地方，組建用一張A4紙?jiān)旄咚奶骄啃〗M，想通過(guò)實(shí)驗(yàn)去探究更好的方法，提高壘塔的成功率和塔的高度。

六、本課題研究的目標(biāo)

1.培養(yǎng)學(xué)生喜歡用一張A4紙壘高塔的這個(gè)項(xiàng)目活動(dòng)；了解到一些紙質(zhì)材料的特性和塔的特性；

2.培養(yǎng)學(xué)生細(xì)心、專注、動(dòng)腦、動(dòng)手、遇事沉著冷靜、善于不斷改進(jìn)的科學(xué)素養(yǎng)；

3.經(jīng)過(guò)三個(gè)月的培訓(xùn)學(xué)習(xí)、動(dòng)手操作后，可以用一張A4紙壘紙塔高度在1.4米至1.6米左右的紙塔，穩(wěn)固在10秒以上。

七、本課題研究的內(nèi)容

1.紙質(zhì)材料的基本性質(zhì)及特性；

2.紙材料形狀和抗彎曲能力的知識(shí)，

3.簡(jiǎn)單的框架結(jié)構(gòu)知識(shí)；塔的基本特點(diǎn)；

4.怎樣把紙塔壘得又穩(wěn)又高；積累壘塔的方法和經(jīng)驗(yàn)。

八、本課題的研究方法

1.組織10人左右的學(xué)習(xí)培訓(xùn)隊(duì)，通過(guò)紙質(zhì)材料知識(shí)的傳授，了解紙質(zhì)的特性；

2.研究探索怎樣把A4紙剪紙帶、再把織帶卷紙棍、紙筒；怎樣壘塔腳和塔身；

3.不斷地訓(xùn)練壘塔和改進(jìn)壘塔方法；積累經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，改進(jìn)方法把紙塔壘得更高。

九、本課題的實(shí)施方案，各階段要解決的主要問(wèn)題及方法、途徑

2017年3月-4月

1.從四年級(jí)和五年級(jí)里選拔培訓(xùn)人員10名左右組成兩人合作小組；合理地把10人分成合作小組；

2.講解紙的特性和塔的特點(diǎn)；紙條的大約寬度，怎樣把紙條卷成紙筒、紙棍，綁帶；

3.怎樣把紙棍、紙筒壘成塔的底座和塔身，怎樣把塔的底座和塔身組合成塔，學(xué)會(huì)壘塔；

2017.5月-6月

1.如何壘塔才會(huì)更高更穩(wěn)，如何把塔壘得更高的方法；

2.鼓勵(lì)和培養(yǎng)學(xué)生不怕失敗，勇于進(jìn)取，知難而上的精神；

3.培養(yǎng)學(xué)生熱愛(ài)科學(xué)，不斷創(chuàng)新的精神；

4.通過(guò)改進(jìn)方法把塔壘到1.4米至1.6米左右。

十、本課題預(yù)期的研究成果及形式

1.經(jīng)過(guò)月3個(gè)月共約30節(jié)課的A4紙?jiān)旒埶牟僮饔?xùn)練和探究，學(xué)生了解A4紙質(zhì)材料的特性——軟、易斷、易潮，也容易改變形狀的特點(diǎn)，能夠用一A4紙?jiān)煲粋€(gè)高于1.4米以上的紙塔，最高的紙塔的高度達(dá)到1.72米，紙塔的高度超過(guò)預(yù)期的效果；

2.培養(yǎng)了學(xué)生的自信；

3.培養(yǎng)了學(xué)生善于動(dòng)手、動(dòng)腦、創(chuàng)新的科學(xué)素養(yǎng)；

4.培養(yǎng)了學(xué)生善于分工合作的團(tuán)體精神；

5.學(xué)生學(xué)會(huì)了與對(duì)手怎樣和睦相處，共同進(jìn)步的方法和思想品質(zhì)；

6.提高了學(xué)生造紙塔的成功率；壘塔的高度也比原來(lái)增加了10厘米，有三組學(xué)生壘塔的成功率達(dá)到100%；

7.學(xué)生了解紙質(zhì)材料的特性和塔的特點(diǎn)，能把塔壘到1.4米至1.6米左右，穩(wěn)固在10秒以上，平時(shí)有學(xué)習(xí)和壘塔的照片積累，有學(xué)生的壘塔心得體會(huì)。

8.經(jīng)過(guò)造塔練習(xí)，培養(yǎng)有細(xì)心、耐心、愛(ài)動(dòng)手、愛(ài)動(dòng)腦的科學(xué)素養(yǎng)。

9.通過(guò)A4紙?jiān)旄咚膭?dòng)手操作，使學(xué)生獲得成功感，提高學(xué)生的自信心。