在車(chē)模和海?？萍蓟顒?dòng)中開(kāi)展學(xué)科間知識(shí)滲透初探

尹濤

（湖北省武漢市武昌區(qū)教育局青少年科技輔導(dǎo)站，湖北武漢 430060）

在科技活動(dòng)的諸多模型項(xiàng)目中，我們不僅僅只是看到模型本身的表象，而應(yīng)該透過(guò)每一個(gè)模型看到它背后所呈現(xiàn)出來(lái)的知識(shí)結(jié)構(gòu)和知識(shí)體系。每一個(gè)模型都是需要科學(xué)知識(shí)來(lái)支撐的。通過(guò)不同學(xué)科之間的知識(shí)滲透，是模型運(yùn)動(dòng)發(fā)展至今生生不息的主要因素，也是科技活動(dòng)蓬勃發(fā)展的重要?jiǎng)恿Α?/p>

一、外語(yǔ)教學(xué)

由于歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家模型項(xiàng)目開(kāi)展得比較早、比較好，配套的產(chǎn)業(yè)和供應(yīng)商門(mén)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(fā)現(xiàn)，這實(shí)際上就是科技發(fā)展的歷史脈絡(luò)。早年在大航海時(shí)代，葡萄牙處于領(lǐng)先地位，把葡語(yǔ)帶到了他們發(fā)現(xiàn)的世界各地。后來(lái)西班牙人的趕超，使西班牙語(yǔ)成為了主流。隨著以蒸汽機(jī)為代表的工業(yè)革命的興起，英國(guó)成為了日不落帝國(guó)。英語(yǔ)也成為了通行世界的主要語(yǔ)言[1]。在19世紀(jì)末，經(jīng)歷過(guò)日本明治維新和德國(guó)改革的這兩個(gè)工業(yè)國(guó)家強(qiáng)勢(shì)崛起。

伴隨著電子產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，德語(yǔ)和日語(yǔ)成為新技術(shù)代表語(yǔ)言。在車(chē)輛模型和航海模型設(shè)備的拼裝過(guò)程中，一些組裝的步驟、程序、說(shuō)明等專有名詞和專業(yè)術(shù)語(yǔ)，涉及不同文字和不同語(yǔ)言，也是科技英語(yǔ)方面的中重要內(nèi)容。一般的中小學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)還沒(méi)有達(dá)到應(yīng)有的水平，更需要得到教師的指導(dǎo)和幫助才能完成。

二、美術(shù)教學(xué)

一輛車(chē)、一艘船的外觀設(shè)計(jì)，從古至今都是人類美學(xué)方面的審美演變。同一品牌車(chē)輛，同一級(jí)別的船舶，19世紀(jì)的外形與20世紀(jì)的外形就有很大不同。21世紀(jì)的今天，美學(xué)觀念發(fā)生了顯著的變化，特別是年輕一代的消費(fèi)人群，提倡個(gè)性化的需求，定制成為一種流行。量產(chǎn)的車(chē)輛與沒(méi)有量產(chǎn)的概念車(chē)在外形上差別也是很大[2]。更不用說(shuō)內(nèi)部裝飾的風(fēng)格與電子設(shè)備的配置，所體現(xiàn)出來(lái)的時(shí)代特點(diǎn)和科技含量。在美術(shù)教學(xué)中，讓學(xué)生畫(huà)出自己心中的車(chē)輛和船舶，搭配不同的色彩和造型，設(shè)計(jì)出未來(lái)的交通工具，同樣具有現(xiàn)實(shí)意義。

三、語(yǔ)文教學(xué)

語(yǔ)文中有關(guān)車(chē)輛、船舶速度的形容，人物與交通工具、環(huán)境的比喻修飾，詩(shī)詞歌賦中通過(guò)交通工具所反映出來(lái)的人物心理變化，景物的描寫(xiě)，都會(huì)讓學(xué)生在課堂教學(xué)中產(chǎn)生豐富的聯(lián)想，加深對(duì)知識(shí)的理解。人們?cè)诖汗?jié)等節(jié)慶日子與遠(yuǎn)方的親人團(tuán)聚時(shí)，雖然舟車(chē)勞頓但心情愉快。再遠(yuǎn)的距離都阻擋不了思念親人的那份感情。

在講解以車(chē)、舟等為偏旁部首的字詞時(shí)，從中國(guó)最早的文字甲骨文中殷商時(shí)期的象形文字，到春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的小篆，到秦漢時(shí)期的篆書(shū)，再到魏晉時(shí)期的魏碑，以及唐宋時(shí)期的隸書(shū)、近代的楷書(shū)等，關(guān)于車(chē)、舟等文字的書(shū)寫(xiě)都是一個(gè)書(shū)法上漸進(jìn)變化的過(guò)程。都是與時(shí)代的變遷有緊密聯(lián)系[3]。同時(shí)還可以讓學(xué)生聯(lián)系日常生活中的交通工具與字詞對(duì)照比較，從中看看這些文字從古到今的演變過(guò)程，在歷史的長(zhǎng)河中通過(guò)文字的演變所反映出來(lái)的社會(huì)生活和經(jīng)濟(jì)、文化、科技方面的巨大變化。

四、歷史教學(xué)

人類在歷史的發(fā)展進(jìn)程中，不斷地通過(guò)科技的力量來(lái)改變自身的生活。車(chē)輛與船舶的使用就是科技改變生活的一個(gè)典型范例。秦始皇在統(tǒng)一中國(guó)后的三大措施之一就是車(chē)同軸。與文字、度量衡的統(tǒng)一為整個(gè)中華民族成為一個(gè)大一統(tǒng)的國(guó)家起到重要的作用。

歷史是延續(xù)的，人類社會(huì)的發(fā)展是在前人的基礎(chǔ)上才取得的進(jìn)步，人類文明的進(jìn)程就是一個(gè)科學(xué)與技術(shù)不斷發(fā)展的過(guò)程。從遠(yuǎn)古時(shí)代的手推車(chē)開(kāi)始，人類使用工具為生產(chǎn)和生活服務(wù)。再到牲畜牽引的車(chē)、風(fēng)力牽引的船，將人類手腳第一次解放出來(lái)，極大地推動(dòng)生產(chǎn)力的發(fā)展[4]。三國(guó)時(shí)的木牛流馬自行驅(qū)動(dòng)方式初步顯現(xiàn)出機(jī)械自動(dòng)化的雛形，18世紀(jì)開(kāi)始的以蒸汽機(jī)為代表的工業(yè)革命，帶來(lái)了交通工具的動(dòng)力大變革。20世紀(jì)以新能源、電力為驅(qū)動(dòng)模式的車(chē)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(jì)以磁懸浮為標(biāo)志的新能源、智能化交通工具，將進(jìn)一步改變?nèi)藗兊纳睢o(wú)人駕駛車(chē)輛、無(wú)人駕駛船舶將人工智能應(yīng)用到日常的交通工具上，實(shí)現(xiàn)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(lái)？到哪里去？這不單是一個(gè)生命和哲學(xué)的問(wèn)題，更是一個(gè)歷史與科學(xué)的問(wèn)題。

五、地理教學(xué)

古人曰：上知天文，下知地理。地理教學(xué)其實(shí)與車(chē)輛和船舶也有緊密關(guān)聯(lián)。古詩(shī)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(guò)萬(wàn)重山。白帝城與江陵縣都是地理名詞，白帝城在重慶的奉節(jié)，江陵縣在湖北的荊州，兩地相隔千里。萬(wàn)重山在地理上是形容一個(gè)很長(zhǎng)的距離，一葉扁舟為什么能夠這么快就經(jīng)過(guò)了這么多地方？如果乘車(chē)翻山越嶺在同一個(gè)時(shí)間段能走這么遠(yuǎn)的距離嗎？到底是車(chē)輛的速度快還是船舶的速度快？

為什么古人在遠(yuǎn)距離或者運(yùn)輸大量物資時(shí)候，要選擇水路運(yùn)輸？為什么秦始皇統(tǒng)一中國(guó)后要開(kāi)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(yùn)河，連接江南與北方？明成祖朱棣派遣三寶七下西洋遠(yuǎn)赴非洲的好望角，龐大的艦隊(duì)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(fā)現(xiàn)非洲大陸？[5]一直到今天，長(zhǎng)江三峽工程的建成，萬(wàn)噸船舶能直達(dá)重慶，為江海直達(dá)創(chuàng)造了條件。船舶的運(yùn)輸依然具有很強(qiáng)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(jīng)度緯度、定位導(dǎo)航等知識(shí)的學(xué)習(xí)，對(duì)航海模型的開(kāi)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(zhì)環(huán)境對(duì)車(chē)輛行駛、維護(hù)保養(yǎng)都有很大影響。

六、數(shù)學(xué)教學(xué)

數(shù)學(xué)與車(chē)輛模型、航海模型有著密切聯(lián)系。在模型制作過(guò)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(shù)學(xué)的知識(shí)。沒(méi)有學(xué)好數(shù)學(xué)這門(mén)學(xué)科，肯定不能制作好車(chē)輛模型和航海模型。所以，數(shù)學(xué)是開(kāi)展科技活動(dòng)模型項(xiàng)目的基礎(chǔ)。在日常的數(shù)學(xué)教學(xué)中，可以讓學(xué)生知道一海里等于多少公里。船舶的行駛速度用多少節(jié)來(lái)表示，那么每一節(jié)代表著什么？就是在操控遙控模型汽車(chē)進(jìn)行競(jìng)速比賽時(shí)，進(jìn)入彎道的車(chē)輛以多大的行駛速度、多大的轉(zhuǎn)彎半徑、多大的轉(zhuǎn)彎切入角度讓車(chē)輛在不減速的狀態(tài)下能夠?yàn)楸荣愙A得時(shí)間[6]。

七、化學(xué)教學(xué)

化學(xué)與模型有聯(lián)系嗎？答案是肯定的。從模型的材料種類來(lái)看，最初紙質(zhì)、木質(zhì)發(fā)展到銅、鐵金屬、塑料，再到碳纖維、鈦錳合成金屬，其實(shí)都能看到分子化學(xué)的影子。車(chē)輛用的輪胎就是橡膠制品，不同種類的車(chē)輛要使用不同的輪胎。這些都需要同學(xué)們學(xué)好化學(xué)知識(shí)，將來(lái)為民族的化學(xué)工業(yè)作出貢獻(xiàn)。在車(chē)模比賽中，同學(xué)們會(huì)根據(jù)比賽場(chǎng)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(chǎn)生的摩擦力的大小，決定了車(chē)輛的速度快慢。

專業(yè)的車(chē)輛模型中，油動(dòng)遙控車(chē)輛是其中的一類。原來(lái)的燃油主要是以蓖麻油為主，再添加相應(yīng)的化學(xué)試劑?，F(xiàn)在主要是二大類，一類是以甲醇為燃料的油動(dòng)車(chē)，一類是以汽油為燃油的油動(dòng)車(chē)。甲醇遙控車(chē)對(duì)溫度、啟動(dòng)要求較高，天氣過(guò)冷、過(guò)熱都對(duì)車(chē)輛有影響。汽油遙控車(chē)對(duì)機(jī)油有一定的要求，添加時(shí)候一定要嚴(yán)格按照比例進(jìn)行勾兌。一定要使用二沖程的摩托車(chē)機(jī)油，不能以為是汽油機(jī)車(chē)就使用汽車(chē)的機(jī)油。

在大部分船舶使用的推進(jìn)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(lái)防止水的侵入。密封層的關(guān)鍵部件就是密封項(xiàng)圈，它需要定期更換。密封項(xiàng)圈是一個(gè)橡膠制品，質(zhì)量的優(yōu)劣決定了項(xiàng)圈更換的時(shí)間長(zhǎng)短，也決定了船舶大修時(shí)間的長(zhǎng)短和經(jīng)濟(jì)成本的大小。這也是化學(xué)工業(yè)的整體實(shí)力的表現(xiàn)。

八、物理教學(xué)

如果說(shuō)學(xué)好數(shù)學(xué)知識(shí)是基礎(chǔ)，那么學(xué)好物理知識(shí)就是開(kāi)展車(chē)輛模型和航海模型的關(guān)鍵。一輛車(chē)、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(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸容積有多大？排氣量是多少CC？遙控器的發(fā)射頻率與接收機(jī)的接收頻率是否一致？遙控器的遙控范圍有多大？車(chē)輪的摩擦力、風(fēng)帆的作用力、車(chē)輛和船行駛中的阻力、船舶的浮力等都是物理學(xué)的知識(shí)。

從物理學(xué)延伸開(kāi)來(lái)，科技活動(dòng)還涉及機(jī)械、電子等相關(guān)領(lǐng)域。拼裝仿真車(chē)輛模型和航海模型時(shí)候，除了按照比例制作外，對(duì)模型內(nèi)部的要求也是非常嚴(yán)格。車(chē)門(mén)、船艙門(mén)，車(chē)窗、船艙窗戶都要能夠開(kāi)關(guān)，車(chē)輛前引擎蓋、后備箱蓋也要能夠打開(kāi)。如果安裝了遙控設(shè)備和電子設(shè)備，那么車(chē)輛、船舶的前后照明燈、轉(zhuǎn)向燈、霧燈、信號(hào)燈等都能夠正常開(kāi)啟。喇叭、音樂(lè)等音響設(shè)備要正常使用。如果是自動(dòng)裝載卸貨的工程車(chē)，車(chē)輛后部的貨箱要能夠自動(dòng)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(jī)械工程、信息技術(shù)等知識(shí)有很大關(guān)系。沒(méi)有這些科學(xué)原理的支持是不能夠完成好模型項(xiàng)目的，所以說(shuō)每一個(gè)模型的背后都是能力的體現(xiàn)，都是科學(xué)知識(shí)的結(jié)晶。

在組裝車(chē)輛模型時(shí)，懸掛系統(tǒng)的液壓桿在添加潤(rùn)滑油過(guò)程中必須完全密封才能起到保護(hù)車(chē)輛的作用，而潤(rùn)滑油的標(biāo)號(hào)不同反映在懸掛上就是通常所說(shuō)的硬懸掛或者軟懸掛。體現(xiàn)在比賽場(chǎng)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(chǎng)[7]。這些其實(shí)就是物理學(xué)中講到的作用力與反作用力的原理，燃料在什么狀態(tài)下燃燒得更加充分的問(wèn)題。

車(chē)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(lái)是流線型較多，現(xiàn)在是水滴形居多。從這些外形的變化可以看到空氣動(dòng)力學(xué)和流體力學(xué)的影子?？諝獾淖枇εc水流的阻力對(duì)車(chē)輛和船舶的行駛有很大的影響。人們利用這些科學(xué)原理制造出速度更快的交通工具為人類服務(wù)。

物理知識(shí)其實(shí)在模型項(xiàng)目中是應(yīng)用得最廣泛的科學(xué)知識(shí)。與車(chē)輛模型和航海模型聯(lián)系得最緊密。俗話說(shuō)，學(xué)好數(shù)理化，走遍天下都不怕。講得就是這些知識(shí)原理在我們的生活與工作中，對(duì)人們的幫助是非常巨大的。在這里就不一一展開(kāi)敘述了。

九、信息技術(shù)教學(xué)

在21世紀(jì)，信息技術(shù)日益成熟。人工智能技術(shù)大量在車(chē)輛和船舶上得到應(yīng)用。智能化的車(chē)輛和高度智能化的船舶不斷出現(xiàn)，能夠24小時(shí)無(wú)人值守自動(dòng)行駛的船舶，完全自動(dòng)駕駛無(wú)人控制的車(chē)輛都成為時(shí)代的新寵。既能在陸地行駛又能在水中航行的兩棲車(chē)輛，既能在水中航行又能飛翔的水翼艇，都打破了人們關(guān)于車(chē)輛、船舶、飛機(jī)的傳統(tǒng)意義上概念。原來(lái)那種以單一的功能來(lái)劃分不同種類的交通工具，被綜合性的、多功能的復(fù)合型交通工具所代表，實(shí)現(xiàn)了跨界發(fā)展、跨越式的進(jìn)步。

相對(duì)于車(chē)輛模型和航海模型來(lái)說(shuō)，信息技術(shù)與模型項(xiàng)目的結(jié)合也不斷地深入。將電腦芯片植入車(chē)輛和船舶中，利用預(yù)先編制好的程序，指揮模型車(chē)輛和模型船舶去完成任務(wù)和比賽。其實(shí)就是將電腦機(jī)器人項(xiàng)目與車(chē)模海模項(xiàng)目相互結(jié)合，不斷拓展科技活動(dòng)的內(nèi)容與活動(dòng)方式，以此豐富科技教育的內(nèi)涵。

綜上所述，科技活動(dòng)的開(kāi)展，涉及諸多學(xué)科。從車(chē)輛模型和航海模型項(xiàng)目來(lái)看，關(guān)聯(lián)到的知識(shí)就有物理、化學(xué)、機(jī)械、電子、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)、地理、歷史、美術(shù)、語(yǔ)文、外語(yǔ)等許多學(xué)科。這不僅僅是科技教育學(xué)科的事情，而是要求學(xué)校其他學(xué)科都要參與進(jìn)來(lái)，進(jìn)行不同學(xué)科之間的知識(shí)滲透，甚至動(dòng)員全學(xué)科參與到科技活動(dòng)項(xiàng)目的全過(guò)程，為科技活動(dòng)項(xiàng)目提供理論支持和技術(shù)保障，具有現(xiàn)實(shí)意義。