探秘中國筷

李娟

活動背景

筷子是中國文化的組成部分，其中融入了豐富的科學(xué)知識，對中小學(xué)生科學(xué)啟蒙教育有重要意義。

筷子起源于中國，傳承了3 000 多年，其中蘊(yùn)含了豐富的中國哲學(xué)和禮儀等傳統(tǒng)文化，已經(jīng)深入人們生活的方方面面。當(dāng)前，關(guān)于筷子的起源存在爭議，正是因?yàn)槲覀儗曜游幕暮鲆曉斐傻?，不利于傳統(tǒng)文化的傳承。因此，開展以筷子為載體的科技課程具有現(xiàn)實(shí)意義。

活動目標(biāo)

科學(xué)觀念

了解筷子中包含的簡單機(jī)械杠桿、摩擦力原理、熱力學(xué)原理，以及力的傳遞等科學(xué)知識。

科學(xué)思維

能根據(jù)筷子的釋義、材質(zhì)、功能等進(jìn)行分類、歸納，學(xué)會利用不同材料根據(jù)現(xiàn)實(shí)需求創(chuàng)新設(shè)計(jì)并制作筷子，培養(yǎng)創(chuàng)造性思維。

探究實(shí)踐

通過探究筷子中的科學(xué)原理和文化價(jià)值，形成科學(xué)探究能力、自主學(xué)習(xí)能力，以及發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。

態(tài)度責(zé)任

對筷子探究有強(qiáng)烈的興趣，具備團(tuán)隊(duì)合作意識，能通過手抄報(bào)等方式主動向同學(xué)傳播筷子中的科學(xué)知識及傳統(tǒng)文化價(jià)值。

活動創(chuàng)新點(diǎn)

利用中國筷積極開展科技創(chuàng)新教育、傳統(tǒng)筷箸文化科普教育及愛國主義教育。

活動對象

3—6 年級學(xué)生，共1 852 人。

活動1 筷子的相關(guān)知識調(diào)查

詞解筷子

利用圖書館查閱《新華字典》《現(xiàn)代漢語詞典》《康熙字典》《大辭典》等工具書，以及網(wǎng)絡(luò)查詢等方式，初步認(rèn)識筷、筷子，并從搜索到的資料中總結(jié)出筷子的發(fā)展歷史：據(jù)推測，最早在三四千年前，筷子就已經(jīng)出現(xiàn)；文獻(xiàn)中筷子名稱演變歷程為：梜—櫡—筯—箸—快兒—筷子。

關(guān)于筷子種類、材質(zhì)、功能的調(diào)查

為了更好地了解筷子，比如筷子的種類、使用地域、結(jié)構(gòu)功能等知識，需從各個(gè)地方收集不同的筷子，并對收集到的筷子進(jìn)行觀察，對樣式、尺寸、形態(tài)等特點(diǎn)進(jìn)行匯總。①筷子的種類多。從材質(zhì)上分，包括竹筷、木筷、金屬筷、陶瓷筷等；從產(chǎn)地分，包括中國筷、日本筷、韓筷、越南筷等；從用途上分，包括紀(jì)念筷、結(jié)婚筷、食用筷、保健筷、工藝筷等。②筷子的種類不同，其結(jié)構(gòu)、功能不同。比如，日本筷筷尖很尖，是為了方便夾出魚刺；火鍋筷很長，是為了避免燙手；出行旅游的筷子可拆卸，是為了方便攜帶等。③隨著技術(shù)的發(fā)展，筷子越來越美觀，有些筷子的設(shè)計(jì)還融合了高分子材料等現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)。④筷子不僅具有攪拌、夾取食物（夾、串、刺、卷等）、粉碎食物、按摩穴位等功能，還具有觀賞、收藏、祝福等功能。

活動2 探究筷子里的科學(xué)

本活動結(jié)合湘教版《科學(xué)》5年級上冊第2 單元“簡單機(jī)械”、第2 課“他能撬動地球嗎”中的杠桿原理對筷子進(jìn)行分析，并畫出筷子的受力分析圖。

探究筷子里的力學(xué)原理

筷子的杠桿原理 在使用筷子的過程中體會筷子的受力，并結(jié)合簡單機(jī)械中的杠桿原理，找出筷子使用過程中的杠桿原理，尋找支點(diǎn)、阻力點(diǎn)、動力點(diǎn)， 并畫出圖形，判斷筷子是省力杠桿還是費(fèi)力杠桿。

結(jié)論：支點(diǎn)在虎口處，動力點(diǎn)在食指與中指之間，阻力點(diǎn)在夾取食物的位置，支點(diǎn)到動力點(diǎn)的距離為動力臂，支點(diǎn)到阻力點(diǎn)的距離為阻力臂。由圖2 可知，筷子杠桿中，當(dāng)動力× 動力臂= 阻力× 阻力臂時(shí)，動力臂小于阻力臂，則動力大于阻力，為費(fèi)力杠桿?？曜颖旧淼闹亓浚ㄙ|(zhì)量）通常比目標(biāo)物體重得多，將筷子的重心盡量靠近支點(diǎn)時(shí)，較為省力。

筷子工作時(shí)力的傳遞作用 用筷子夾取食物，探尋筷子在夾取食物時(shí)受到的力及筷子中力的傳遞作用，并畫出受力分析圖（圖3）。

夾取食物時(shí)施加給筷子的力F 1、F 2，通過杠桿（筷柄與筷尖組成的簡單機(jī)械）傳遞給筷尖，作用于食物，分別為F 1' 、F 2' ，筷尖通過傳遞的力，利用食物與筷子之間的摩擦力夾起食物。

食物受力分析

筷子夾取食物時(shí)的摩擦力分析 用筷子夾取食物，探尋筷子夾取食物時(shí)的摩擦力，并畫出受力分析圖。具體受力情況如圖4 所示，G 表示食物的重力，F(xiàn) 1 表示食物受到右邊筷子的壓力，F(xiàn) 2 表示食物受到左邊筷子的壓力，f 1 表示食物受到右邊筷子的摩擦力，f 2 表示食物受到左邊筷子的摩擦力。其中，摩擦力f =μN(yùn) （μ 表示筷子的摩擦系數(shù)，N 表示壓力），所以f 1=μF 1，f 2=μF2，因此，食物受到的總摩擦力f 總=f 1 ＋ f 2=μF 1+μF 2=μ （F 1＋ F 2）。當(dāng)G =f 總=μ （F 1 ＋ F 2）時(shí)，食物受到的力處于平衡狀態(tài)，食物可被夾??；G >μ（F 1 ＋F 2）時(shí)，食物受到的合力方向向下，食物掉落；G <μ （F 1 ＋ F2）時(shí)，食物受到的是動摩擦力，合力方向向上，食物沿著筷子上滑，并掉落。

綜上所述，食物是否被筷子夾取與筷子表面的粗糙程度（即摩擦系數(shù)μ ）及人夾取食物時(shí)施加的壓力（N ）有關(guān)，筷子越粗糙μ 值越大，摩擦力也就越大，當(dāng)G =μ （F 1＋F 2）時(shí)，食物會被夾取。

筷子摩擦力原理的應(yīng)用 選取以下4 種筷子進(jìn)行探究：筷柄無棱，筷尖、筷柄光滑的金屬筷；筷柄有4 條棱，筷尖、筷柄光滑的陶瓷筷；筷柄有4 條棱，筷尖、筷柄粗糙的竹筷；筷柄有6 條棱，筷尖、筷柄粗糙的合金筷（圖5）。

通過對比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：①四棱柱筷子與拇指、食指、中指的接觸面積更大，握得更穩(wěn)，舒適感更好，且放在桌上不易滾動；②表面光滑的筷子與表面粗糙的筷子相比，筷尖光滑的筷子摩擦力小，更難夾起食物。

探究不同材質(zhì)筷子傳熱快慢

實(shí)驗(yàn)材料 熱水，數(shù)字溫度計(jì)3 個(gè)，竹筷、陶瓷筷、金屬筷各1 支，餐巾紙，杯子。

實(shí)驗(yàn)步驟 ①將數(shù)字溫度計(jì)測量端固定在3 支筷子的筷尖；②向杯中倒入熱水，將筷子放入熱水，3 分鐘后，讀取數(shù)字溫度計(jì)上的數(shù)值；③取出筷子，待筷子冷卻，將杯中重新?lián)Q上熱水，再次放入筷子，3 分鐘后再次讀數(shù)，重復(fù)操作3 次；④記錄數(shù)據(jù)并分析（圖6）。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果 金屬筷傳熱速度最快，溫度最高；其次為陶瓷筷，溫度稍低于金屬筷；竹筷傳熱速度最慢。

不同材質(zhì)筷子清洗難易情況探究

實(shí)驗(yàn)材料 熱水，洗潔精，水槽，竹筷、陶瓷筷、金屬筷、木筷、合金筷各1 雙，餐巾紙，油污。

實(shí)驗(yàn)步驟 ①將5 種筷子分別沾上油污，然后用清水沖洗，觀察筷子上的油污留存情況；②用餐巾紙擦拭筷子，觀察筷子上的油污留存情況；③將筷子放入溫水中，加入少量洗潔精，浸泡5 分鐘，觀察筷子上的油污留存情況；④最后，用手搓洗筷子，清洗干凈后，觀察筷子上的油污留存情況。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果 材質(zhì)光滑的筷子易清洗，其中陶瓷筷最易清洗，然后依次是金屬筷、竹筷、木筷、合金筷。

活動3 探究筷子中的傳統(tǒng)文化

重慶筷子街筷子文化調(diào)查

為了深入了解筷子的歷史，教師帶領(lǐng)學(xué)生前往重慶筷子街展開調(diào)查，對當(dāng)?shù)鼐用襁M(jìn)行訪談，了解筷子的傳說及筷子街的歷史。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，筷子街的壁畫呈現(xiàn)了《重慶筷子街賦》《筷子的禮儀》《易經(jīng)與筷子》《詠箸》等內(nèi)容，涉及筷子街的歷史、筷子的習(xí)俗、筷子的詩詞，以及筷子與中國哲學(xué)的關(guān)系。此外，在筷子街，學(xué)生還發(fā)現(xiàn)了以“筷”命名的建筑或地名，比如“筷味苑”“筷子樓”“筷子街啤酒飲”“筷和軒”等。

筷子習(xí)俗禁忌調(diào)查

通過筷子街實(shí)地調(diào)查和查閱網(wǎng)絡(luò)資料，學(xué)生總結(jié)發(fā)現(xiàn)了“筷子八大使用禮節(jié)”“筷子的十二忌諱”等內(nèi)容，比如：筷子使用忌“三長兩短”，指的是在用餐前或用餐過程中，將長短不齊的筷子放在桌上不吉利；使用筷子時(shí)忌“仙人指路”，即吃飯用筷子指人等同于指責(zé)他人；筷子使用忌“品箸留聲”，即不應(yīng)把筷子含在嘴里，并發(fā)出咝咝聲響。

筷子的哲理探究

中國文化博大精深，一雙筷子蘊(yùn)含了豐富的做人道理和人生哲理，比如：多根筷子不易斷，說明團(tuán)結(jié)的重要性；筷子的長度為7 寸6 分，象征著人類的七情六欲；筷子上方下圓，象征著天圓地方；筷子有2 支，表示天人合一，效法自然；婚嫁送筷子，即祝福新人成雙成對，般配和諧，“筷”生貴子。

活動4 筷子創(chuàng)新設(shè)計(jì)

隨著生活水平提升，人們對筷子的衛(wèi)生、功能作用、外觀等都有了新的要求，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合當(dāng)前科技設(shè)計(jì)創(chuàng)新型筷子。

巴氏消毒筷

結(jié)構(gòu)組成 由開關(guān)、高能電池、電阻絲、高分子材料和玻璃纖維材質(zhì)組成的空心筷（圖7），方便攜帶。

科學(xué)原理 按下開關(guān)，形成通路，電阻絲發(fā)熱，溫度傳遞到筷子上，溫度達(dá)到60℃及以上時(shí)，可起到消毒殺菌的作用。

多功能消毒筷底座

結(jié)構(gòu)組成 筷筒、梯形底座、USB 接口、筷筒內(nèi)筒中心配置用于殺菌的紫外線燈，以及用于烘干的紅外線燈（圖8）。

科學(xué)原理 筷子底座通過USB接口接通電源，紅外線燈升溫使筷子快速烘干，再利用紫外線燈進(jìn)行殺菌消毒。

活動5 自制筷子

要求學(xué)生選擇身邊的材料，本著低碳環(huán)保的理念，制作一雙筷子。

材料及工具

材料：竹棍、木板等。

工具：刀、鋸子、砂紙等。

制作過程

①選擇原材料中適合做筷子的部分，將其他部分截掉；②用刀將所選材料從中間一分為二，并削成筷子的形狀，再用砂紙打磨光滑；③用巴氏消毒法對做好的筷子進(jìn)行消毒，并晾曬干。

活動6 筷子文化宣傳

鼓勵學(xué)生制作手抄報(bào)，向身邊的同學(xué)宣傳筷子文化。

活動評價(jià)

對照活動目標(biāo)，從科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐、態(tài)度責(zé)任4個(gè)方面設(shè)計(jì)活動評價(jià)表（表1），教師和學(xué)生根據(jù)評價(jià)表進(jìn)行自評、互評和師評，獲得9 ～ 12 分的學(xué)生即可獲得“科技小能人”獎狀和徽章，在每月的小能人徽章頒發(fā)儀式上發(fā)放。

該項(xiàng)目參與了第36 屆全國青少年科技創(chuàng)新大賽科技輔導(dǎo)員科教創(chuàng)新成果線上交流活動