数千年来，人们一直用船只运送世界各地的东西。不幸的是，这些船只很容易受到暴风雨的影响而且可能倾覆。本课程扩展了经典的“铝箔船”项目。通常情况下，学生会用一张铝箔建造一艘船，并在沉没之前看看它能保持多少重量 - 静水。

在这个项目中，他们会发现他们的船能如何迎接波浪！

开始之前·我们需要准备的物料

·铝箔

·大型塑料浴盆（更多浴缸可让更多学生一次性测试）

·毛巾

·用作“货物”的统一小物件。您可以使用任何可用的东西：硬币，大理石，豆类等。

·米尺

·物体下降创造波浪，如岩石或重球

准备工作：

用铝箔建造小船，并测试多少重量，船只在沉没之前可以保持是一项经典的科学活动（图1）。它教授学生关于物理概念，如浮力和密度以及工程设计，因为他们反复工作以改进他们的船只。

其他准备（5分钟）：

用水填充你的“浴缸”大约一半。如果浴缸很浅，可以在它们下方铺上毛巾以捕获任何溅水（或者，如果可行的话，在外面进行项目）。一个浴缸可用于静水测试，一个用于波浪测试。

可选：课程前一天，作为家庭作业，请您的学生查找最近有关沉船或划船灾难的新闻文章，并找出导致它的原因。

课程流程

铺垫阶段（10分钟）：

开始上课之前，询问您的学生他们是否在新闻中看到或阅读过最新的沉船事故或与船相关的灾难（不是像泰坦尼克号这样的着名历史性灾难），特别是那些与逃离饱受战争蹂躏的国家的移民相关的船只（参见教师背景）部分）。

如果您的教室可以访问互联网，您可以让学生在线搜索最近的新闻文章。您也可以在课程前一天将其指定为作业。

作为一个班级，讨论事故的原因。其中有多少是由暴风雨条件或不安全或超载的船只引起的？（请注意，可能存在其他原因导致的事故，例如导致撞击岩石或其他船只的导航错误）。 

当我们有更安全的船只时，为什么人们需要在暴风雨的条件下使用不安全/超载的船？ 

另外，在今天的课程中，我们将使用铝箔船和硬币代表“乘客”来模拟这种情况，并将其视为工程设计问题。但是，您不会告诉学生到底要做什么 - 首先，我们来讨论如何将问题定义为一个类。

探索推进（40分钟）：

1、作为一个类，定义需要解决的现实问题。 然后，定义该问题的标准和约束， 因为它们适用于您的铝箔船模型。您需要 具体说明问题的定义， 具体细节取决于您的材料和个人设置。考虑到可用材料或时间的实际限制，您可能需要为学生提供一些指导。例如，指导性问题和可能的答案，请参见表1。 

2、讨论您的模型是否真实。 它有任何限制吗？ 它与真实场景有多相似？在我们开始实验之前，有什么我们应该同意改变的吗？ 

3、个别地，学生应该在他们的工作表上绘制几个关于船舶设计的想法。他们如何计划折叠船？最终的形状是什么？ 船的形状将如何帮助它实现目标， 例如握住硬币的重量，还是不被大浪击沉？ 

4、成对，学生现在应该比较他们画的设计。他们需要决定要构建一个设计。他们能否同意一个最好的设计？ 他们可以组合或修改他们的任何设计，以达到可能更好的设计吗？ 

5、一旦他们选择了设计，他们就 需要构建并测试它。 暂停将测试程序作为一个类进行讨论。说明学生将有多次机会测试和重新设计/重建他们的船只。当船只有10便士时，他们是否想直接跳球？或者他们是否想尝试更多增量方法？例如，您可以首先测试一个空船以确保设计浮动，然后在静水中用10便士进行测试，然后用10便士和波浪进行测试。 

6、允许学生测试他们的船只，然后根据需要重新设计和重新测试（根据您的可用时间限制）。他们应该记录他们遇到的问题并在工作表中设计变更。 他们是否设法在连续迭代中提高设计的性能？ 

7、暂停讨论导致船沉没的原因。 船是否会快速下沉（例如，它们被一个大波浪淹没），或者随着时间的推移缓慢下降（水从多个小波浪中溅出）？ 船要沉没的物理门槛是多少 （船的重量，包括便士和其中的水，必须超过浮力，这等于船取代的水的重量）？ 

8、每对学生完成设计后，使用商定的标准程序进行“官方”测试。跟踪哪些船沉没，哪些船没有。

9、现在为真正有趣的部分！决定如何在越来越苛刻的条件下测试船只（例如，增加更多的便士，通过从更高的高度落球来制造更大的波浪，或两者兼而有之）。每艘船定量跟踪结果，并继续行驶直到船只沉没。哪艘船幸免于最大风暴？

反映 （10分钟）：

作为一个班级讨论结果。 所有的船都在相同的条件下进行了测试 - 它们的表现如何？有些人成功而其他人失败了吗？为什么或者为什么不？ 成功的设计有什么共同之处吗？不成功的设计怎么样？如果他们有更多的时间或材料，他们会改变他们的船只？ 

建立职业联系

讨论或阅读这些职业可以帮助学生在现实世界中的课堂教学和STEM工作机会之间建立重要的联系。

海洋建筑师

海洋建筑师设计船只和其他类型的远洋船只，如潜艇，石油平台和水下机器人。他们可以帮助设计能够更安全地运送大量人员的船只。

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下期4·18预告

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