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海文化,德润人,提素养——青岛贵州路小学“种子承压试验”纪实

发表时间:2018-11-19 阅读次数:351

科学课上,老师与孩子们共同回顾了人类对宇宙探索的历程,尤其是我国在航天领域的太空试验的直播深受孩子们的喜欢,激发起他们探索宇宙知识的极大兴趣。受太空育种试验的启发,孩子们提出:既然种子可以到太空旅行之后,产生基因变异,结出来的果实比之前要大许多。那么,种子到深海承压之后会有变化吗?还可以继续繁殖吗?压力对种子生存有什么样的影响呢?

 孩子们带着这些疑问,借这次北极科考的机会,共同设计了这次试验。到底选择什么材料包裹种子合适呢?如何让包裹的材料经得住海底压力的变化而不损坏脆弱的小种子呢?在老师的指导下,孩子们通过头脑风暴的活动想到了可以尝试使用不同材料包裹种子,设计测试到达不同海拔深度的材料的承压试验。

 孩子们最先想到的是用泡沫进行包装。但是泡沫包装有一个最大的问题就是装种子的空间如何处理,如果用小刀切割出适合的空间,有很多泡沫豆豆因为静电而到处吸附,随意乱飞。更别说在上面钻洞,把种子包裹起来了。在老师的启发下,学生们想到了用铁丝加热的方式在学校的走班课程中进行尝试。

取一段铁丝,用蜡烛烧热之后,在切割好的泡沫板上烫出一个底直径为0.5cm,高2cm的微型圆柱型空心,然后取10粒种子放进去。问题来了,怎么把这个洞口封上?结合前面的试验孩子们想到:在加热时,泡沫会迅速熔化,并随之迅速冷却,能不能利用泡沫的这种特点将它加热,并迅速与泡沫盖板进行粘连,达到封闭洞口的目的?

大家都觉得这个主意不错,把泡沫盖板放在蜡烛上加热后,瞬间接触火焰的部分就熔化了,根本来不及再与盛装种子的容器进行粘合。于是孩子们再尝试由两个人同时操作,一人手持盖板和容器先对接,另一个人持一块泡沫板,尝试用火焰直接加热,让熔化后的液态泡沫流到接缝上进行封闭,但高温使接缝处的泡沫根本不听话,非但没有冷却粘连,反而随之因高温而造成接缝的凹陷。试验遇到了技术瓶颈。正在孩子们一筹莫展的时候,有个孩子提出了用在“手工布艺”小组粘贴时使用的胶枪试试,大家就像抓住了救命稻草一般,向张老师借来胶枪一试,热熔胶的温度不会太高,可以很好的保护“怕热”的泡沫。几次下来,果然轻松搞定。孩子们不禁在欣喜之余感叹,合理的工具使用太重要了。

看着历尽辛苦封起来的泡沫,有孩子提出,大气压力来自四面八方,那么在海水中,我们的材料所受到的压力也理应来自四面八方。种子在承压时,泡沫板的边缘到种子的距离是有差异的,薄的面是否会因与种子的距离太短而经压缩后把脆弱的种子破坏掉呢?

有名学生在订做蛋糕时发现,柜子里摆的样品蛋糕是使用泡沫模具制做的。孩子很受启发,决定使用泡沫的蛋糕模具尝试一下,这样小小的种子放进去后,周围就有了足够的保护厚度。有了前面的制作经验,孩子们顺利地完成了“泡沫杯种子”的材料准备。

接下来还要准备孩子们在头脑风暴中讨论到的其它的材料做为容器。如:塑料、金属等材料。

有的同学提出可以使用在“3D打印社团”中学习的知识,设计一个空心的圆柱模型。

于是抓紧时间设计,大家在讨论时交流,打印时塑料是以液态的状态打印,温度会比较高,给种子包上保鲜膜,可以帮小种子更好的抵御温度的变化。于是,每组的十粒小种子穿上了孩子们为它们精心打造的“隔热服”。

3D打印耗时很长,打印一个需要6个小时左右,孩子们在慕老师的指导下,早晨到校后就开展打印,下课去观察进展情况。

看着激光喷头开始打印,一圈一圈地开始打底,大约打印了0.5cm高的实心底后,喷头就变成了网格化打印。孩子们的小脸趴在3D打印机的保护罩外,眼睛一时不肯离开,生怕哪里出现问题。

"快看!开始,打放种子的空心圆柱了!"

"真的!"

"哇,太棒了!"孩子们兴奋地看着,嘴里说着,眼神还不肯从喷头上离开。

"孩子们,看好了,别忘记要在这个空心的圆柱封口之前暂停噢!"

"嗯嗯。"小眼睛盯得更紧了。

"可以了!可以了……"孩子按下暂停键,打印机真的停住了。

小家伙们兴奋地打开盖子,用镊子轻轻地夹着穿好防护服的小种子住进它们的新家。慕老师帮孩子们看了看,种子放进去以后没有超过最高面。

孩子们得到老师的许可后再次按下了继续按钮。看似完美的方案,就在重新开始打印后,给了孩子们重重的一击。由于底面和底板保护纸粘连不牢,重新打印后,发生了微小的位移,打印失败。

孩子们带着小失望,沉静了片刻,把底板纸再次贴好,开始……

……眼看着要封口了,孩子们屏住了呼吸,眼睛紧紧地盯着打印喷头移动的轨迹。但,同样的事情再一次发生了。孩子们几个小时的期待又付之东流!终于,经过耐心排查,原因找到了,通过测量,孩子们发现可能是因为这台打印机的底板产生了轻微的变形,导致了打印的失败。换一台再试试。孩子们把程序装到了第二台机器上,终于功夫不负有心人,在封口成功的霎那,孩子们兴奋地跳了起来,激动地泪花在眼眶里滚动。

为了能找到更多的对比材料来包裹种子,周末时间参与试验设计的孩子还在家长的支持和陪伴下去土产店考察。

孩子们发现了包裹小种子比较合适的PVC管和铁管。但是如何切割?又怎样才能把小种子封存在里面呢?铁管太长怎么办?负责人听到孩子们的问题,笑着说:"其实他们作为管件,都是有堵头设计的,我这里只有PVC的堵头,铁管的没有,你们得上其他家去看看。另外,老板下班了,切割工具拿不出来,你们不如明天再来吧!"

周一,孩子们就要上学了,他们只好攥着刚刚买到的孤零零六个PVC管件堵头遗憾地离开了这家店。大家在互相的鼓励下打起精神,继续寻找。这个时候装饰城已经下班了,于是孩子们就沿着马路边一家一家的找那些还没有关门的小店儿。发现有还开着门的就会兴奋的跑进去问一问有没有合适的材料和管件堵头。家长陪在旁边慢慢地开车,孩子们在路边一家一家地询问……一家、两家、三家……终于,眼见天色越来越黑了,有位爸爸联系到了一家零件加工作坊,作坊那里有一些以前加工剩下的小头儿。

作坊负责人表示可以给学生们买到的PVC堵头配上PVC管。他拖出了已经准备好的巨型大钳子,在一段很长的PVC管上轻轻夹了两三下,"咔嚓!"随着一声脆响,管子就这么轻松地被剪断了。铁管,是两节给别人家装暖气剩下的管子头。堵头,用的是几个床帘杆的金属头。

材料算是找齐了。接下来就是想办法焊接到一起了。孩子们兴奋地跟叔叔介绍这是要在北极做试验的材料,负责人也表示非常重视,一定满足孩子的要求。负责人找出热熔机,把刚刚剪下来的一小段管件和堵头分别插在已经预热好的热熔机两端,然后取出管件迅速地对接在一起,扔进水盆,冷却之后管件就粘在一起。最为困难的是金属管焊接,如何让金属管里面的种子尽可能地存活下来?经过一番讨论大家一致认为频繁冷却是目前能找到的最好的办法。焊接开始了,瞬间火花四溅,几秒钟就放在冷水中冷却一下,再继续……终于,经过叔叔的精心加工,无缝铁管也被焊接好了。

过程的曲曲折折,让孩子们意识到,做成任何一件事,都要经过无数的挫折和失败,只有科学的方法、坚韧不拔的意志品格,和永不满足的探索精神,才能真正成为海洋文化的传承者,才能像科学家叔叔那样,有真正的成就。