在车模和海模科技活动中开展学科间知识渗透初探

尹涛

（湖北省武汉市武昌区教育局青少年科技辅导站，湖北武汉 430060）

在科技活动的诸多模型项目中，我们不仅仅只是看到模型本身的表象，而应该透过每一个模型看到它背后所呈现出来的知识结构和知识体系。每一个模型都是需要科学知识来支撑的。通过不同学科之间的知识渗透，是模型运动发展至今生生不息的主要因素，也是科技活动蓬勃发展的重要动力。

一、外语教学

由于欧美、日本等发达国家模型项目开展得比较早、比较好，配套的产业和供应商门类比较齐全，因此，许多模型的拼装图纸文字大多是英文、日文、德文、葡萄牙文以及西班牙文。从中我们可以发现，这实际上就是科技发展的历史脉络。早年在大航海时代，葡萄牙处于领先地位，把葡语带到了他们发现的世界各地。后来西班牙人的赶超，使西班牙语成为了主流。随着以蒸汽机为代表的工业革命的兴起，英国成为了日不落帝国。英语也成为了通行世界的主要语言[1]。在19世纪末，经历过日本明治维新和德国改革的这两个工业国家强势崛起。

伴随着电子产业的高速发展，德语和日语成为新技术代表语言。在车辆模型和航海模型设备的拼装过程中，一些组装的步骤、程序、说明等专有名词和专业术语，涉及不同文字和不同语言，也是科技英语方面的中重要内容。一般的中小学生知识结构还没有达到应有的水平，更需要得到教师的指导和帮助才能完成。

二、美术教学

一辆车、一艘船的外观设计，从古至今都是人类美学方面的审美演变。同一品牌车辆，同一级别的船舶，19世纪的外形与20世纪的外形就有很大不同。21世纪的今天，美学观念发生了显著的变化，特别是年轻一代的消费人群，提倡个性化的需求，定制成为一种流行。量产的车辆与没有量产的概念车在外形上差别也是很大[2]。更不用说内部装饰的风格与电子设备的配置，所体现出来的时代特点和科技含量。在美术教学中，让学生画出自己心中的车辆和船舶，搭配不同的色彩和造型，设计出未来的交通工具，同样具有现实意义。

三、语文教学

语文中有关车辆、船舶速度的形容，人物与交通工具、环境的比喻修饰，诗词歌赋中通过交通工具所反映出来的人物心理变化，景物的描写，都会让学生在课堂教学中产生丰富的联想，加深对知识的理解。人们在春节等节庆日子与远方的亲人团聚时，虽然舟车劳顿但心情愉快。再远的距离都阻挡不了思念亲人的那份感情。

在讲解以车、舟等为偏旁部首的字词时，从中国最早的文字甲骨文中殷商时期的象形文字，到春秋战国时期的小篆，到秦汉时期的篆书，再到魏晋时期的魏碑，以及唐宋时期的隶书、近代的楷书等，关于车、舟等文字的书写都是一个书法上渐进变化的过程。都是与时代的变迁有紧密联系[3]。同时还可以让学生联系日常生活中的交通工具与字词对照比较，从中看看这些文字从古到今的演变过程，在历史的长河中通过文字的演变所反映出来的社会生活和经济、文化、科技方面的巨大变化。

四、历史教学

人类在历史的发展进程中，不断地通过科技的力量来改变自身的生活。车辆与船舶的使用就是科技改变生活的一个典型范例。秦始皇在统一中国后的三大措施之一就是车同轴。与文字、度量衡的统一为整个中华民族成为一个大一统的国家起到重要的作用。

历史是延续的，人类社会的发展是在前人的基础上才取得的进步，人类文明的进程就是一个科学与技术不断发展的过程。从远古时代的手推车开始，人类使用工具为生产和生活服务。再到牲畜牵引的车、风力牵引的船，将人类手脚第一次解放出来，极大地推动生产力的发展[4]。三国时的木牛流马自行驱动方式初步显现出机械自动化的雏形，18世纪开始的以蒸汽机为代表的工业革命，带来了交通工具的动力大变革。20世纪以新能源、电力为驱动模式的车船，深刻地影响了人类今天的出行方式，距离不再是阻挡人类生活与交流的主要障碍。

人类的足迹踏遍了地球上的五大洲。21世纪以磁悬浮为标志的新能源、智能化交通工具，将进一步改变人们的生活。无人驾驶车辆、无人驾驶船舶将人工智能应用到日常的交通工具上，实现了更加便捷高效的出行。全新的交通模式为探访地球外的星球，探索星际外的空间，提供了便利条件。人类追寻宇宙间的奥秘不再是遥不可及。人类从哪里来？到哪里去？这不单是一个生命和哲学的问题，更是一个历史与科学的问题。

五、地理教学

古人曰：上知天文，下知地理。地理教学其实与车辆和船舶也有紧密关联。古诗云：朝辞白帝彩云间，千里江陵一日还。两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山。白帝城与江陵县都是地理名词，白帝城在重庆的奉节，江陵县在湖北的荆州，两地相隔千里。万重山在地理上是形容一个很长的距离，一叶扁舟为什么能够这么快就经过了这么多地方？如果乘车翻山越岭在同一个时间段能走这么远的距离吗？到底是车辆的速度快还是船舶的速度快？

为什么古人在远距离或者运输大量物资时候，要选择水路运输？为什么秦始皇统一中国后要开凿灵渠连接湘江与珠江二大水系？隋炀帝继位后要挖掘京杭大运河，连接江南与北方？明成祖朱棣派遣三宝七下西洋远赴非洲的好望角，庞大的舰队用的是怎样的船舶？郑和乘坐宝船的吨位到底有多大？郑和比麦哲伦、哥伦布到底早多少年发现非洲大陆？[5]一直到今天，长江三峡工程的建成，万吨船舶能直达重庆，为江海直达创造了条件。船舶的运输依然具有很强的生命力。

在地理课程中，海沟、洋流、潮汐、气象、水文、海洋、火山、礁石、海洋生物、经度纬度、定位导航等知识的学习，对航海模型的开展都有非常大的帮助。沼泽、沙漠、丘陵、草地、水泥路面与沥青路面等不同地质环境对车辆行驶、维护保养都有很大影响。

六、数学教学

数学与车辆模型、航海模型有着密切联系。在模型制作过程中，尺寸的大小、比例的多少、角度的高低、弧度的分割等都需要数学的知识。没有学好数学这门学科，肯定不能制作好车辆模型和航海模型。所以，数学是开展科技活动模型项目的基础。在日常的数学教学中，可以让学生知道一海里等于多少公里。船舶的行驶速度用多少节来表示，那么每一节代表着什么？就是在操控遥控模型汽车进行竞速比赛时，进入弯道的车辆以多大的行驶速度、多大的转弯半径、多大的转弯切入角度让车辆在不减速的状态下能够为比赛赢得时间[6]。

七、化学教学

化学与模型有联系吗？答案是肯定的。从模型的材料种类来看，最初纸质、木质发展到铜、铁金属、塑料，再到碳纤维、钛锰合成金属，其实都能看到分子化学的影子。车辆用的轮胎就是橡胶制品，不同种类的车辆要使用不同的轮胎。这些都需要同学们学好化学知识，将来为民族的化学工业作出贡献。在车模比赛中，同学们会根据比赛场地的路面情况更换不同的轮胎。生胶轮胎与熟胶轮胎在行驶中的作用是不一样的。接触路面的面积大小，产生的摩擦力的大小，决定了车辆的速度快慢。

专业的车辆模型中，油动遥控车辆是其中的一类。原来的燃油主要是以蓖麻油为主，再添加相应的化学试剂。现在主要是二大类，一类是以甲醇为燃料的油动车，一类是以汽油为燃油的油动车。甲醇遥控车对温度、启动要求较高，天气过冷、过热都对车辆有影响。汽油遥控车对机油有一定的要求，添加时候一定要严格按照比例进行勾兑。一定要使用二冲程的摩托车机油，不能以为是汽油机车就使用汽车的机油。

在大部分船舶使用的推进装置中，螺旋桨的轴承连杆与船体的连接部分有一层密封层来防止水的侵入。密封层的关键部件就是密封项圈，它需要定期更换。密封项圈是一个橡胶制品，质量的优劣决定了项圈更换的时间长短，也决定了船舶大修时间的长短和经济成本的大小。这也是化学工业的整体实力的表现。

八、物理教学

如果说学好数学知识是基础，那么学好物理知识就是开展车辆模型和航海模型的关键。一辆车、一艘船有多少马力？扭力是多大？电池组的输出功率是多少？发动机的气缸容积有多大？排气量是多少CC？遥控器的发射频率与接收机的接收频率是否一致？遥控器的遥控范围有多大？车轮的摩擦力、风帆的作用力、车辆和船行驶中的阻力、船舶的浮力等都是物理学的知识。

从物理学延伸开来，科技活动还涉及机械、电子等相关领域。拼装仿真车辆模型和航海模型时候，除了按照比例制作外，对模型内部的要求也是非常严格。车门、船舱门，车窗、船舱窗户都要能够开关，车辆前引擎盖、后备箱盖也要能够打开。如果安装了遥控设备和电子设备，那么车辆、船舶的前后照明灯、转向灯、雾灯、信号灯等都能够正常开启。喇叭、音乐等音响设备要正常使用。如果是自动装载卸货的工程车，车辆后部的货箱要能够自动升降。船舶上配备的救生小艇，也要收放自如。所有这些都与集成电路、机械工程、信息技术等知识有很大关系。没有这些科学原理的支持是不能够完成好模型项目的，所以说每一个模型的背后都是能力的体现，都是科学知识的结晶。

在组装车辆模型时，悬挂系统的液压杆在添加润滑油过程中必须完全密封才能起到保护车辆的作用，而润滑油的标号不同反映在悬挂上就是通常所说的硬悬挂或者软悬挂。体现在比赛场地上软悬挂比较适合水泥路面或者比较平整的路面，硬悬挂比较适合那种有障碍物或者山地、坡地的赛场[7]。这些其实就是物理学中讲到的作用力与反作用力的原理，燃料在什么状态下燃烧得更加充分的问题。

车辆的外形一般是流线型居多，船舶的船首一般是尖形船首居多，除了少量的登陆艇是方形船首。军舰的舰首比民用船舶的船首要尖锐许多。潜艇原来是流线型较多，现在是水滴形居多。从这些外形的变化可以看到空气动力学和流体力学的影子。空气的阻力与水流的阻力对车辆和船舶的行驶有很大的影响。人们利用这些科学原理制造出速度更快的交通工具为人类服务。

物理知识其实在模型项目中是应用得最广泛的科学知识。与车辆模型和航海模型联系得最紧密。俗话说，学好数理化，走遍天下都不怕。讲得就是这些知识原理在我们的生活与工作中，对人们的帮助是非常巨大的。在这里就不一一展开叙述了。

九、信息技术教学

在21世纪，信息技术日益成熟。人工智能技术大量在车辆和船舶上得到应用。智能化的车辆和高度智能化的船舶不断出现，能够24小时无人值守自动行驶的船舶，完全自动驾驶无人控制的车辆都成为时代的新宠。既能在陆地行驶又能在水中航行的两栖车辆，既能在水中航行又能飞翔的水翼艇，都打破了人们关于车辆、船舶、飞机的传统意义上概念。原来那种以单一的功能来划分不同种类的交通工具，被综合性的、多功能的复合型交通工具所代表，实现了跨界发展、跨越式的进步。

相对于车辆模型和航海模型来说，信息技术与模型项目的结合也不断地深入。将电脑芯片植入车辆和船舶中，利用预先编制好的程序，指挥模型车辆和模型船舶去完成任务和比赛。其实就是将电脑机器人项目与车模海模项目相互结合，不断拓展科技活动的内容与活动方式，以此丰富科技教育的内涵。

综上所述，科技活动的开展，涉及诸多学科。从车辆模型和航海模型项目来看，关联到的知识就有物理、化学、机械、电子、数学、计算机、地理、历史、美术、语文、外语等许多学科。这不仅仅是科技教育学科的事情，而是要求学校其他学科都要参与进来，进行不同学科之间的知识渗透，甚至动员全学科参与到科技活动项目的全过程，为科技活动项目提供理论支持和技术保障，具有现实意义。