【团队建设】 运用力学知识，巧找平衡（1课时）
（一）设计意图与任务描述
随着科学技术的发展，目前大多数科学研究项目都呈现出了“跨学科”、“集体性”的特点，可以说团队合作在如今的科学研究中发挥着举足轻重的作用。因此我们将学生分成8人一组的团队，共同完成“力学挑战赛”项目，通过搭建“筷子立方体”和“寻找平衡”切实体会到团队合作的重要性。
该项目命题实际上是中国力学学会举办的第二届中学生趣味力学制作邀请赛第三轮比赛题目。要求利用所给工具搭建出立方体结构，并利用一定长度比例的橡皮筋和薄木板在立方体内搭建平台，使得放在该平台上的纸杯中能容纳最多体积的水。具体内容、要求和评价标准见表3—5。
表3—5 搭建立方体内容、要求和评价标准
（二）实施过程
该实验设计综合考虑了力的平衡以及力矩平衡等基本原理，在实际操作中水杯的位置、水量的多少都会影响木板的最终平衡状态，因此需要进行反复、不断的调试，对学生的耐力以及相互协调程度都是极大的考验。
图3—43 粘连结构探索
图3—44 确定“三角形”支撑结构
在具体实施过程中，看似简单的“木筷立方体”的搭建，也由于结构设计、材料（如胶水的性能、凝固时间）等各方面的原因，使得同学们在基本框架的搭建过程中就面临着重重困难。例如，由于立方体的边长要求为40cm左右，因此需要将两双筷子连接起来，那么接点处是利用细线固定还是胶水黏合？两种方法都进行尝试、对比的话，如何保证在规定时间内完成搭建工作？不出意料地，我们看到有的小组及时进行了人员分工，迅速对不同连接方案进行了尝试，将涂好胶水的材料放置在太阳底下以加速胶水凝固。最终，根据实际效果确定了“粘贴+捆绑”的模式。同时，有的同学还想起了生活中“三角形稳定性”的特点，在搭建基础框架的过程中加入了“三角形”的元素，如图3—43和图3—44所示。
图3—45 学生成果展示
在50min的项目实施过程中，有一个小组的学生在“寻找平衡”过程中将一瓶矿泉水固定在木板下方作为配重保持木板平衡，在这个基础上最终实现了整杯水放上平板后保持平衡的目标。该作品也被同学们摆放在教室中作为留念，如图3—45所示。
（三）点评
该项目设计无论从理论分析还是实际操作上都比较复杂，对于八年级的学生来说还是有一定的难度的，因此要求学生不畏困难，不怕失败，竭诚合作。学生们在参与活动过程中体验到了“实践—调整—试错—寻找策略—调整—再实践”的科学探究常规流程，而任务的圆满完成也使得学生对未来的探究充满了信心，充分调动了学生参与探究学习的热情。
该项目的不足之处在于缺乏对学生进行“可思考问题”、“发现规律和总结”的引导，例如，在用不同长度橡皮筋固定木板寻找平衡的过程中，三条橡皮筋、四个顶点，哪种组合更容易使水杯放上后处于平衡状态？由于学生在实际操作过程中，进行了多种尝试，该过程中不妨让学生记录每次具体的操作及结果，课后进行数据分析，从而提升活动的高度，锻炼学生提取有用信息的能力。