在萬(wàn)科梅沙書(shū)院，物理課是打怪游戲

游戲《植物大戰(zhàn)僵尸》里，玉米投手、西瓜投手是玩家們常用的“高階武器”：投手沿著軌跡不同的拋物線拋射果實(shí)，對(duì)逼近的僵尸造成傷害。其實(shí)，每一個(gè)植物投手都是虛擬版的投石機(jī)（又稱(chēng)拋石機(jī)，英文名名稱(chēng)Trebuchet），在現(xiàn)實(shí)生活中，我們也能通過(guò)自制“投手”來(lái)感受虛擬世界中的樂(lè)趣。

游戲《植物大戰(zhàn)僵尸》里，玉米投手、西瓜投手是玩家們常用的“高階武器”：投手沿著軌跡不同的拋物線拋射果實(shí)，對(duì)逼近的僵尸造成傷害。其實(shí)，每一個(gè)植物投手都是虛擬版的投石機(jī)(又稱(chēng)拋石機(jī)，英文名名稱(chēng)Trebuchet)，在現(xiàn)實(shí)生活中，我們也能通過(guò)自制“投手”來(lái)感受虛擬世界中的樂(lè)趣。

今年5月底，高浩老師帶領(lǐng)著物理課(課程名：AP Phycics 1 )的學(xué)生們開(kāi)始打造現(xiàn)實(shí)版的“投手”，即投石機(jī)。不到三周時(shí)間，6部由學(xué)生自主設(shè)計(jì)的投石機(jī)制作完畢，并在6月15日下午亮相書(shū)院二樓大堂，為了飛越5米外的目標(biāo)線各顯其能。

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ONE.萬(wàn)變不離“杠桿原理”

早在十五世紀(jì)，投石機(jī)就已作為圍攻和防守要塞的武器被廣泛運(yùn)用。為了讓重物被拋得更遠(yuǎn)、使用者能夠“四兩撥千斤”，人們對(duì)投石機(jī)進(jìn)行過(guò)多次改良，但設(shè)計(jì)的底層邏輯始終不變：那就是杠桿原理。

高浩老師的物理課十分注重培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)遷移能力。他曾在AP Phycics 1的Torque和Rotation兩個(gè)章節(jié)著重介紹了杠桿原理的適用場(chǎng)景，并鼓勵(lì)同學(xué)們開(kāi)發(fā)腦洞，借助易獲取的材料自制投石機(jī)，親身體會(huì)不同材料、不同施力點(diǎn)、不同施力方式等對(duì)于射程的影響。

高浩老師的課程更關(guān)注項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用。這需要學(xué)生真正的理解課程內(nèi)容，而不僅僅是刷題。在2018-2019學(xué)年，高浩老師的學(xué)生100%通過(guò)了“AP物理學(xué)：力學(xué)“的考試，遠(yuǎn)超中國(guó)及全球?qū)W生平均成績(jī)。

同學(xué)們?nèi)齼山M隊(duì)，有的為作品設(shè)計(jì)了彈簧裝置，有的計(jì)劃以木棍擺動(dòng)的力量助推被拋射物，他們將腦海中想法勾畫(huà)在了草稿圖中，將準(zhǔn)備用到的材料如木條、彈力繩、塑料碗等都標(biāo)注在旁，計(jì)劃在未來(lái)三周內(nèi)完成投石機(jī)制作，好迎接期末的成果驗(yàn)收。

部分小組的草稿設(shè)計(jì)圖

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TWO.“能否再遠(yuǎn)一點(diǎn)點(diǎn)?”

如果說(shuō)前期準(zhǔn)備都還停留在理論階段，那么從進(jìn)入木工房、STEAM教室著手制作開(kāi)始，每個(gè)團(tuán)隊(duì)都不同程度地遭受著現(xiàn)實(shí)對(duì)理想的“摧殘”。

陳頤同學(xué)所在小組在組裝機(jī)器時(shí)便遭遇了“出師不利”：“按照草稿圖設(shè)計(jì)出來(lái)的投石機(jī)太大了，我們并不需要那么大，而且應(yīng)該增加高度?！币灾劣谠谥蟮暮荛L(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，整個(gè)小組都需要反復(fù)修改之前的設(shè)計(jì)圖。張子駿同學(xué)所在小組也面臨著棘手問(wèn)題：他們的作品用到了滑輪裝置，力臂的設(shè)置也符合理論，但在初次測(cè)試中卻發(fā)現(xiàn)射程無(wú)法達(dá)到預(yù)期……

設(shè)計(jì)、組裝、測(cè)試、修改、再組裝、再測(cè)試、再修改——為了創(chuàng)造出創(chuàng)意與實(shí)用兼?zhèn)涞耐妒瘷C(jī)，每個(gè)小組都仿佛陷入了無(wú)限循環(huán)。所幸在他們的身后，有一個(gè)由高浩老師、木藝林文鑫老師、STEAM Center高升恒、潘游美憶老師組成的強(qiáng)大智囊團(tuán)。最終，陳頤小組在老師們的指導(dǎo)下改良了多處細(xì)節(jié)，張子駿小組則通過(guò)增加彈力帶改善了系統(tǒng)動(dòng)力不足的問(wèn)題。

成果驗(yàn)收日前，大部分小組都完成了至少兩次內(nèi)部測(cè)試，其中胡昕婷、歐陽(yáng)熙媛小組按計(jì)劃推進(jìn)了三次測(cè)試、兩次改進(jìn)。不少作品在測(cè)試時(shí)的表現(xiàn)就已超過(guò)高浩老師的要求，5米線不再是終點(diǎn)，“能否再遠(yuǎn)一點(diǎn)點(diǎn)”的想法推動(dòng)著同學(xué)們向前。

胡昕婷、歐陽(yáng)熙媛小組制定的項(xiàng)目推進(jìn)計(jì)劃

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THREE.學(xué)習(xí)也是一場(chǎng)“打怪游戲”

6月15日驗(yàn)收日，6部學(xué)生自制投石機(jī)悉數(shù)亮相，引起了師生們的圍觀。最終，5部投石機(jī)順利通過(guò)驗(yàn)收并獲得了滿分成績(jī)，僅有1部因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有瑕疵遺憾飛落5米線前。

可無(wú)論結(jié)果如何，每個(gè)小組都在學(xué)習(xí)和制作投石機(jī)的過(guò)程當(dāng)中收獲滿滿?！懊恳粋€(gè)小組在做(投石機(jī))之前都有制定每天的計(jì)劃，都畫(huà)了他們的裝置圖，并且按照這個(gè)圖去做投石機(jī)，我覺(jué)得挺有意思的。”在高浩老師看來(lái)，能將一個(gè)“失敗”的裝置最終改造成“成功”的裝置，本身也是一段重要的成長(zhǎng)體驗(yàn)。雖然個(gè)別小組的成績(jī)不夠理想，但最終也得到了老師的改進(jìn)建議，明確了未來(lái)提升的方向。

這段體驗(yàn)所蘊(yùn)含的樂(lè)趣，或許像是在游戲中不斷打怪升級(jí)。沉浸其中，享受團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)的樂(lè)趣，這意義遠(yuǎn)遠(yuǎn)大過(guò)結(jié)果本身。

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