《义务教育物理课程标准（2022年版）》（以下简称《新课标》）新增跨学科实践部分，这部分设计旨在发展学生跨学科运用知识的能力、分析和解决问题的综合能力、动手操作的实践能力，培养学生积极认真的学习态度和乐于实践、敢于创新的精神。《新课标》关于跨学科实践“物理学与工程实践”部分有如下要求：“了解我国古代的技术应用案例，体会我国古代科技对人类文明发展的促进作用。了解我国古代‘龙骨水车’的工作原理，尝试设计相关装置”
［1］。有关龙骨水车模型的设计与具体制作尚属空白，戴驿欢等
［2］给出了龙骨水车的研究框架和实施路径建议，对于具体设计与制作并未提及。
笔者对制作龙骨水车模型进行了实践，引领学生进行积极的探索，给出了具体的设计与制作建议。
1 龙骨水车简介及模型结构
龙骨水车是我国历史上重要的灌溉农具，由于其中间木链形状犹如龙骨，故名龙骨水车。龙骨水车适合提水高度在1~2 m的平原地区使用，或者作为灌溉工程的辅助设施，从输水渠直接向农田提水。它提水时，一般安放在河边，下端水槽和刮板直伸水下，利用链轮传动原理，带动木链周而复始地翻转，装在链条上的刮板就能把河水不断提升到岸上进行农田灌溉。最初的龙骨水车是用人力转动的，后来我国劳动人民又创制了利用畜力、风力、水力等带动的多种水车。
2 模型设计与难点突破
龙骨水车模型的整体尺寸及所用材料可以根据需要自行选择，但各部分的比例需要统筹设计。龙骨水车模型的制作难点在于链轮与龙骨链条之间的完美咬合，所以这几个部位需要提前设计精准测绘，以确定“木齿”“龙骨刮板”及“鹤膝”（链条关节）的尺寸。基于初中生的构图能力以及信息技术水平，笔者引导学生用两种方法进行了尝试。
2.1 手绘草图，确定尺寸
首先用圆规画出一个圆表示链轮，然后分为8等份，画出木齿。
在设计链条时，学生经过讨论出现了两种设计方案：一种是将龙骨刮板设计在两个木齿的中间位置，设计两种类型的连接片（A型和B型），如
图2-a所示，此两个连接片为一个链条制作单元，其中A型连接片两端都为凹型连接头，B型连接片两端都为凸型连接头。图中黑点部位为连接轴，在制作模型时可以用铁丝或者牙签棍进行连接。另一种设计相比上一种设计更简单一些，只需一个连接片为一个链条制作单元，如
图2-b所示，将刮板镶嵌其中，两端分别设计为凸凹接头，便于嵌入连接。
根据绘制的图纸，或量出实际尺寸，或进行等比例缩放制作即可。
2.2 借助几何画板绘制
几何画板是初中生信息技术课必学软件之一，利用几何画板也可以画出上面的两种设计，其优势是：可以适时修改并即时显示各部分的长度数据，如
图3所示。
3 龙骨水车模型制作
3.1 制作材料
500 mm×150 mm×5 mm桐木板5张，50 cm×15 cm×1 cm桐木板1张，白乳胶1瓶，直径为1 mm的铜丝或铁丝1 m，一次性筷子1根，直径为1 mm的钢钎1根。
3.2 制作工具
小手钻、小台锯、钳子、美工刀。
3.3 制作过程
（1） 制作龙骨链条。
制作链关节：如
图4所示，选择5 mm厚的桐木板，裁成3 cm×1 cm若干块，将3块小木板用白乳胶按图示粘贴在一起，粘好之后，首尾相连，预留1 cm位置后打孔备用。
制作龙骨拨片：将5 mm木板截成4 cm×3 cm若干块，在中间部位挖出5 mm×10 mm的方形孔。
将两部分拼插并用白乳胶黏合。制作多个这样的链条块，将黏合好的链条块打孔后用铜丝首尾相接，制作好链条。
（2） 制作从动链轮和主动链轮。
将1 cm厚的桐木板锯出一个直径为6 cm的圆片，均匀分成8等份，然后开出宽5 mm、长2 cm的槽，将5 mm厚的桐木板切成4 cm×3 cm的小块，将小木块插入槽内，并用白乳胶黏合。
制作前后两个链轮，在主动链轮中间打直径为6 mm的孔，在从动链轮中间打直径为1 mm的孔。
（3） 制作水槽。
将1 cm厚桐木板切成3块（50 cm×5 cm），一块平放，然后将另外两块分别粘在木板两侧。在两侧的木板上分别粘贴5 mm ×10 mm×80 mm小木条若干，间距为3 cm，最左边的木条长度为10 cm，在距顶端1 cm处打孔，孔洞可以让钢钎穿过，将从动链轮安装在水槽一端，拨动木齿，观察转动情况。
切割一条42 cm×5 cm的木板，右端与木板对齐，左边留出空隙，保证从动轮可以转动。木板与底部水槽的距离约为4.2 cm，保证链条能顺利通过，又不至于间距太大。
（4） 安装主动链轮和摇把。
制作两根30 cm×1 cm的弯条，一端打直径为6 mm的孔，另一端粘在水槽的两侧，黏合时要调整好角度，保证链条能从水槽中水平转出。在主动链轮中间插入一根一次性筷子，将其安装在两根弯条中间，并用白胶黏合。制作一个5 cm×1 cm的木片，两端打直径为6 cm的孔，其一端孔洞与主动链轮多出的一次性筷子插在一起，用白胶黏合；另一端孔洞插入大于2 cm的一次性筷子，用白胶黏合，至此完成摇把的安装。
（5） 安装链条。
根据模型大小，制作数量合适的链条，然后安装调试，整体装置如
图1所示。
3.4 其他简易制作方案
考虑到链条和动轮之间的咬合、链条的制作是学生制作的难点，因此笔者根据教学实际，引导学生注意观察身边的材料，培养其发散思维和创新思维，设计了更加简便的方案：利用牛奶箱子等硬纸板或KT板、筷子、硬布条等材料制作简易版的“龙骨水车”模型。学生开动脑筋，用废旧书包带或者硬质捆扎绳等替代龙骨，将纸板打孔后穿进去，用热熔胶固定，使制作难度大大降低。
图5-a为用书包带制作的龙骨链条，
图5-b为用KT板制作的模型，此外，还有用硬纸板制作的龙骨链条等。
4 结语
此案例实现了跨学科实践的教学目标，体现了探究性、综合性、趣味性、思维性、迁移性等特点。搜集龙骨水车资料及相关视频体现了与信息技术的融合，培养了学生的信息搜索能力；设计龙骨水车模型图培养了学生的工程思维和计算思维；用不同材料或者简化设计龙骨水车体现了批判性思维和创新性思维。笔者将在此实践基础上，围绕学生核心素养的发展，进一步总结此类跨学科实践课堂的模式及策略。
淄博市教育科学“十三五”规划课题“基于学习进阶的初中物理核心概念教学研究”(2019ZJZ003)
淄博市教育科学“十四五”规划课题“应用数字化技术发展学生科学思维实践研究”(2022ZJY072)
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