美国小学的科学发明比赛——拆解XBOX都不算事儿！

按照美国学区的标准详解六大类美国小学科学发明比赛，五花八门的设计让人惊叹美国小学生的胆大和想象力！...

每年的春天，我们学区会举行科学发明比赛。我们学校的三年级的GATE students(资优生)，四年级和五年级的学生都要求参加科学竞赛。而幼儿园到二年级的小朋友也可以尝试参加。小朋友可以自行选择组员，利用课后的时间来完成设计。说到美国老师布置的课后project，大部分在美国的家长可能心知肚明——说是布置给学生的任务，其实很大一部分是需要家长合作。想起去年感恩节的时候我给学生布置了一个晚餐预算的课后活动，我要求他们用一百美元去超市对比食材，算好预算，做一顿晚餐。到了快截止的日期，我开始收到焦头烂额的家长的邮件：

“我最近工作很忙，没有时间带孩子做...我问了其他妈妈，好几个人都忙得忘记了...”

“对不起老师，我把这个project给忘记了，我下周请了假，帮孩子补上来...可否宽限两天？”

好吧，看来只有在家长的帮助下，孩子们天马行空的想法才得以落实啊！而今年的科学发明比赛更是让我大为惊讶孩子们的想象力和家长鼓励孩子勇敢尝试的信心。我们学校的科学发明比赛分为六类：科学探究、逆向工程、科学发明、科学小说、环境发明、3D 打印。 等到我的学生拿着他们五花八门的设计到学校来，我才发现他们的想象力、观察力和创造力也是惊人的。逆向工程于是这次我们班级科学发明比赛最流行的选项。它的要求是拆解一项机械制品或者电子产品，标出每一个零件，并且解释是怎么样拆解的。最好这个物品是大家所熟悉的，但是每个人都很好奇它的运作原理。例如一个简单的闹钟，是怎么运作的呢？拆开看看里面的结构，会有大发现！

美国的熊孩子是出了名的调皮，稍一不留神，家里就被熊孩子换了个画风。



在中国小时候拆闹钟、拆手表、拆收音机的熊孩子层出不穷，运气好的能在爸妈回家之前组装回去，运气不好的迎来一顿父母的责骂。然而在美国的熊孩子依然被鼓励去拆解物品，探索其中的奥秘。除了现在耳熟能详的在车库鼓捣东西的乔布斯和比尔盖茨，还有一个人大概不会被忘记。她发明了一个编程界著名的计算机术语——“bug”。她就是海军准将格蕾丝·霍普。据说在1947年的时候，一只蛾子飞进了霍普当时正在研发的一台早期计算机，此后她发明了“de-bug”这个词语（译注：原意是“去掉虫子”，在计算机领域引申为“消除故障”）。而事实上从7岁的时候她就开始了自己的工程师生涯。她把家里的七台钟——从小号的台式钟直到大号的座钟，全部给拆了个七零八落，零件摆满了房间，却无法把它们还原。在美国小学，家长往往从小鼓励孩子去动手实践各种东西。如果孩子将来成不了科学家，为家里修水管修灯泡组装家具也是很必要的——毕竟美国人工费那么贵。想必在美国生活过的人都知道，从商店里买回来的家具往往没有组装的零件。大到床沙发餐桌，小到健身器材，全部需要亲自组装，因为大部分家具的组装费比家具本身还要贵！

下面这个是我的三个学生做的XBOX的逆向工程：他们把XBOX拆解，每个部件分别标注出来。他们还绘声绘色地跟我解释：“这个是开关，这个是连接开关的按钮，这个是装DVD的部件，看这个一小块一小块的是里面的电池....”

XBOX拆分孩子们在展示细节这个是我的学生做的拆分锁的内部结构——为什么一把锁只有一把钥匙呢？他给我很详细地解释了原理。中间他用到了三把锁：一把是原件外观展示，一把是拆分后的细节展示，还有一把是透明的锁！透过这个透明的锁我可以清晰地看到里面的齿轮和结构...锁的拆分透明的锁我还有学生拆掉一辆电动小汽车：拆掉一台小风扇：

小风扇的拆分细节

环境工程可是现在很热门的话题。美国小学一个优秀的环境工程设计包括：1）要提出一种办法来减少环境的污染，保护生态系统和生物的多样性。2）可以包括绿色建筑、节能、治理环境污染、产品管理等等项目。3）要准备一个执行方案，包括一个时间计划表、预算和合作伙伴。4）可以与小发明结合。

我们班几个女生做了环境保护的设计：我去年就有学生做过3D打印的科学研究。在加州有一些3D打印店，可以提供3D打印的服务。我们学校电脑教室也有3D打印机，上电脑课的时候小朋友可以自己在电脑上设计吉他的拨片，然后用3D打印机打出来。这个项目的要求是：学生可以重新改造一个已经存在的产品，通过这种改进方法可以极大的提高这个产品的作用。而且前提是——这个产品必须要在3D打印机上设计出来。

这个科学小说可以是虚构的，但是，也是要让人是信服的(Believable Content)小说。可以写未来的小说，科技小说，时空旅行，外星人等等。

美国小学的一个成功的科学小发明包括：1）详细的观点的描述2）模型展示 3）书面解释：需要的材料，这个发明怎么运用，它的用处在哪里，还需要一个详细的说明来解释这个发明。

这个是我学生发明的水动力车。这个孩子是一个狂热的车迷，连写的梦想都是将来要买一台法拉利，画的画全是画各种不同造型的跑车。他详细地解释了这辆车的原理和生产计划。他需要十亿美元的投资。在合作伙伴上他也是精挑细选——他选了特斯拉的老总Musk做他的搭档。他还给了详细的时间轴——他们计划2040年开始设计驱动系统（2040年大概是他34岁），2045年设计车身，2049年开始拍摄广告，2050年开始建立渠道商，2052年他们就开始赚钱啦！当然最后他没有忘记写：从2052年开始，就会有水能源动力车给人类带来新鲜的空气！

美国小学的科学探究步骤包括：1）运用科学理论。2）提出问题 3）做调查，提出假设 4）设计调查、执行调查、收集数据 5）得出结论 6）展示。

看看我学生的探究：如果把可乐罐扔到水里面去，是会浮起来还是沉下去呢？学生做了假设：我猜想所有的可乐罐都会沉下去，因为可乐罐很重。然后他自己动手尝试，最后发现结果是：装有糖的可乐罐沉了，没有装糖的可乐罐浮起来了。还有三个吃货做的小调查：西兰花配什么好吃？他们调查了各种各样的调料。发现：西兰花加糖和肉桂都很好吃，西兰花加咖喱很难吃。当然，这美国人的口味跟我们中国人很不一样！作为湖南人，我觉得加辣椒更好吃...除了我们班上小朋友做的，还有更多其他学校美国小朋友做的精彩的科学发明比赛的小项目：



































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