近日，来自沙田学校和金沙江路小学的同学们在普陀区青少年教育活动中心开展了以“游乐场里的蓝色风暴”和“海洋守卫者”为主题的水科学主题研究营。

游乐场里的蓝色风暴

【资料图】

生活里，打开水龙头就有干净的自来水流出，但水从哪里来呢？从手动舀水、建设水渠、发明水道系统、到风车与水车助力运水、再到现代技术革新带来新的运水方式，如今足不出户就可以取水用水，如何运水伴随着人类文明的演进，也促使人们产生了各种大胆的富有创造力的技术发明，同时技术的发展也推动着运水方式的改变。来自沙田学校的二十名同学“变身”水利工程师，发挥他们的创造力，探究解决“运水”的问题。

一个脑洞大开的探究挑战

我们二十位同学的游乐场正式开园，但是缺少一个游泳池，每个小队要利用游乐场里的游乐设施把旁边苏州河里的水运进来并注满这个游泳池！

BODY STORMING

每个小队抽取一套游乐设施拼图，破解拼图中的游乐设施，并用身体语言表演出每个游乐设施的特征。第一个小队两两相对，一边站起一边蹲下，很快抓住了跷跷板一上一下的特征；第二小队两名队员搭建出方框，一名队员推动另一名队员向前走动，表现出秋千随着惯性摆动前后摆动的特征；第三小队同样搭建出框架，一名队员每向前走一步就蹲下一点表现出滑滑梯的过程；第四小队围成一圈，持续旋转表现出旋转木马的特点；第五小队排成一列快速跑过表现出过山车连续而高速的特点。“可是，秋千、跷跷板、旋转木马这些游乐设施能‘运水’吗？”别着急，我们看看大自然是如何“运水”的。

向大自然学习

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每个小队拿到一张科学卡片，分别自主探究并解释一个科学现象。

植物是如何运水的呢？仔细观察水培植物的根茎，我们发现植物的根茎有很多分叉，像吸管一样，然后实验毛细现象时，我们发现吸水的速度是由快到慢的，到最后基本看不出有水在上升，可能是纤维内的孔隙都被填满了。

土壤是如何运水的呢？通过学习土壤颗粒的排布，我们发现土壤颗粒之间的缝隙和排布方式有关，四个颗粒和四个颗粒垂直摆放孔隙最大，交错成平行四边形孔隙最小，水流下渗最慢。

大气压强是如何运水的呢？我们首先实验了虹吸现象，发现当吸管中充满水后，水流会从液面高的杯子流向低的杯子，最后会汇聚在最低的杯子中。而通过观察体验装置了解到生活中利用压强差的U型管、马桶中的虹吸现象运用等。

大山是如何运水的呢？首先我们发现水流会顺着山势从高向低处流淌，然后我们两组同学分别搭建了不同形状的大坝，尝试阻挡住水流看看会发生什么，我们观察到河堤会从底部逐渐浸湿然后溃堤，这个过程中小船便会顺流而下。

如何运水，并注满一个泳池？

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经过前面的探究，每一个小队都构想出了许多设计方案：把旋转木马和毛细作用结合起来，绒布一端在苏州河里，另一端在泳池里，吸满水后，像拧毛巾一样把水挤出倒入泳池中；把秋千和压强差结合在一起，利用秋千的摆动推动活塞运动，使水抽起并流向泳池等等。

画好设计图纸后，就进入到功能原型的制作阶段，每个小队都需要尽可能展现出自己的设计方案。

探究成果发布会

海洋守卫者

在遥远而神秘的海洋——地球上最广阔的水体，占地球表面积71%。那颗蓝色的星球正在遭受着严重的垃圾威胁，全球每米海岸线大约有50公斤塑料并以每年2300-3700万吨的速度增长，严重威胁着海洋生态的平衡和人类自身的生存。

我们化身为海洋守卫者，参与到这场拯救海洋的全球紧急行动当中，发挥创造力来提出前所未有的解决策略。

我们眼中的大海

我们眼中的大海是蔚蓝的、美丽的、纯净的、深不见底的、蓝色的、无边无际的、海天一色、一望无垠、不时激起层层波浪、有时也是波涛汹涌的……然而现在的大海正在遭受着前所未有的污染，作为海洋守卫者，我们一定要守护这片蔚蓝。

问题洞察与案例分析

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我们观看了海洋垃圾现状的视频，尽可能洞察出海洋垃圾的问题，我们发现海洋垃圾中有很多塑料制品，比如渔网、塑料袋、塑料瓶、瓶盖等等，而它们又处在海洋的不同位置造成了不同的危害。海鸟会误食塑料瓶盖然后造成死亡、而渔网会缠住海龟和海豹等动物、沙滩上有很多游客留下来的生活物品……可能是由于沙滩上缺少垃圾桶、塑料制品过于廉价、渔网不结实等原因造成的。

那可以怎么解决呢？我们针对几个典型的案例展开了深入分析，发现它们有很多共同点，总结出来的技术有波浪、旋转、捕捞等技术，我们将利用这些技术来解决。

方案设计与功能原型制作

我们聚焦在海洋的特定区域，利用潮汐、旋转和捕捞等技术设计解决方案。然后运用电机和风扇与电池的组成旋转单元、制作造浪板产生波浪的动力、制作机械结构构成捕捞的单元，然后结合设计图纸，尝试实现部分功能，最后实验验证是否可行。

研究成果展示

我们组设计了一个收集海面上漂浮的塑料杯的装置。海洋球的底座确保装置可以漂浮在海面上，当海浪带着漂浮的海洋垃圾打向装置时，垃圾会被左边的漏网捕获。同时我们还考虑到海洋动物的问题，如果不幸有鱼儿被带上去了，鱼儿可以通过右边的门逃出装置。

我们组设计了一个捕捞海洋中的瓶盖垃圾的装置，它利用吸尘器的技术原理，在一端装有风扇，风扇旋转起来一边吹风一边吸气，在吸气的这一端装配一根吸管使塑料瓶盖能够沿着吸管吸入装置中。同时我们在装置的侧面设计了小洞过滤网使得垃圾留在装置里，而让不慎进入的微小的海洋动物可以排出去。

我们组设计的是一个收集沙滩上的瓶盖的装置。我们发现当水面上升时垃圾也会随着水面而上升，当水面下降时，垃圾也会随着水面而下降。所以我们设计制作了这样的装置，利用白色滤网来截获海洋垃圾，当退潮时，沙滩上的水面下降，垃圾也将随着水面下降，全部落入下方盒的滤网中，便于一次性收集起来。

我们发现海面上有很多漂浮着的塑料渔网，而这些垃圾会随着海浪的运动而运动，同时我们也发现渔网很容易被钩子钩住，所以我们想要可以利用海浪的能量，结合潮汐和捕捞方法，涨潮时装置呈开口状，渔网被冲进装置中，大部分的渔网会挂在钩子上，退潮时装置呈闭口状，将所收集到的渔网储存在网兜中。

资料：上海市普陀区青少年教育活动中心

编辑：黄湄

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