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“科学伙伴”国际青少年工程挑战赛(Science Buddies Engineering Challenge)便是这样一个基于STEM教育的工程趣味实践竞赛。学生需要利用有限的资源(如铅笔、纸张、回形针、塑料杯和橡皮筋),来完成一项有趣的挑战任务(如尽可能远地发射一个铝箔球、搭建一个最高的塔楼)。
挑战赛邀请所有国家的中小学生参加,自创办以来受到全世界青少年的喜爱与欢迎,他们纷纷踊跃参与。2022年来自26个国家/地区的11,000多名学生参加了挑战赛;2023年来自33个国家/地区的超过13,000名学生参加了挑战赛。所有参赛团队都将收到一份参赛证书,遵守挑战赛说明中列出的所有建造和测试规则并且得分最高的团队或选手,将在挑战赛结果页面上得到公开表彰。
挑战赛每一年的主题都不同,2024年工程挑战赛的主题为——橡皮筋汽车(Rubber Band Car)。每个人小的时候应该都把橡皮筋当成过玩具吧。最简单的玩法是用力拽它的一端然后松手,它便会弹飞起来。然而对于孩子来说,橡皮筋其实是学习物理和工程学的一个有趣而有效的入门辅助工具。你能制造出一辆仅凭橡皮筋驱动的小汽车吗?汽车跑得越远、使用的材料越少,你的得分就越高!每个学生团队应按照挑战赛说明制造和测试自己的汽车,可以多次尝试挑战,但最终只能提交一次成绩。接受挑战吧,我们期待看到你的作品!
挑战赛提交通道将于2024年2月18日至2024年3月18日期间开放,所有参赛作品必须在这个时间段提交。
主办机构
国际青少年工程挑战赛官方组委会
特别支持
美国《科学人》杂志
美国加利福尼亚科学院
美国探索教育公司
联合国教科文国际民俗艺术节组织
中国区
CIOFF西奥夫委员会
全球文化外交委员会
来自世界各地的所有K-12学生(小学到高中)都可以参加工程挑战赛。学生可以以个人形式单独参赛,也可以以团队形式参赛(最多四个人为一组)。每个团队只能参赛一次,需要有一位成年人作为团队通讯联系人。
基于STEM教育的挑战赛
有趣的赛事主题能激发学生的兴趣,助力孩子培养创新能力、独立思考分析能力、动手能力、解决问题能力和团队合作和沟通能力。这将为孩子未来的发展提供更广阔的选择和机会,以应对现实世界中的需求和挑战。
PBL项目式学习成果验收
项目式学习(简称 PBL)通过达成项目目标来发展学生的综合能力,在国内教育界风靡。学生需要自己亲自动手,设计组装一辆橡皮筋驱动汽车,并对自己的成果进行反复测试与迭代更新。他们将在这个过程中了解事物是如何运作的,通过创造性的方式学习如何运用工程学相关知识、如何完善成品细节、如何使用一些简单的新工具等。
简历加分项
对于计划留学的同学来说,这是向招生官证明自己能力的权威奖项,在大学申请表或个人简历中都是一个很有含金量的加分项,尤其是意向申请科学与工程学方向相关专业的同学们。
提交信息
团队名称(不得包含任何攻击性词语或侮辱性词语)
团队成员人数、年龄
一名成年联系人的姓名和电子邮件地址
学校的名称和地址
团队得分(依据官方规则计分)
两张照片:
①汽车的特写照片;②团队展示汽车的照片。
1. 允许使用的制造材料如下,每种材料会消耗相应的分数:CD/DVD光盘(2分),塑料瓶盖(2分),纸(1分),木签(1分),木铅笔(1分),塑料或可生物降解的吸管(1分),曲别针(1分),纸板片(10分),橡皮筋(2分),胶带(5分)
2. 允许使用以下工具制作和测试汽车,但这些工具不能作为汽车的一部分使用:剪刀,美工刀或X-ACTO刀,尺子,铅笔或钢笔(若只用于画切割线,而不作为汽车的一部分使用,则不计入材料成本),卷尺,电钻和钻头(用于在瓶盖上钻圆孔),锉刀或砂纸(用于磨平钻孔的粗糙边缘),记号笔或蜡笔(用于装饰汽车)
3. 你的汽车需要包含车架、至少一根车轴和至少一个车轮,它们必须是一个整体。在测试过程中,汽车的任何部件都不能有意或无意地分离、脱落或以其他方式分开。
4. 小车必须完全由一条或多条橡皮筋提供动力,为小车提供动力的所有橡皮筋必须由最多两人用手拉/拧等,不允许使用额外的外部工具或不属于汽车的杠杆来源(扳手、电钻等)来帮助拉紧橡皮筋。
5. 不允许使用其他向前力或运动源,如推或吹小车。小车被释放后,任何人不得触碰小车,小车也不得触碰或撞击任何物体,直到小车自行完全停止。
6. 测试必须在平面上进行,任何表面(地毯、木头、混凝土等)均可。
7. 需要使用任何不会产生凹凸或妨碍汽车运动的材料(如胶带、粉笔等)在地板上标出一条笔直的起跑线,你的汽车须在起跑线后起跑。
8. 待汽车完全停稳后测量距离,取汽车起点正前方起跑线上的一点到汽车上最近的一点测量,如图所示。
9. 计分公式:2*发射距离-材料总分。请注意,发射距离的计量单位为厘米,最终分数需四舍五入到最接近的整数,不接受小数。
所有参赛团队都将收到一份参赛证书,而遵守挑战赛说明中列出的所有建造和测试规则并且得分最高的团队或选手,将在挑战赛结果页面上得到公开表彰。
橡皮筋动力汽车,可以用各种材料制成,但它们都有一个共同点:橡皮筋缠绕在车轴上,车轴是一根穿过车轮中心的圆柱形杆。当你扭动车轴并拉紧橡皮筋时,橡皮筋会拉伸并储存弹性势能;当你松开车轴时,橡皮筋收缩,势能转化为动能,车轮就会旋转。根据与地面摩擦力的大小,车轮可能会推动汽车前进,但也可能只是在原地打转。车轮和地面之间的摩擦力取决于汽车的重量和摩擦系数,而摩擦系数又取决于车轮和地面的材料。
车轴、弹性势能、动能、车轮、摩擦力、重量、摩擦系数、工程设计流程、迭代... ...一个小小的橡皮筋汽车装置就包含了这么多专业术语概念和物理知识!如果你还没有上过物理课,不熟悉上述所有术语,也不用担心,这个项目仍然是一个实践工程设计过程的绝佳机会。在开始建造之前,你应该花些心思集思广益设计你的汽车。如果你的汽车一开始不能很好地工作,也不必担心,你可能需要多次测试、重新设计、又重新测试你的汽车,以提高其性能,这个过程也叫迭代。