李娟

活动背景

筷子是中国文化的组成部分，其中融入了丰富的科学知识，对中小学生科学启蒙教育有重要意义。

筷子起源于中国，传承了3 000 多年，其中蕴含了丰富的中国哲学和礼仪等传统文化，已经深入人们生活的方方面面。当前，关于筷子的起源存在争议，正是因为我们对筷子文化的忽视造成的，不利于传统文化的传承。因此，开展以筷子为载体的科技课程具有现实意义。

活动目标

科学观念

了解筷子中包含的简单机械杠杆、摩擦力原理、热力学原理，以及力的传递等科学知识。

科学思维

能根据筷子的释义、材质、功能等进行分类、归纳，学会利用不同材料根据现实需求创新设计并制作筷子，培养创造性思维。

探究实践

通过探究筷子中的科学原理和文化价值，形成科学探究能力、自主学习能力，以及发现问题、解决问题的能力。

态度责任

对筷子探究有强烈的兴趣，具备团队合作意识，能通过手抄报等方式主动向同学传播筷子中的科学知识及传统文化价值。

活动创新点

利用中国筷积极开展科技创新教育、传统筷箸文化科普教育及爱国主义教育。

活动对象

3—6 年级学生，共1 852 人。

活动1 筷子的相关知识调查

词解筷子

利用图书馆查阅《新华字典》《现代汉语词典》《康熙字典》《大辞典》等工具书，以及网络查询等方式，初步认识筷、筷子，并从搜索到的资料中总结出筷子的发展历史：据推测，最早在三四千年前，筷子就已经出现；文献中筷子名称演变历程为：梜—櫡—筯—箸—快儿—筷子。

关于筷子种类、材质、功能的调查

为了更好地了解筷子，比如筷子的种类、使用地域、结构功能等知识，需从各个地方收集不同的筷子，并对收集到的筷子进行观察，对样式、尺寸、形态等特点进行汇总。①筷子的种类多。从材质上分，包括竹筷、木筷、金属筷、陶瓷筷等；从产地分，包括中国筷、日本筷、韩筷、越南筷等；从用途上分，包括纪念筷、结婚筷、食用筷、保健筷、工艺筷等。②筷子的种类不同，其结构、功能不同。比如，日本筷筷尖很尖，是为了方便夹出鱼刺；火锅筷很长，是为了避免烫手；出行旅游的筷子可拆卸，是为了方便携带等。③随着技术的发展，筷子越来越美观，有些筷子的设计还融合了高分子材料等现代先进技术。④筷子不仅具有搅拌、夹取食物（夹、串、刺、卷等）、粉碎食物、按摩穴位等功能，还具有观赏、收藏、祝福等功能。

活动2 探究筷子里的科学

本活动结合湘教版《科学》5年级上册第2 单元“简单机械”、第2 课“他能撬动地球吗”中的杠杆原理对筷子进行分析，并画出筷子的受力分析图。

探究筷子里的力学原理

筷子的杠杆原理 在使用筷子的过程中体会筷子的受力，并结合简单机械中的杠杆原理，找出筷子使用过程中的杠杆原理，寻找支点、阻力点、动力点， 并画出图形，判断筷子是省力杠杆还是费力杠杆。

结论：支点在虎口处，动力点在食指与中指之间，阻力点在夹取食物的位置，支点到动力点的距离为动力臂，支点到阻力点的距离为阻力臂。由图2 可知，筷子杠杆中，当动力× 动力臂= 阻力× 阻力臂时，动力臂小于阻力臂，则动力大于阻力，为费力杠杆。筷子本身的重量（质量）通常比目标物体重得多，将筷子的重心尽量靠近支点时，较为省力。

筷子工作时力的传递作用 用筷子夹取食物，探寻筷子在夹取食物时受到的力及筷子中力的传递作用，并画出受力分析图（图3）。

夹取食物时施加给筷子的力F 1、F 2，通过杠杆（筷柄与筷尖组成的简单机械）传递给筷尖，作用于食物，分别为F 1' 、F 2' ，筷尖通过传递的力，利用食物与筷子之间的摩擦力夹起食物。

食物受力分析

筷子夹取食物时的摩擦力分析 用筷子夹取食物，探寻筷子夹取食物时的摩擦力，并画出受力分析图。具体受力情况如图4 所示，G 表示食物的重力，F 1 表示食物受到右边筷子的压力，F 2 表示食物受到左边筷子的压力，f 1 表示食物受到右边筷子的摩擦力，f 2 表示食物受到左边筷子的摩擦力。其中，摩擦力f =μN （μ 表示筷子的摩擦系数，N 表示压力），所以f 1=μF 1，f 2=μF2，因此，食物受到的总摩擦力f 总=f 1 ＋ f 2=μF 1+μF 2=μ （F 1＋ F 2）。当G =f 总=μ （F 1 ＋ F 2）时，食物受到的力处于平衡状态，食物可被夹取；G >μ（F 1 ＋F 2）时，食物受到的合力方向向下，食物掉落；G <μ （F 1 ＋ F2）时，食物受到的是动摩擦力，合力方向向上，食物沿着筷子上滑，并掉落。

综上所述，食物是否被筷子夹取与筷子表面的粗糙程度（即摩擦系数μ ）及人夹取食物时施加的压力（N ）有关，筷子越粗糙μ 值越大，摩擦力也就越大，当G =μ （F 1＋F 2）时，食物会被夹取。

筷子摩擦力原理的应用 选取以下4 种筷子进行探究：筷柄无棱，筷尖、筷柄光滑的金属筷；筷柄有4 条棱，筷尖、筷柄光滑的陶瓷筷；筷柄有4 条棱，筷尖、筷柄粗糙的竹筷；筷柄有6 條棱，筷尖、筷柄粗糙的合金筷（图5）。

通过对比实验发现：①四棱柱筷子与拇指、食指、中指的接触面积更大，握得更稳，舒适感更好，且放在桌上不易滚动；②表面光滑的筷子与表面粗糙的筷子相比，筷尖光滑的筷子摩擦力小，更难夹起食物。

探究不同材质筷子传热快慢

实验材料 热水，数字温度计3 个，竹筷、陶瓷筷、金属筷各1 支，餐巾纸，杯子。

实验步骤 ①将数字温度计测量端固定在3 支筷子的筷尖；②向杯中倒入热水，将筷子放入热水，3 分钟后，读取数字温度计上的数值；③取出筷子，待筷子冷却，将杯中重新换上热水，再次放入筷子，3 分钟后再次读数，重复操作3 次；④记录数据并分析（图6）。

实验结果 金属筷传热速度最快，温度最高；其次为陶瓷筷，温度稍低于金属筷；竹筷传热速度最慢。

不同材質筷子清洗难易情况探究

实验材料 热水，洗洁精，水槽，竹筷、陶瓷筷、金属筷、木筷、合金筷各1 双，餐巾纸，油污。

实验步骤 ①将5 种筷子分别沾上油污，然后用清水冲洗，观察筷子上的油污留存情况；②用餐巾纸擦拭筷子，观察筷子上的油污留存情况；③将筷子放入温水中，加入少量洗洁精，浸泡5 分钟，观察筷子上的油污留存情况；④最后，用手搓洗筷子，清洗干净后，观察筷子上的油污留存情况。

实验结果 材质光滑的筷子易清洗，其中陶瓷筷最易清洗，然后依次是金属筷、竹筷、木筷、合金筷。

活动3 探究筷子中的传统文化

重庆筷子街筷子文化调查

为了深入了解筷子的历史，教师带领学生前往重庆筷子街展开调查，对当地居民进行访谈，了解筷子的传说及筷子街的历史。调查发现，筷子街的壁画呈现了《重庆筷子街赋》《筷子的礼仪》《易经与筷子》《咏箸》等内容，涉及筷子街的历史、筷子的习俗、筷子的诗词，以及筷子与中国哲学的关系。此外，在筷子街，学生还发现了以“筷”命名的建筑或地名，比如“筷味苑”“筷子楼”“筷子街啤酒饮”“筷和轩”等。

筷子习俗禁忌调查

通过筷子街实地调查和查阅网络资料，学生总结发现了“筷子八大使用礼节”“筷子的十二忌讳”等内容，比如：筷子使用忌“三长两短”，指的是在用餐前或用餐过程中，将长短不齐的筷子放在桌上不吉利；使用筷子时忌“仙人指路”，即吃饭用筷子指人等同于指责他人；筷子使用忌“品箸留声”，即不应把筷子含在嘴里，并发出咝咝声响。

筷子的哲理探究

中国文化博大精深，一双筷子蕴含了丰富的做人道理和人生哲理，比如：多根筷子不易断，说明团结的重要性；筷子的长度为7 寸6 分，象征着人类的七情六欲；筷子上方下圆，象征着天圆地方；筷子有2 支，表示天人合一，效法自然；婚嫁送筷子，即祝福新人成双成对，般配和谐，“筷”生贵子。

活动4 筷子创新设计

随着生活水平提升，人们对筷子的卫生、功能作用、外观等都有了新的要求，引导学生结合当前科技设计创新型筷子。

巴氏消毒筷

结构组成 由开关、高能电池、电阻丝、高分子材料和玻璃纤维材质组成的空心筷（图7），方便携带。

科学原理 按下开关，形成通路，电阻丝发热，温度传递到筷子上，温度达到60℃及以上时，可起到消毒杀菌的作用。

多功能消毒筷底座

结构组成 筷筒、梯形底座、USB 接口、筷筒内筒中心配置用于杀菌的紫外线灯，以及用于烘干的红外线灯（图8）。

科学原理 筷子底座通过USB接口接通电源，红外线灯升温使筷子快速烘干，再利用紫外线灯进行杀菌消毒。

活动5 自制筷子

要求学生选择身边的材料，本着低碳环保的理念，制作一双筷子。

材料及工具

材料：竹棍、木板等。

工具：刀、锯子、砂纸等。

制作过程

①选择原材料中适合做筷子的部分，将其他部分截掉；②用刀将所选材料从中间一分为二，并削成筷子的形状，再用砂纸打磨光滑；③用巴氏消毒法对做好的筷子进行消毒，并晾晒干。

活动6 筷子文化宣传

鼓励学生制作手抄报，向身边的同学宣传筷子文化。

活动评价

对照活动目标，从科学观念、科学思维、探究实践、态度责任4个方面设计活动评价表（表1），教师和学生根据评价表进行自评、互评和师评，获得9 ～ 12 分的学生即可获得“科技小能人”奖状和徽章，在每月的小能人徽章颁发仪式上发放。

该项目参与了第36 届全国青少年科技创新大赛科技辅导员科教创新成果线上交流活动