中国传统科技文化与STEM教育——孔明灯

　　STEM知识素养

　　一、人文知识

　　孔明灯，就是我们俗称的天灯、许愿灯，是一种古老的中国手工艺品，在古代常用作军事用途。

　　相传在五代（公元907-960年）时期，一名叫莘七娘的妇人。随丈夫在福建打仗的过程中，为了帮助传递信号，她用竹皮部分（竹篾）扎成笼子状的框架，在框架外糊上纸，做成灯罩，灯罩底盘上放置可燃性较好的松脂，点燃松脂，产生热气，灯就靠低密度的热空气飞上天空。

　　另有相传孔明灯是三国时期诸葛亮发明的。当年，诸葛亮（字孔明）被司马懿围困于平阳，诸葛亮算准风向，制成会飘浮的纸灯笼，系上求救的讯息，其后果然脱险，于是后世就称这种灯笼为孔明灯。另一种说法则是这种灯笼的外形与诸葛孔明平时戴的帽子相似，因此而得名。

　　随着历史的变迁，孔明灯已退出了军事的舞台，逐渐变成了民间风俗。逢年过节，人们通过放孔明灯来祈福或寄托愿望，增添节日的欢乐。

　　二、科学知识

　　孔明灯是利用空气的浮力飘起来的。放孔明灯需要先点燃内部的蜡烛，使灯罩内的空气受热膨胀，从而使其整体的平均密度小于外部空气。

　　STEM活动实践

　　一、创意实践

　　制作孔明灯

　　材料：

　　剪刀、裁纸刀、尖嘴钳、细铁丝、打火机、棉线、棉花、纸、工业酒精、竹条、502胶等

　　创意参考步骤：

　　1.裁竹条：用小刀将竹条内侧部分尽可能刮掉，使竹条内侧平滑、厚度尽可能一致、且小于3毫米。然后用小火加热竹条竹节处，当竹皮开始变黑时，停止加热，将竹条弯曲成圆形，用502胶将竹条两端粘贴固定。

　　2.制灯罩：根据圆形竹条的直径，用首尾相接粘贴的方法制作一个略大的纸筒。用另外一张纸剪出一个圆盖，将纸筒一端盖住并黏贴固定，制得的灯罩不能漏气。

　　3.固定外形：在第一步制得的竹圈内，将两根细铁丝垂直交叉固定在竹圈上。然后将竹圈粘贴固定在灯罩开口处。

　　4.尝试放飞：在铁丝交叉处绑上浸染了酒精的棉花，将灯罩拉直，点燃棉花，便可以放飞了。

　　二、创意改良

　　上述制作方法是利用点燃酒精来实现孔明灯的放飞，但是酒精点燃之后遇到易燃物容易引起火灾。有什么更安全的办法来减小灯内空气密度实现孔明灯的放飞？

　　三、创意挑战

　　孔明灯是利用重力和浮力的关系来控制孔明灯在竖直方向上下移动，请你利用身边的器材来制作一个可以控制水平方向移动的孔明灯。

　　（作者/李湘黔）

（一审：夏博 二审：余画 三审：文杰）