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ECO-B項(xiàng)目在1個3m×10m的水池里進(jìn)行，其場地布置見圖1。比賽時運(yùn)動員進(jìn)入相應(yīng)位置待命，放置船模并調(diào)整位置到連接兩船模的比賽用繩中心點(diǎn)在中心線上。裁判員發(fā)出“開始”口令后，雙方運(yùn)動員同時放手，當(dāng)一方模型拖拽對方模型（雙方模型的任何部位）先行觸及自方門線時即為獲勝，類似于拔河比賽。比賽中船模允許碰到水池壁。如一方模型故障（或沉沒），則另一方獲勝。運(yùn)動員在完成第一輪（場）比賽后可對模型進(jìn)行必要的調(diào)整，但不得影響下輪（場）的比賽；如點(diǎn)名時未能上場，則另一方獲勝。
艦船模型拉力賽規(guī)定使用歷屆“我愛祖國海疆”的直線競速模型，且要在船尾加裝拉力繩掛圈。此外，模型船的主體不允許改動，外觀上要保持零部件的完整，限用2節(jié)5號電池和130電動機(jī)。若想取勝，選對模型是非常關(guān)鍵的一步。表1列出了歷屆“我愛祖國海疆”比賽中的自航船模的主要數(shù)據(jù)，供大家參考。
由表1可見，運(yùn)動員在選擇模型時，一定要從項(xiàng)目的自身特點(diǎn)出發(fā)，考慮船體特點(diǎn)。拉力賽用模型應(yīng)具備相對較大的中橫剖面系數(shù)和方形系數(shù)，同時其排水量要盡可能大。下面說一下船體主尺度與船型系數(shù)之間的關(guān)系。
模型船體的主尺度（圖2）是表征其外形大小的基本量度，包括船長、船寬、船深，分為型尺度和實(shí)際尺度，前者由船體型表面量得，后者由外表面量得（型表面指船模中橫剖面，外表面則指船模外形）。常用尺度有：長度、寬度、型深、吃水和最大高度。
知道了模型的主尺寸后，就可以計算模型的主尺度比。設(shè)計運(yùn)算中常用的有：長寬比L/B，寬度吃水比B/T，型深吃水比D/T，長深比L/D，長度吃水比L/T，寬深比B/D等。主尺度比與船模的各項(xiàng)性能有著密切關(guān)系。
長寬比對船模的速度影響較明顯，通常高速船模的長寬比大于低速船模。寬度吃水比則對穩(wěn)定性、速度和耐波性都有影響。一般情況下，該值越大，模型的穩(wěn)定性越好，但因阻力變大導(dǎo)致其耐波性變差，設(shè)計中可根據(jù)具體要求而定。型深吃水比對抗沉性影響較大，即比值越大，模型的干舷越高，儲備浮力越大，抗沉性越好，如模型客船的型深吃水比就相對較高。長度吃水比對模型的操縱性有影響，越大則其回轉(zhuǎn)性越差。長度型深比對船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響較大，若過大會削弱其強(qiáng)度，特別是縱向強(qiáng)度。船模的各主尺度比都不相互獨(dú)立，挑選比賽用模型時可根據(jù)具體要求考慮。
船型系數(shù)是表征水下部分船體豐滿程度的無因次系數(shù)，與模型航行性能有著密切關(guān)系。常用的船型系數(shù)（圖3）有：方形系數(shù)、菱形系數(shù)、中橫剖面系數(shù)、水線面系數(shù)等。
方形系數(shù)是設(shè)計水線以下的型排水體積與其相對應(yīng)的設(shè)計水線長、寬、吃水的乘積的比值，以δ表示。即：
δ=/（L×B×T）（L、B、T的測量方式參見圖3）
該值表征船體水下部分的豐滿程度，因此又稱豐滿度系數(shù)。它對模型的速度有影響，一般貨船較大，客船次之，軍艦較小。
菱形系數(shù)即縱向菱形系數(shù)，是型排水體積與其相對應(yīng)的最大橫剖面面積Ax乘以水線長度之比值，以φ表示。即：
φ=/（Ax×L）（L的測量方式參見圖3）
該值表征船體排水體積沿長度方向的分布，大說明排水體積分布均勻，小則說明船體中部飽滿，而首尾瘦削。它對模型的速度、耐波性和建造工藝等均有影響。
中橫剖面系數(shù)是中橫剖面水下部分面積Am與其對應(yīng)的水線寬和吃水的乘積之比，以β表示。即：
β=Am/（B×T）（B、T的測量方式參見圖3）
通常大型船模的中橫剖面系數(shù)較大，接近1。
水線面系數(shù)是平行于基平面的任一水線面面積Aw與相對應(yīng)的水線面長和水線面寬的乘積之比，以α表示。即：
α=Aw/（L×B）（L、B的測量方式參見圖3）
該值表征船體水線面的豐滿程度，主要對模型的穩(wěn)定性有影響，同時對其速度也有影響。
明確了以上船型系數(shù)對其航行性能的影響后，還有一個重要因素不可忽視，因它也限制了艦船模型拉力賽中模型的選取，這就是船體排水量。
模型船的基本重量量度是排水量，以W表示。根據(jù)阿基米德定律，可知船體水線以下部分所排開水的重量等于船的重量。如果船體水下部分是個長方體，其體積應(yīng)該是“L（船水下部分長）×B（船寬）×T（吃水深度）”。但絕大部分船體的水下部分并非標(biāo)準(zhǔn)長方體，其實(shí)際體積只是長方體的一部分。而實(shí)際體積與長方體的比值，即為前面說到的方形系數(shù)?。
已知模型船的長、寬、吃水深度及方形系數(shù)，即可近似計算出它在淡水中的排水量：
W=L×B×T??
例如某驅(qū)逐艦?zāi)Ｐ烷L50cm、寬5cm、吃水深度1.5cm，方形系數(shù)0.5，則可求得該模型的近似排水量為：
50×5×1.5×0.5≈188（g）
讓航海模型按比例速度航行的原因
在以往的艦船模型比賽中，經(jīng)常能看到這樣的現(xiàn)象：有些選手為了獲得較好的航速成績，拼命提高模型速度，致使有些模型商船、模型帆船在航行中船艏高高翹起，掀起的波浪翻過船舷，沖上甲板：船艉則水花四濺，活像公雞的尾巴，比同比例尺寸的模型軍艦跑得還快。而一些本應(yīng)航速大的模型導(dǎo)彈艇卻因速度太慢，被人笑稱為“導(dǎo)彈慢艇”。在銀幕上，有時會看到鏡頭中的軍艦航行姿態(tài)十分別扭，一望便知是用模型拍攝的，給人一種不真實(shí)感。
以上這些模型的航行姿態(tài)，會讓人對真實(shí)船舶產(chǎn)生錯誤的印象。因?yàn)殡m然船模的外形是完全按比例縮制的，但航行速度沒有相應(yīng)地變化，即沒有按照比例速度航行，所以并不能準(zhǔn)確表現(xiàn)船舶的航行狀態(tài)。也就是說，讓航海模型按照比例速度航行，是為了最大程度地還原真實(shí)船舶的航行狀態(tài)。
航海模型比例速度的計算方法
航海模型的比例速度并非簡單地將真實(shí)船舶的航行速度按與實(shí)船主尺度相同的比例縮小確定。舉個例子，一艘護(hù)衛(wèi)艦實(shí)船總長75米，航速為28節(jié)。如果相應(yīng)的航海模型按1：50制作，總長為1 5米，那么其比例速度并不是28節(jié)÷50≈0.288米/秒。這里提到的“節(jié)”為艦船航行速度單位，1節(jié)=1海里/小時≈1.852千米/小時。
因?yàn)橐€原真實(shí)船舶的航行狀態(tài)，所以要讓航海模型掀起的波浪與實(shí)船相似。在船舶原理中，掀起的波浪被稱為“興波”。而若模型按照與實(shí)船主尺度相同比例縮小的航速航行的話，它的興波就會與實(shí)船不一樣。
要想計算航海模型的比例速度，需先了解兩個概念――興波阻力和弗汝德數(shù)。
船舶航行時，水面會產(chǎn)生波浪，在船艏和船艉附近各引發(fā)一組波系。每組波系包括橫波和散波。橫波大致垂直于航向，散波與航向斜交。船波起伏的能量由船體供給，消耗了一部分推進(jìn)船舶的功率，對船來說相當(dāng)于克服一定的阻力――興波阻力。
弗汝德凳橇魈辶ρе械囊桓鍪跤錚是流體內(nèi)慣性力與重力的比值，用于判別水流的狀態(tài)。在對艦船及其模型的長期研究后，一位名叫威廉?弗汝德（William Froude）的科學(xué)家找到了興波情況與船的速度、長度之間的關(guān)系，指出兩艘船型（船體的幾何形狀）完全一致的船，或者實(shí)船與其縮比模型之間，只有當(dāng)它們的值相同時，它們的興波情況才相似。這里的V是航跡、a是重力加速度、L是船的長度。人們把稱作弗汝德數(shù)，用符號Fr表示。
弗汝德數(shù)對現(xiàn)代艦船研究有著極其重要的意義。因?yàn)楝F(xiàn)在幾乎所有大型商船或軍艦，在設(shè)計過程中都得通過模型試驗(yàn)來檢查它的性能，對設(shè)計進(jìn)行驗(yàn)證和改進(jìn)。而對一般船舶而言，其航行時所受的阻力中，興波阻力是最主要的。因興波引起各部位受力情況的變化，正是設(shè)計師希望通過模型研究解決的主要問題。比例速度，就是模型與實(shí)船的Fr值相同時的模型速度，此時二者有相似的興波情況。計算方法如下。
比例航速（ECO-BL）
競賽規(guī)則
一、定義
以艦船模型比例速度作為比賽成績的競賽。
二、建造規(guī)定
采用歷屆“我愛祖國海疆”航行類模型，或者自行改造后的模型。
1.運(yùn)動員需在賽前完成模型外觀的制作?？勺孕羞x擇器材并對模型內(nèi)部的動力系統(tǒng)進(jìn)行改裝，但不可使用遙控裝置等可從外部實(shí)時控制模型的設(shè)備。
2.航行競賽時，模型上層建筑主要零件需齊全、完好，模型的顏色需與本套件廠商提供的色彩或者實(shí)船一致。若違反該建筑規(guī)定，裁判長有權(quán)取消該輪航行成績。
三、航行競賽
1.賽前由裁判組對運(yùn)動員的參賽模型進(jìn)行審核，對運(yùn)動員進(jìn)行編組、排序，并在賽前公布。航行競賽時間兩分鐘，運(yùn)動員進(jìn)入放航區(qū)域后，競賽計時開始。起航前運(yùn)動員舉手示意，待裁判員發(fā)出“準(zhǔn)備”口令后，運(yùn)動員將模型放入水中待命。裁判員發(fā)出“開始”口令后，開始航行計時。凡模型過門、觸及邊線、終點(diǎn)線、兩分鐘競賽時間到時，裁判員停止計時，該次航行結(jié)束。
2.航行競賽得分由航向分（100分）、航速分（100分）和登記證書填寫分（20分）組成，總分220分。
3.航向分見航行競賽場地圖示。未航行到達(dá)30分以上區(qū)域者，該輪航向分為0分。模型碰標(biāo)不扣分，壓標(biāo)、卡標(biāo)按兩標(biāo)中分?jǐn)?shù)較低的分門記分。
4.航行競賽分青年組和少年組。青年組運(yùn)動員在賽前必須完成模型比例航速競賽登記證書的填寫，所選擇的實(shí)船航速必須在比例航速競賽規(guī)則規(guī)定的相應(yīng)船型的航速范圍內(nèi)，航速精確到整數(shù)值。若所提交的航速值超過規(guī)則規(guī)定范圍，則以規(guī)定參考值的下限作為該選手的航速標(biāo)準(zhǔn)。
少年組選手在比例航速參照表中選擇經(jīng)濟(jì)比例航速值或最高比例航速值作為航行標(biāo)準(zhǔn)。
登記證書填寫分20分，航速誤差表中每格填寫正確得2分。
5.航速分共100分。將模型每輪的實(shí)際航速和設(shè)計航速相比較，每正負(fù)誤差5%減去10分。誤差超過正負(fù)100%，則該輪航行分為0分。
一、課題的提出
青少年科技模型教育是以現(xiàn)代基礎(chǔ)教育為依托，以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的價值觀念、態(tài)度和思維方法為目的，以促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力發(fā)展為重點(diǎn)的教育教學(xué)活動。科學(xué)素質(zhì)是青少年素質(zhì)結(jié)構(gòu)中的核心素質(zhì)，科技模型教育是素質(zhì)教育中的最重要的組成部分。因此，加強(qiáng)科技模型教育是深入實(shí)施素質(zhì)教育的需要，是把青少年科學(xué)教育真正辦成創(chuàng)新?lián)u籃的需要。
二、課題的界定和理論依據(jù)
1 課題的界定
青少年科技模型教育活動是指在一定科學(xué)教育理論和教學(xué)思想的指導(dǎo)下，為了完成青少年科學(xué)教育任務(wù)以及所建立的比較穩(wěn)定的、簡要的關(guān)于科學(xué)教育的結(jié)構(gòu)和程序，它是青少年科學(xué)教育理論和實(shí)踐的研究結(jié)果。通過幾年的探索，我們初步確立了以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)為根本目標(biāo)，科學(xué)教育環(huán)境、科學(xué)教育活動、科學(xué)學(xué)科為三大板塊所構(gòu)成的青少年科技模型教育模式。
2 理論依據(jù)
本課題研究的理論依據(jù)是“皮亞杰的發(fā)生認(rèn)識論”。皮亞杰理論認(rèn)為，兒童的智慧發(fā)展經(jīng)歷了內(nèi)化與外化建構(gòu)的辯證統(tǒng)一過程，形成了“同化于已”與“動作內(nèi)化”之間和“順化于物”與“格式外化”之間的內(nèi)在聯(lián)系。根據(jù)這一理論，在本課題研究中我們做到： (1)把科技模型教育作為學(xué)生內(nèi)部的建構(gòu)過程。 (2)把科技模型教育作為促進(jìn)學(xué)生“發(fā)展機(jī)能”的途徑。 (3)把學(xué)生的科技模型學(xué)習(xí)作為一種更高水平的重組，使學(xué)生從“自身活動的協(xié)調(diào)中學(xué)到東西，重新組合所學(xué)的知識”進(jìn)行“自我更正”或“自動調(diào)節(jié)”。通過“平衡化”實(shí)現(xiàn)認(rèn)識在更高水平上的重組。
三、研究目標(biāo)
促進(jìn)全體學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的發(fā)展是本研究的終極目標(biāo)。科學(xué)素質(zhì)是一個由多種因素有機(jī)構(gòu)成的、復(fù)雜的綜合系統(tǒng)，我們把這個綜合系統(tǒng)分成觀念、認(rèn)知、動力、方法四個素質(zhì)結(jié)構(gòu)層面：
1 觀念層面
通過科技模型教育。使學(xué)生確立正確的科學(xué)價值觀和良好的科學(xué)態(tài)度，學(xué)會做人。
2 動力層面
通過科技模型教育，激發(fā)學(xué)生對科學(xué)追求的動力。形成高級水平的情質(zhì)，推動學(xué)生去對科學(xué)進(jìn)行追求和探究。
3 感知層面
通過科技模型教育，使學(xué)生接觸科學(xué)，感知科學(xué)。掌握粗淺的科學(xué)知識。
4 方法能力層面
通過科技模型教育，使學(xué)生初步掌握科學(xué)方法。發(fā)展學(xué)科學(xué)、用科學(xué)的能力。
四、研究的操作方法
研究的操作方法就是為了實(shí)現(xiàn)研究的目標(biāo)面對研究對象施加的影響，也是本研究中的因變量。
1 科學(xué)素質(zhì)能力培養(yǎng)模式構(gòu)架之一：科技模型教育的學(xué)科課程模式
學(xué)科教學(xué)是科技模型教育的主陣地?？萍寄Ｐ徒逃娜蝿?wù)主要是通過學(xué)科教學(xué)落實(shí)。通過多年的研究，我們基本確定了瞄準(zhǔn)目標(biāo)、激意、強(qiáng)化參與、引導(dǎo)探索的科技模型教育學(xué)科課程基本模式。
(1)瞄準(zhǔn)目標(biāo)
學(xué)校制訂科技模型教育總目標(biāo)，把全校教師的教育教學(xué)行為都定位在這總目標(biāo)上，形成科技模型教育的綜合效應(yīng)。在各種活動中教師在教學(xué)中突出科技模型教育，聯(lián)系科技模型教育，全面落實(shí)科技模型教育的任務(wù)。例如綜合實(shí)踐、通用技術(shù)教材作為促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新的載體，引導(dǎo)學(xué)生在教學(xué)中通過自己的智能創(chuàng)新活動去探究，提高運(yùn)用數(shù)字分析解決問題的能力。
(2)激意
激意既是提高科技模型教育質(zhì)量的必要保證，也是科技模型教育的重要結(jié)果。在我們教學(xué)中注重培養(yǎng)學(xué)生廣泛的科學(xué)興趣，激發(fā)遠(yuǎn)大的學(xué)習(xí)科學(xué)的動機(jī)。培養(yǎng)良好的意志品質(zhì)和健全的人格特征，是教學(xué)中非常重要的一步。
(3)強(qiáng)化參與
我們把強(qiáng)化參與作為科技模型教學(xué)中不可缺少的環(huán)節(jié)。不斷增強(qiáng)學(xué)生參與意識。培養(yǎng)參與習(xí)慣，在參與中學(xué)習(xí)，學(xué)會創(chuàng)新。
(4)引導(dǎo)探索
我們在科技模型教學(xué)中主動創(chuàng)設(shè)啟發(fā)誘導(dǎo)的情境，引導(dǎo)學(xué)生探索，獨(dú)立思考，發(fā)現(xiàn)和提出問題。并創(chuàng)造性地解決問題。
2 科學(xué)素質(zhì)能力培養(yǎng)模式構(gòu)架之二：科技模型教育環(huán)境課程模式
根據(jù)我校的實(shí)際，多年來，我們精心設(shè)計科技模型教育環(huán)境課程，初步確定了創(chuàng)設(shè)環(huán)境，注重整合。陶冶情操，凈化心靈的科技模型教育環(huán)境課程基本模式。
3 科學(xué)素質(zhì)能力培養(yǎng)模式構(gòu)架之三：科技模型教育的活動課程模式
科技模型教育活動課程是學(xué)生科技模型教育的重要組成部分，它與學(xué)科教學(xué)相互聯(lián)系，又具有與其相區(qū)別的獨(dú)特的科學(xué)教育價值。我校開展的科技教育活動主要有以下方面：
(1)啟蒙性科技模型教育活動――根據(jù)低年級學(xué)生思想單純、富于想象、好動、好玩的心理特點(diǎn)，利用社團(tuán)活動時間，進(jìn)行科技模型啟蒙班教育，如“飛機(jī)能飛的原理”、“水火箭能飛的原理”等。
(2)節(jié)日性科技教育活動――結(jié)合紀(jì)念日組織科技教育活動，如“抗戰(zhàn)勝利六十周年”。進(jìn)行“國防兵器模型制作大賽”活動等。
(3)常規(guī)性科技模型教育活動――從內(nèi)容來看分五大類。有“飛向北京”的航空模型競賽活動；有“飛向太空”的航天模型競賽活動；有“我愛祖國海疆”的航海模型競賽：有“我愛家鄉(xiāng)”的建筑模型競賽括動；有“奧迪杯”車輛模型競賽活動。
(4)特殊性科技模型教育活動――當(dāng)“神舟六號”載人飛船成功飛上太空之后，我們邀請了中國科學(xué)院載人飛船的總指揮張厚英作了精彩報告；“嫦娥一號”奔月成功，我們組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)況收看，并作“嫦娥飛月”知識講座等。
(5)綜合性科技模型教育活動――舉辦科技節(jié)是綜合科技教育活動的重要形式。我校科技節(jié)每年5月定期舉行，在科技節(jié)上，既有科技模型表演，又有科技模型比賽，還有科技模型成果展示；例如我校第三屆科技節(jié)的頭腦奧林匹克競技活動，重點(diǎn)以科技模型的“桐木結(jié)構(gòu)”、“逆風(fēng)行駛”、“翻山越嶺”為主。
五、研究的成果和自我評價與效益
通過多年的課題研究，取得了一定成果。
1 辦學(xué)效益顯著提高
我校在2005年3月成立龍城高級中學(xué)青少年科學(xué)院，同年8月得到中國少年科學(xué)院認(rèn)可，被授予“中國少年科學(xué)院實(shí)驗(yàn)基地”；2007年1月被全國青少年科學(xué)教育師訓(xùn)計劃領(lǐng)導(dǎo)小組命名為“全國青少年科學(xué)教育實(shí)驗(yàn)基地”；2007年11月被廣東省航空學(xué)會命名為“航空航天科普教育定點(diǎn)學(xué)?！?；總之，本課題研究達(dá)到了預(yù)期的研究目標(biāo)――把我校辦成具有鮮明的科學(xué)素質(zhì)教育特色的學(xué)校。
2 教師整體素質(zhì)明顯提高
我課題組全體教師參與本課題研究，切實(shí)把本課題研究作為提高教師整體素質(zhì)的必要途徑。通過研究，廣大教師的素質(zhì)教育觀念和科學(xué)意識明顯增強(qiáng)，正如一些教師所言： “科技模型教育研究使我們嘗到了甜頭，真正體會到中學(xué)教育有奔頭，美好的未來在我們的前頭”。
3 學(xué)生科學(xué)素質(zhì)全面提高
通過本課題研究，學(xué)生科學(xué)素質(zhì)發(fā)展主要表現(xiàn)為以下三方面：
(1)確立了正確的科學(xué)信念和價值取向，培養(yǎng)了良好的科學(xué)態(tài)度和創(chuàng)新精神。
(2)促進(jìn)了學(xué)生科學(xué)知識的學(xué)習(xí)和科學(xué)方法的掌握。提高了科學(xué)創(chuàng)新能力。
全校學(xué)生利用假期完成科技模型小制作共計2800余件。有創(chuàng)意的作品1000余件，科技創(chuàng)新與發(fā)明作品200件，專利授權(quán)作品13件。
科技模型教育促進(jìn)了學(xué)生的科學(xué)愛好、特長的發(fā)展。近三年來，我校學(xué)生參加各類科技模型競賽，獲國家級獎103人次，獲省級獎16人次，獲市級獎136人次，全國科技模型競賽團(tuán)體獎獲冠軍1次、亞軍1次、第五名1次，獲國家級科技模型活動基層單位6次。
(3)激發(fā)了審美情感，培養(yǎng)了學(xué)生審美能力和創(chuàng)造美的能力。
六、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和思考
通過本課題研究，我們認(rèn)為下列經(jīng)驗(yàn)是可以借鑒的：
1 實(shí)施科技模型教育必須從實(shí)際出發(fā)，因地制宜，因校制宜。
2 學(xué)?？萍寄Ｐ徒逃且粋€多因素組成的系統(tǒng)，優(yōu)化組合科技模型教育的要素是提高科技模型教育效益的關(guān)鍵所在。
3 科技模型教育是學(xué)校基礎(chǔ)教育的核心組成部分。