三角形的穩(wěn)定性就只限于“拉一拉”？

摘 要：STEAM是一種教育理念，有別于傳統(tǒng)的單學(xué)科、重書本知識(shí)的教育方式，走的是一種重實(shí)踐的學(xué)科整合之路。在本節(jié)課的學(xué)習(xí)中，我們?cè)诶鞂?shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，增加了加固實(shí)驗(yàn)、承重實(shí)驗(yàn)，以小組合作探究兩個(gè)任務(wù)的方式，將三角形結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性緊密結(jié)合，驗(yàn)證三角形具有穩(wěn)定性這一結(jié)論，改進(jìn)原有“拉一拉”的方式，使穩(wěn)定性的驗(yàn)證更具價(jià)值。

關(guān)鍵詞：STEAM教育理念 三項(xiàng)實(shí)驗(yàn) 建立三角形結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性的聯(lián)系

一、對(duì)“拉一拉”的質(zhì)疑

在教學(xué)三角形的認(rèn)識(shí)一課中，關(guān)于三角形穩(wěn)定性的教學(xué)，各版本教材都是這樣設(shè)計(jì)，我們教師大多也是用幾十年的老方法——搭個(gè)框架，拉一拉，發(fā)現(xiàn)只有三角形穩(wěn)定性最高。難道三角形具有穩(wěn)定性的結(jié)論，就這樣簡單的一拉得到了？那穩(wěn)定性與三角形結(jié)構(gòu)有沒有關(guān)系？教師學(xué)生沒有進(jìn)一步研究這之間的關(guān)系，草草了事。小學(xué)階段也再也沒有此內(nèi)容的涉及。

二、STEAM教育理念

最近在教育領(lǐng)域出鏡率較高的一個(gè)詞：STEAM。到底什么是STEAM呢？通過學(xué)習(xí)，我們知道STEAM是一種教育理念，STEAM的原身是STEM理念，在這里我們?nèi)∮玫氖荢TEAM，它是科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)等五個(gè)學(xué)科的英文首字母組成，有別于傳統(tǒng)的單學(xué)科、重書本知識(shí)的教育方式，走的是一種重實(shí)踐的學(xué)科整合之路。在這節(jié)課上我們就嘗試著體現(xiàn)STEAM 教育跨學(xué)科、趣味、體驗(yàn)、情境、協(xié)作、設(shè)計(jì)、藝術(shù)、實(shí)證等核心特征。

三、教學(xué)嘗試，探究走向深度

認(rèn)識(shí)三角形具有穩(wěn)定性這一特征，如何使用“拉一拉”這一形式，還有什么手段能進(jìn)一步證明？要怎樣建立三角形結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性之間的聯(lián)系？為此我們使用STEAM理念進(jìn)行項(xiàng)目探究。

（一）教學(xué)框架的捋順

1.課前

播放汶川地震的圖片，引出“生命三角空間”，普及地震躲避常識(shí)。學(xué)生用三條長短不同的小棒擺出三角形。

2.課中

猜想：三角形具有穩(wěn)定性→驗(yàn)證：認(rèn)識(shí)三角形結(jié)構(gòu)→證明三角形框架唯一性+拉伸實(shí)驗(yàn)→結(jié)論：三角形具有穩(wěn)定性、四邊形易變性→加固實(shí)驗(yàn)+承重實(shí)驗(yàn)→進(jìn)一步證明三角形的穩(wěn)定性→舉例：日常生活事例+創(chuàng)意作品的藝術(shù)欣賞

3.課后

拓展作業(yè)，扮演三種身份：地震科普知識(shí)宣講員、研究三角形結(jié)構(gòu)的學(xué)者、設(shè)計(jì)制作形物品的藝術(shù)家。

（二）不破不立，立足體現(xiàn)STEAM理念

1.“三角形穩(wěn)定性”證明的破立

“穩(wěn)定”一詞在詞典上的釋義為：（1）穩(wěn)固安定；（2）指物質(zhì)不易被腐蝕或性能不易改變。課本上對(duì)三角形的“穩(wěn)定”應(yīng)該指三角形的外形、大小的穩(wěn)定。

我們淡化拉一拉的實(shí)驗(yàn)，建立“追根溯源”研究法。給學(xué)生三條長短不同的小棒，讓學(xué)生去擺，讓學(xué)生去比較自己所擺的任意一個(gè)三角形，可以發(fā)現(xiàn)無論三條邊的位置怎么變化三角形的形狀和大小都是唯一的，從而讓學(xué)生從根本意義上去揭示三角形的穩(wěn)定性來源于三條邊的長度不變。

創(chuàng)新“兩個(gè)實(shí)驗(yàn)”驗(yàn)證法。我們?cè)脒^用小棒和太空泥搭建三腳架比高比穩(wěn)固，搭個(gè)秋千架等，這些總覺沒有說服力，感覺那是利用三角形穩(wěn)定性做的物品。在請(qǐng)教外援的過程中，想到了現(xiàn)在的加固實(shí)驗(yàn)和承重實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步證明三角形的穩(wěn)定性。

2.模擬真正的項(xiàng)目探究

為深入研究為什么三角形具有穩(wěn)定性？體現(xiàn)STEAM理念。在每組的探究單上，我們?cè)O(shè)計(jì)了探究問題、探究所用器材、探究所經(jīng)歷兩個(gè)任務(wù)的步驟、探究所得的結(jié)論、探究的提醒等板塊。學(xué)生要在組長的帶領(lǐng)下，研究探究單內(nèi)容，分配工作，合作探究、合作匯報(bào)。在交流匯報(bào)后，教師給出了三角形三邊長度確定，三角形形狀和大小就完全固定，所以三角形最穩(wěn)定的總結(jié)，這就是初中學(xué)習(xí)的三角形穩(wěn)定性的定義。對(duì)穩(wěn)定性的學(xué)習(xí)進(jìn)行升華。

四、初次嘗試，深度研究，深入思考

我國著名的數(shù)學(xué)家陳省聲曾經(jīng)說：“我們每個(gè)人一生都花了很多時(shí)間來學(xué)數(shù)學(xué)，但我們其實(shí)只是學(xué)會(huì)了計(jì)算，而不是數(shù)學(xué)?！边@節(jié)課我們努力合理運(yùn)用STEAM教育進(jìn)行有效的教學(xué)活動(dòng)，使教學(xué)由平面走向立體、由靜態(tài)變成動(dòng)態(tài)、將抽象化為具體，積極實(shí)踐STEAM教育理念和教育方式，探索小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的有效教學(xué)方法，促進(jìn)學(xué)科融合，促使學(xué)生高效地學(xué)習(xí)知識(shí)，助力學(xué)生各方面能力的養(yǎng)成。

（一）以聯(lián)系現(xiàn)實(shí)生活的綜合性主題進(jìn)行切入，切入點(diǎn)再來整合學(xué)科教學(xué)內(nèi)容上

從大項(xiàng)目來講，我們選取地震中的倒塌建筑引入地震科普知識(shí)“生命三角空間”。上課之初，選取生活常見的含有三角形的物體。引出“為什么這些物體都有三角形？”，引發(fā)三角形具有穩(wěn)定性的猜想。古人云：學(xué)起于思，思起于疑；小疑則小進(jìn)，大疑則大進(jìn)。學(xué)生探求知識(shí)的思維活動(dòng)，總是由問題開始的，又從解決問題的過程中得到發(fā)展。因此，這節(jié)課我們有計(jì)劃地設(shè)置“三角形與四邊形”“三角形與多邊形”障礙，去引起學(xué)生的兩次求索，對(duì)疑難問題在動(dòng)手操作中積極思維?！凹瓤煊趾猛瓿商骄俊奔て饘W(xué)生的求知欲望，“手巧的操作師”“心靈的思想家”就是對(duì)學(xué)生在探究中不同表現(xiàn)的評(píng)價(jià)。搖晃凳子的加固、籬笆牢固的分析和課后地震自救科普知識(shí)地宣講員、三角形結(jié)構(gòu)的學(xué)者、設(shè)計(jì)制作三角形物品的藝術(shù)家三種身份的扮演則是不同層面學(xué)生的課后學(xué)習(xí)延伸。

（二）追根溯源研究三角形，切入點(diǎn)在教學(xué)重難點(diǎn)的突破

小學(xué)生的思維正處于形象思維向抽象思維過渡的時(shí)期，這構(gòu)成了小學(xué)生形象思維性與數(shù)學(xué)抽象性之間的矛盾。所以，這節(jié)課我們從認(rèn)識(shí)三角形的定義和各部分名稱，來研究“穩(wěn)定性”這一重、難點(diǎn)。學(xué)生用三條長短不同的邊，擺出三角形，可以發(fā)現(xiàn)無論三條邊的位置怎么變化三角形的形狀和大小都是唯一的，從而讓學(xué)生從根本意義上去揭示三角形的穩(wěn)定性。而多邊形含有全部三角形就固定，因而反過來也證明了三角形具有穩(wěn)定性。

（三）跨學(xué)科教師的一次整合嘗試

以實(shí)踐性活動(dòng)來開展課堂教學(xué)，借助STEAM動(dòng)手動(dòng)腦的科技實(shí)踐突破教學(xué)重、難點(diǎn)，也是整合多學(xué)科教學(xué)方式的切入點(diǎn)。這些實(shí)踐，是綜合科學(xué)探究與工程設(shè)計(jì)的活動(dòng)，既有類似科學(xué)家開展的科學(xué)理論和科學(xué)建模等探究活動(dòng)，也包含類似工程師為滿足某一需求而進(jìn)行的工程設(shè)計(jì)和建造等設(shè)計(jì)活動(dòng)，因此可熏陶培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新與人文底蘊(yùn)等發(fā)展核心素養(yǎng)。本節(jié)課上，拉伸實(shí)驗(yàn)、加固實(shí)驗(yàn)、承重實(shí)驗(yàn)和生活舉例，以及課后三個(gè)層次的延伸探究，就是整合工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)“穩(wěn)定性”有了切膚的體會(huì)，這就是“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”的道理。

如：加固實(shí)驗(yàn)。圖1學(xué)生先做判斷，然后經(jīng)歷小組交流、動(dòng)手操作，到最后的修改判斷。這是來源于初中數(shù)學(xué)教師的建議。

下列圖形中哪些具有穩(wěn)定性？ 是“√”，不是“X”。

再比如，承重實(shí)驗(yàn)。通過科技比賽中承重結(jié)構(gòu)的視頻，學(xué)生親眼看到小小的木條結(jié)構(gòu)撐起400多斤的重物。驚訝之聲、震撼之感充滿課堂。這是科技教師提供的視頻。

還有來自藝術(shù)教師的建議，視覺大餐、藝術(shù)享受融入到數(shù)學(xué)課中。也有學(xué)生躍躍欲試要嘗試仿造或創(chuàng)新這樣的藝術(shù)品呢！

在課后的收獲分享時(shí)，有學(xué)生提出新的質(zhì)疑：既然三角形具有穩(wěn)定性，那生活中的桌子、椅子、房子為什么還是三角形少，四邊形居多？多好的問題，反映出學(xué)生不唯上、不唯書。這又引發(fā)師生又一輪深度學(xué)習(xí)解惑。

總之，STEAM重在課程融合，而STEAM學(xué)習(xí)重在知識(shí)能力遷移與嫁接。在做好課程整合的同時(shí)，要著眼于學(xué)生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，滲透STEAM學(xué)習(xí)能力學(xué)習(xí)方法的教育，讓學(xué)生在實(shí)踐、學(xué)習(xí)的過程中能夠充分利用和發(fā)揮這種知識(shí)的遷移、嫁接能力，從而達(dá)到觸類旁通，舉一反三。

參考文獻(xiàn)

[1]你用“拉一拉”教三角形的穩(wěn)定性了嗎？[J].中小學(xué)數(shù)學(xué)，2010（10）.

[2]林靜.STEAM教育如何對(duì)接核心素養(yǎng)[J].中國教育報(bào).

作者簡介

江虹（1967.11—），女，漢族，山東省青島燕兒島路第一小學(xué)，一級(jí)教師，研究方向：小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)。