STEM課程之《超級(jí)泡泡器》

陶軼敏

《超級(jí)泡泡器》是STEM項(xiàng)目《超級(jí)泡泡》中的一項(xiàng)，希望學(xué)生能圍繞一個(gè)真實(shí)的情境，通過自主合作學(xué)習(xí)，設(shè)計(jì)并制作一個(gè)超級(jí)泡泡器，使它能制作出一個(gè)超級(jí)大泡泡。該活動(dòng)主題非常貼近學(xué)生的生活，也能引發(fā)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣。那么這樣的課堂與傳統(tǒng)課堂相比，發(fā)生了怎樣的變化呢？讓我們一起來探秘吧！

教學(xué)目標(biāo)

科學(xué)：觀察各種泡泡器，認(rèn)識(shí)到泡泡器能附著泡泡液，不易吸收泡泡液，中間有孔;在制作超級(jí)泡泡器的過程中，初步認(rèn)識(shí)制作材料的性質(zhì)與功能。

技術(shù)：通過各種方法來建構(gòu)超級(jí)泡泡器的模型（或作品）。

工程：制作超級(jí)泡泡器的材料、步驟和方法符合工程的要求。

數(shù)學(xué)：運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)估算超級(jí)泡泡器的結(jié)構(gòu)大小與所制作出的泡泡的大小關(guān)系。

課時(shí)安排

本項(xiàng)目共4課時(shí)：

第1課時(shí)，梳理出泡泡器的主要特征。重點(diǎn)放在通過小組對(duì)生活中材料的發(fā)現(xiàn)，歸納、梳理泡泡器主要特征和非必要特征。

第2課時(shí)，借助一定的材料，鼓勵(lì)學(xué)生通過頭腦風(fēng)暴梳理出設(shè)計(jì)超級(jí)泡泡器的關(guān)鍵問題，再通過親身體驗(yàn)和小組合作設(shè)計(jì)、制作一個(gè)超級(jí)泡泡器的模型，并借助實(shí)際操作驗(yàn)證模型的有效性，進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化、調(diào)整。

第3課時(shí)，通過尋找生活中可以發(fā)泡的洗滌用品，設(shè)計(jì)發(fā)泡比較方案，開展家庭常用洗滌用品發(fā)泡能力小調(diào)查，獲得關(guān)于發(fā)泡的經(jīng)驗(yàn)，為設(shè)計(jì)超級(jí)泡泡液的配方做好準(zhǔn)備。

第4課時(shí)，通過實(shí)驗(yàn)調(diào)配出相對(duì)穩(wěn)定的可以制作出超級(jí)泡泡的配方。

主要材料

筷子、棉線、螺母、皮筋、剪刀、泡泡液、臉盆等。

教學(xué)流程

1.創(chuàng)設(shè)真實(shí)的情境

以學(xué)校舉辦的科技節(jié)活動(dòng)為契機(jī)，引出科技節(jié)活動(dòng)“超級(jí)泡泡器”。通過呈現(xiàn)上節(jié)課學(xué)生用自帶生活中各種材料制作的泡泡器照片，發(fā)現(xiàn)泡泡器的主要特征，幫助學(xué)生回顧前期的學(xué)習(xí)過程。

教師適時(shí)地取出事先準(zhǔn)備好的一個(gè)較大的氣球，提出本節(jié)課的任務(wù)：小組合作設(shè)計(jì)并制作一個(gè)超級(jí)泡泡器，使它能制造出一個(gè)比氣球大的泡泡。

設(shè)計(jì)意圖：STEM活動(dòng)并不是紙上談兵，它注重做中學(xué)，需要通過解決問題來完成一個(gè)項(xiàng)目（或作品）。上節(jié)課已經(jīng)涉及對(duì)泡泡器設(shè)計(jì)的知識(shí)建構(gòu)，本節(jié)課回歸到工程問題的解決——設(shè)計(jì)、制作一個(gè)超級(jí)泡泡器，旨在讓學(xué)生學(xué)習(xí)了基本的科學(xué)知識(shí)之后，幫助他們重新思考和設(shè)計(jì)、繪制設(shè)計(jì)圖，并依據(jù)設(shè)計(jì)圖來制作一個(gè)超級(jí)泡泡器。

2.討論設(shè)計(jì)要領(lǐng)

制作超級(jí)泡泡器的材料有很多，為了便于最終的比較、檢測(cè)，我們?yōu)閷W(xué)生提供了小組使用的制作材料、工具。

教師引導(dǎo)學(xué)生以小組為單位，結(jié)合已有的經(jīng)驗(yàn)思考：為了完成這個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)，在設(shè)計(jì)時(shí)需要解決的主要問題是什么？

在學(xué)生的回答基礎(chǔ)上，通過合并、整理歸納出幾個(gè)方面：

一是材料問題，如選擇何種材料可以比較輕松地蘸取泡泡液，何種材料方便泡泡器的使用，何種材料方便材料與材料之間的連接等。

二是結(jié)構(gòu)問題，如到底做出什么結(jié)構(gòu)方便制作出比氣球還大的泡泡，這個(gè)結(jié)構(gòu)需要比整個(gè)泡泡大嗎等。

三是方法問題，如使用時(shí)到底是用以往習(xí)慣——吹，還是用別的方法來制作泡泡比較合適。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生是STEM課堂的主體，通過引導(dǎo)他們感知材料、推測(cè)并思考如何解決在設(shè)計(jì)制作超級(jí)泡泡器技術(shù)方面的問題，不斷發(fā)揮其主觀能動(dòng)性，激勵(lì)他們主動(dòng)探索。

3.合作討論，形成設(shè)計(jì)初稿

在小組合作設(shè)計(jì)開始之前，給出小組合作學(xué)習(xí)的提示：有思考，嘗試各自考慮如何突破設(shè)計(jì)難點(diǎn);有交流，伙伴發(fā)表觀點(diǎn)時(shí)認(rèn)真傾聽，按組內(nèi)順序發(fā)表觀點(diǎn);有分工，討論、設(shè)計(jì)、分享、計(jì)時(shí)人人有事做;有效率，討論設(shè)計(jì)用多少時(shí)間，匯報(bào)時(shí)能講清設(shè)計(jì)思路等。

隨后，各小組展開討論，繪制超級(jí)泡泡器的設(shè)計(jì)圖。

接著，各小組分享設(shè)計(jì)圖，在全班范圍內(nèi)比較、分析設(shè)計(jì)圖。

設(shè)計(jì)意圖：小組合作是STEM活動(dòng)中的一種重要的形式。我們希望學(xué)生能以小組為單位完成任務(wù)，引導(dǎo)他們公開地參與交流、相互學(xué)習(xí)，尊重其他同學(xué)在設(shè)計(jì)過程中作出的貢獻(xiàn)。在達(dá)成團(tuán)隊(duì)目標(biāo)的過程中，不同學(xué)生、小組展示不同的觀點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)，這有利于全體學(xué)生的發(fā)展。在小組交流中，教師可以不斷加以提示，使學(xué)生的設(shè)計(jì)更有效、更合理。

學(xué)生往往認(rèn)為自己的設(shè)計(jì)圖比較贊，故有時(shí)會(huì)出現(xiàn)組與組質(zhì)疑過程中無法說服對(duì)方的現(xiàn)象。教師要充分考慮到此次設(shè)計(jì)中學(xué)生會(huì)出現(xiàn)多種思路，有些可能會(huì)成功，有些可能會(huì)失敗，這是十分正常的。教師要認(rèn)真對(duì)待學(xué)生的想法，允許他們失敗，可以嘗試延時(shí)評(píng)判，鼓勵(lì)學(xué)生在制作過程中不斷進(jìn)行反思，不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)、制作過程，幫助他們更好地學(xué)習(xí)。

4.制作超級(jí)泡泡器

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，學(xué)生以小組為單位，選擇合適的材料制作一款超級(jí)泡泡器，主要的超級(jí)泡泡器有以下幾種（如圖1）。

5.驗(yàn)證、修改

學(xué)生用制作出來的超級(jí)泡泡器來蘸取泡泡液吹泡泡，以此發(fā)現(xiàn)各小組作品的優(yōu)缺點(diǎn)，并嘗試調(diào)整優(yōu)化。事實(shí)上，這就是一次很好的檢測(cè)，因此，師生可以共同商定檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，如這款超級(jí)泡泡器能夠制造出一個(gè)比事先規(guī)定的氣球大的泡泡，但使用起來是否方便呢？這讓學(xué)生意識(shí)到，只有設(shè)計(jì)、制作符合要求，可以制造出一個(gè)比這個(gè)氣球大許多的泡泡，且操作方便，才算達(dá)成既定目標(biāo)。

通過在全班展示交流，學(xué)生發(fā)現(xiàn)了各自的優(yōu)缺點(diǎn)，并總結(jié)出超級(jí)泡泡器的結(jié)構(gòu)可以是多樣的、不規(guī)則的;同時(shí)認(rèn)識(shí)到，泡泡器結(jié)構(gòu)的大小只需要比氣球的橫截面大就可以了。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生在解決問題和建模之后，可以對(duì)自己所搜集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和總結(jié)，然后在印證、展示中反思設(shè)計(jì)、制作超級(jí)泡泡器成功或失敗的原因。

點(diǎn) ?評(píng)

本課的活動(dòng)設(shè)計(jì)充分體現(xiàn)了STEM的理念，真正是以學(xué)生的能力發(fā)展為核心，以問題解決為主線，有機(jī)融合了科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)等學(xué)科的要素，讓活動(dòng)設(shè)計(jì)更有方向，讓學(xué)生的收獲更加全面。在教師的引領(lǐng)下，學(xué)生一點(diǎn)點(diǎn)嘗試，一步步探究，一次次修正，在問題解決的過程中不斷改進(jìn)、不斷完善、不斷成長(zhǎng)。

教師引導(dǎo)學(xué)生以解決真實(shí)情境下的真實(shí)問題為起點(diǎn)，促使學(xué)生更好地參與到活動(dòng)中，還善于引領(lǐng)他們?cè)谕嬷袑W(xué)，在樂中悟：半開放的材料提供，全開放的方案設(shè)計(jì)，小組合作的泡泡器制作、調(diào)試與改進(jìn)，整個(gè)過程學(xué)生邊玩邊學(xué)，邊學(xué)邊悟，不斷地發(fā)現(xiàn)問題，不斷地改進(jìn)方案、解決問題，又不斷地有新的問題產(chǎn)生。在整個(gè)活動(dòng)中，教師不露痕跡地指導(dǎo)不可忽視（設(shè)計(jì)前問題解決的思辨引導(dǎo)，方案設(shè)計(jì)時(shí)合作要點(diǎn)的指導(dǎo)，出現(xiàn)問題時(shí)讓學(xué)生進(jìn)行改進(jìn)的引導(dǎo)），起到“導(dǎo)在關(guān)鍵處”的作用。