自編STEAM課程《做梯子》案例分析

朱斌

教學(xué)分析

STEAM實踐拓展課程融合了科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)知識，是一個完整的整合課程，使學(xué)生在整合課程學(xué)習(xí)中得到多種能力的鍛煉。

梯子是我們?nèi)粘Ｉ钪斜粡V泛使用的工具，這個看似簡單的工具蘊含著哪些科學(xué)道理？如何讓學(xué)生利用所學(xué)知識開展梯子制作的活動，這不僅涉及科學(xué)知識，還包含了工程、技術(shù)、數(shù)學(xué)的運用。因此在“做梯子”的活動中，如何進行有效融合，讓學(xué)生不僅學(xué)到知識，還能掌握技能，把教學(xué)成果最大化，是我們教學(xué)設(shè)計的目的。

STEAM教學(xué)可以很好地整合這些活動，把對材料、形狀選擇，結(jié)構(gòu)確定，用材尺寸測量及截取，計算、打孔，粘膠，承重檢測等活動整合成一個完整的探究活動。

本節(jié)課的教學(xué)主要是從三部分去完成的：設(shè)計—制作—改進。

第一部分“設(shè)計”：學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗，把具體形象的梯子用抽象思維展現(xiàn)出來。在這個過程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生對自己的需求有清晰的定位以及明確的計算，使他們的設(shè)計既能滿足功能需求，又經(jīng)濟合理。

第二部分“制作”：學(xué)生根據(jù)自己的設(shè)計制作草圖，經(jīng)過討論改進后，開展動手制作。這就要求學(xué)生在實施過程當(dāng)中具有一定的動手能力，并能針對制作過程中出現(xiàn)的問題予以改進。此環(huán)節(jié)能培養(yǎng)學(xué)生的動手能力。

第三部分“改進”：要求學(xué)生在展示作品的過程中，吸取他人的經(jīng)驗，彌補自己的不足，進行二次創(chuàng)作設(shè)計。二次創(chuàng)作既避免了產(chǎn)品功能的單一性，又能確保了作品的完整性、功能性，同時還提升了學(xué)生的思維水平。

教學(xué)片段

片段一：創(chuàng)作設(shè)計

師：同學(xué)們，根據(jù)老師剛才提出的要求，結(jié)合我們作品最后呈現(xiàn)的檢測要求，請畫一畫自己的設(shè)計草圖。

（學(xué)生設(shè)計草圖。）

師：接下來請各組派人交流匯報你們的作品。在匯報時要告訴大家設(shè)計依據(jù)，作品特點，如何選材及理由。

設(shè)計意圖：采用這種問法，可以使學(xué)生在設(shè)計過程中學(xué)會全面思考，而不去胡亂猜測。要引導(dǎo)學(xué)生帶著目的進行思考設(shè)計，并依據(jù)教材的知識點進行設(shè)計。

生：我們的作品是根據(jù)三角形穩(wěn)定性原理來做的。在做的時候，我們把它整體設(shè)計成三角形，雙梯的兩邊還加上橫檔，根據(jù)人的高度來調(diào)整橫檔間距。

生：我覺得還要考慮到梯子腳是否容易打滑？是否需要裝防滑墊子？

生：我們小組還有補充，我們考慮到在強度足夠的情況下也可以用其他塑料來做。

生：還要考慮梯子是否輕便，以便于收納，我覺得根據(jù)六年級材料單元的知識，做成空心管的可能會更輕便。

生：我覺得還要計算成本。有的地方用木頭，有的地方用塑料。

師：大家聽了別人的介紹，有新的想法嗎？請在3分鐘內(nèi)再次改進一下。改好后，組長進行分工并開始制作。

（學(xué)生分工設(shè)計制作，教師巡視，查看分工的合理性。）

設(shè)計意圖：通過別人的介紹，發(fā)現(xiàn)自己存在的問題，吸取別人的經(jīng)驗。我們教學(xué)的目的并不是為了把學(xué)生分出個1、2、3來，而是為了讓他們學(xué)會綜合考慮。讓學(xué)生進行二次修改，目的就是為了讓方案更加完善，使他們在設(shè)計過程當(dāng)中想得更全面、更仔細(xì)。

片段二：制作、測試梯子

師：請大家根據(jù)自己的設(shè)計圖紙進行選材和制作。

（學(xué)生開始分組制作，有的人在打孔，有的人可以截取橫檔，有人按住粘了膠的木棒時，噴膠的同學(xué)可以繼續(xù)粘其他地方，還有的人可以寫產(chǎn)品使用說明書。制作任務(wù)快結(jié)束時，組長可以分配其他同學(xué)完成導(dǎo)學(xué)單。）

師：請大家在查看同伴制作時注意安全，特別是膠槍，有一定的危險性。

設(shè)計意圖：這個環(huán)節(jié)是學(xué)生最喜歡的環(huán)節(jié)，因為學(xué)生經(jīng)歷了前面的設(shè)計，講評改進之后，他們已經(jīng)按捺不住自己的心情，躍躍欲試。由于在制作環(huán)節(jié)中，不可控的因素比較多，學(xué)生可能會多次失敗，所以在這個環(huán)節(jié)中需要給予學(xué)生充足的時間，讓他們自己去做，自己去發(fā)現(xiàn)問題，在做的過程中改進。

師：請完成的同學(xué)，根據(jù)要求自己進行測試。要求一邊測試，一邊做好記錄。

設(shè)計意圖：在這個時候就體現(xiàn)出學(xué)生合作的意義，分工的重要性了。完成得快的小組往往分工很合理，有人打膠槍，有人畫圖紙，有人記錄，甚至有人在寫產(chǎn)品使用說明書，更有人進行匯報演講練習(xí)，所以一件完美產(chǎn)品的呈現(xiàn)肯定和背后有一個分工明確、合作緊密的團隊是分不開的。只有高效的團結(jié)協(xié)作才是取勝的法寶，我們的教學(xué)不能僅僅只教給學(xué)生純粹的知識，育人也是我們的首要任務(wù)。

片段三：匯報交流

師：各小組把你們的優(yōu)點組織一下進行匯報，其他小組當(dāng)評委進行投票。

生：我們把梯子做成上小下大的三角形，做成雙梯；雙梯之間加繩子，使整個梯子呈現(xiàn)立體三角形；把橫檔間距變得小點；改變材料的形狀可以增加材料的抗彎曲能力，梯子的柱子用空心的抗彎曲材料。這樣梯子會更加牢固。

生：為了使梯子更加安全，我們把梯子的腳截成斜面，增加和地面的接觸面積。在梯子的主材上加拉手或者安全繩扣；增加梯子底部的重量；底部加上絕緣材料，防止觸電。

生：除了確保梯子的安全性能外，我們用水彩筆美化柱子，在橫檔表面刻花紋，這樣既美觀又防滑。

生：我們根據(jù)形狀與結(jié)構(gòu)單元所學(xué)習(xí)的內(nèi)容，改變材料的形狀可以增加材料的抗彎曲能力，決定用同樣有抗彎曲能力的吸管代替實心木棒，使成本降低；將木棒進行裁剪使用，以節(jié)約成本。

設(shè)計意圖：學(xué)生從梯子的牢固性、安全性、選材、外觀、成本等方面進行匯報，其實就是綜合了梯子作為商業(yè)產(chǎn)品在整個設(shè)計、加工、銷售環(huán)節(jié)的思考。學(xué)生因為生活經(jīng)驗的缺乏、社會經(jīng)驗的不完整，所以往往考慮得不夠全面，但是經(jīng)過這樣的交流匯報，他們今后遇到其他問題時就會綜合思考。

教學(xué)反思

小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)指出：技術(shù)與工程領(lǐng)域的學(xué)習(xí)可以使學(xué)生有機會綜合所學(xué)的各方面知識，體驗科學(xué)技術(shù)對個人生活和社會發(fā)展的影響。本節(jié)課選用“梯子”作為研究對象，根據(jù)平時梯子的用途，發(fā)現(xiàn)梯子的設(shè)計原理，從而設(shè)計新的“梯子”并接受檢驗。

1.材料選擇

梯子主要是由柱子和橫檔組成。給學(xué)生提供空心的粗吸管、實心的小木棒，讓他們思考如何通過改變材料的形狀，增加材料的抗彎曲能力。在不降低抗彎曲能力又能節(jié)約的情況下進行有效的材料選擇。這個選擇也是通過學(xué)生先設(shè)計，然后在交流中不斷進行改進實現(xiàn)的。

2.結(jié)構(gòu)設(shè)計

在課堂學(xué)習(xí)中，學(xué)生就已經(jīng)知道三角形是所有結(jié)構(gòu)當(dāng)中最穩(wěn)定、最堅固、抗彎曲能力最強的。而且現(xiàn)實生活中，很多建筑都設(shè)計成上小下大、上輕下重、整體三角形。在明確知識點的基礎(chǔ)上通過看梯子的實物和圖片，讓學(xué)生找到書本知識點在實物中的著落點，這對于他們的設(shè)計是有幫助的。引發(fā)學(xué)生在設(shè)計時就要考慮將梯子設(shè)計成三角形，如果是雙梯，還要考慮單面梯子也要做成三角形。

3.精確計算

梯子上的橫檔起到連接和固定的作用，需要多少根，這是和柱子的長度有關(guān)的。在制作前需要根據(jù)人體高度和跨度進行測量，確定點位后打孔裝橫檔。同時，還要考慮三角形“上小下大”的特點，橫檔越到上面越短，通過測量截取適合的長度來制作橫檔。因為要節(jié)約生產(chǎn)成本，所以要盡量利用余下的材料，這也是和精確計算分不開的。

通過制作梯子的活動，學(xué)生經(jīng)歷材料選擇、合理設(shè)計、精確計算、完美施工的過程，這既培養(yǎng)了他們的動手能力，也提高了他們的綜合解決問題能力。

4.合理創(chuàng)新

梯子除了要穩(wěn)定、牢固和安全外，在后續(xù)改進設(shè)計中，教師要重點引導(dǎo)學(xué)生思考如何讓梯子實現(xiàn)更多的功能，避免設(shè)計成千篇一律的樣子。教師可以給學(xué)生創(chuàng)設(shè)模擬生活環(huán)境，使學(xué)生的思維變得更“活”。例如：過小河用上梯子，就可以成為橋；加上輪子和收縮可以成為運輸小車；把梯子放進車?yán)锞托枰龀缮炜s的；電力工人修電線時使用就要利用絕緣材料設(shè)計，起到防觸電的作用等。

浙江省安吉縣第三小學(xué)

（313300）