小學(xué)STEM未來計(jì)劃之《結(jié)構(gòu)大力士》

鐘瑞杰

一、項(xiàng)目名稱

Stem未來計(jì)劃之《結(jié)構(gòu)大力士》

二、學(xué)習(xí)目標(biāo)

工程：能構(gòu)思穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的橋梁，并可以參考設(shè)計(jì)圖制作橋梁;

科學(xué)：認(rèn)識穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的相關(guān)特征，知道怎樣能將結(jié)構(gòu)改造得更加穩(wěn)定;

數(shù)學(xué)：學(xué)會計(jì)算和標(biāo)注出正確的工程圖尺寸。

技術(shù)：學(xué)會繪制工程設(shè)計(jì)圖，并能利用熱熔膠槍連接結(jié)構(gòu)，制作穩(wěn)定的橋梁。

三、問題情境

橋一直與我們的生活息息相關(guān)，給我們生活帶來便利，然而本地區(qū)一座年久失修的橋梁需要重新建造。這個現(xiàn)實(shí)的問題，引起學(xué)生對橋梁建造的興趣。建成一座經(jīng)得起時間洗禮的橋是一項(xiàng)非常值得驕傲的工程。

四、教學(xué)準(zhǔn)備

（一）課前準(zhǔn)備——暴露項(xiàng)目起點(diǎn)

小學(xué)階段孩子處于形象思維階段。結(jié)構(gòu)對于孩子來說，在生活中的應(yīng)用十分少有，從而導(dǎo)致對結(jié)構(gòu)探究的活動興趣不大。此外，雖然在六年級上冊結(jié)構(gòu)單元有所鋪墊，但學(xué)生的探究能力和制作能力仍需要一定的指導(dǎo)。

（二）課中準(zhǔn)備——把控項(xiàng)目關(guān)鍵

有效的指導(dǎo)必然是基于孩子們的探究起點(diǎn)，基于學(xué)生在探究制作過程中碰到的困難或一直存在的問題。采用5E教學(xué)法，讓學(xué)生進(jìn)行分層式探究的關(guān)鍵在于以下幾方面。

第一、創(chuàng)設(shè)情境——激發(fā)興趣。教師在了解了學(xué)生前概念后，通過演示實(shí)驗(yàn)或創(chuàng)設(shè)生活中的問題情境來激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，引起學(xué)生的興趣，吸引學(xué)生進(jìn)行進(jìn)一步探究。通過創(chuàng)設(shè)生活中具體的情境來揭示“制作的目的”、“制作的前期準(zhǔn)備”、“制作的過程”、“制作后的交流匯報與評價”，讓興趣不大的活動變得更加有趣、有序。

第二、層層遞進(jìn)——提升技能。在結(jié)構(gòu)單元課堂的科學(xué)學(xué)習(xí)過程中，孩子們已經(jīng)了解了生活中的基本結(jié)構(gòu)，經(jīng)過課前調(diào)查，大部分學(xué)生都能畫出并制作出三角形結(jié)構(gòu)圖和長方形結(jié)構(gòu)圖，并能對長方形結(jié)構(gòu)進(jìn)行穩(wěn)定性改進(jìn)。

（三）材料準(zhǔn)備——搭建項(xiàng)目基礎(chǔ)

1.穩(wěn)定性測試準(zhǔn)備：圓木棍、帶孔的雪糕棒

2.桁架橋制作準(zhǔn)備：圖紙、輕木條、木片、小圓柱、棉線、圓木棍等

3.工具準(zhǔn)備：熱熔膠槍、剪刀、透明膠帶、筆、小刀

五、課時安排

探究穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)與初步構(gòu)思：2課時

綜合構(gòu)思并完成設(shè)計(jì)：1課時

制作與測試改進(jìn)：2課時

交流展示與評價：1課時

六、項(xiàng)目實(shí)施過程

（一）明確任務(wù)（5分鐘）

通過測試結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和改進(jìn)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性來幫助學(xué)生清晰穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的相關(guān)特征，并且指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會根據(jù)整體結(jié)構(gòu)的把握來設(shè)計(jì)并改進(jìn)橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。測試后繼續(xù)思考如何加強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，最后增加一些新的結(jié)構(gòu)來優(yōu)化橋梁。學(xué)生明確了此次項(xiàng)目目標(biāo)需要建造一座能承受一定重量的橋梁。

（二）自主探究（120分鐘）

1.任務(wù)遞進(jìn)：準(zhǔn)備階段—設(shè)計(jì)階段—制作階段—測試階段—改進(jìn)階段

2.梳理小結(jié)：在本課中，為了達(dá)到目標(biāo)，學(xué)生必須先對形狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行一個穩(wěn)定性測試，搭建不同形狀的框架來測量它們的穩(wěn)定性。教師可以提出一些有效的問題激勵學(xué)生使用并理解科學(xué)和工程模型的試驗(yàn)，比如“橋梁中需要用到哪些形狀的框架結(jié)構(gòu)呢？分別用在什么地方？”等問題將有助于引導(dǎo)學(xué)生對橋梁的不斷改進(jìn)和收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

（三）展示研討（20分鐘）

小組成員上臺描述和展示橋梁模型，闡述設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，以及穩(wěn)定性測試結(jié)果和改進(jìn)措施。

1.闡述在活動中如何角色互換：活動中有可以根據(jù)每個人的特點(diǎn)分配不同的任務(wù)，如總策劃、材料管理員、設(shè)計(jì)師、制作人員。各司其職，在自己的崗位上發(fā)光發(fā)亮。學(xué)生在每個活動中都可以轉(zhuǎn)換角色，對小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的問題不斷進(jìn)行研究。

2.在設(shè)計(jì)過程中遇到來哪些問題又是如何解決的。

（四）遷移運(yùn)用（5分鐘）

欣賞著名的橋梁設(shè)計(jì)：了解現(xiàn)實(shí)的橋梁設(shè)計(jì)需要考慮的因素和建造過程中產(chǎn)生的問題，包括地形地勢、氣候情況等，類比我們建造橋梁的過程，總結(jié)工程橋梁建造的方法，提出進(jìn)一步改進(jìn)措施，并在課后做一些嘗試。

七、學(xué)習(xí)評價方法（15分鐘）

（一）分項(xiàng)式打分-----促進(jìn)評價機(jī)制精確性

教師可以采用筆試的測試來評價學(xué)習(xí)內(nèi)容的扎實(shí)性也可以在整個教學(xué)過程中根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)進(jìn)行分項(xiàng)式打分。例如：目標(biāo)、知識技能掌握、設(shè)計(jì)理念、分工制作模型、作品測試改進(jìn)等方面展開評價。評價的目的在于確保學(xué)生活動的方向或者鼓勵學(xué)生對框架結(jié)構(gòu)繼續(xù)探究，同時也為教師提供了一個評估自己教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)效果的機(jī)會。

（二）互評式反饋-----推進(jìn)評價主體多元化

可以采用師生互評、生生互評、學(xué)生自評、小組自評、小組互評的方式進(jìn)行多樣化評價，這樣可以幫助老師和學(xué)生雙方都獲得比較及時的反饋，有利于改進(jìn)教師的教學(xué)方式和學(xué)生的學(xué)習(xí)方法。

八、課后反思

（一）驅(qū)動教學(xué)循環(huán)模式? 提高學(xué)生建模能力

它首先呈現(xiàn)出一個情境，引發(fā)學(xué)生的好奇心，進(jìn)而對這個問題進(jìn)行解剖，進(jìn)行探究活動，最后通過交流、遷移、評價環(huán)節(jié)提煉成抽象概念，制作過程肯定會遇到一些問題，可以進(jìn)行改進(jìn)再測試，一個完整的環(huán)節(jié)下來產(chǎn)生新的問題后繼續(xù)循環(huán)活動，不斷促進(jìn)新舊知識的整合。

（二）促動活動角色轉(zhuǎn)換? 提升學(xué)生認(rèn)知水平

由于教師在有限的時間中規(guī)定了任務(wù)，學(xué)生很難一個人完成，因此多數(shù)學(xué)生都愿意小組合作探究完成課堂中的探究。學(xué)生在每個活動中都可以轉(zhuǎn)換角色，對小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的問題不斷進(jìn)行研究，學(xué)生認(rèn)為這樣自發(fā)的探究活動使得他們充滿了興趣，并沒有因?yàn)檎n的結(jié)束而停止探究，在課外探究過程中，又會發(fā)現(xiàn)新問題，繼續(xù)探究，直到滿足自己的求知欲為止。

（三）加強(qiáng)小組團(tuán)隊(duì)建設(shè) 激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識

學(xué)生團(tuán)隊(duì)建設(shè)和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。一方面，促進(jìn)了學(xué)生合作學(xué)習(xí)。在合作的過程中，學(xué)習(xí)任務(wù)的分工，分組的人數(shù)、采取何種方法進(jìn)行探究，如何根據(jù)能力確定分配任務(wù)等，還是需要進(jìn)一步研究探討的。另一方面，自發(fā)地進(jìn)行探究活動，自主構(gòu)建科學(xué)概念也十分困難。學(xué)生習(xí)慣了平時課堂中枯燥的探究活動，一步一步按照要求做。很難去激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性和創(chuàng)造能力。這都有待繼續(xù)研究。

而教師在教學(xué)過程中也還需要積極探索，不斷改進(jìn)和總結(jié)，使這種教學(xué)模式更佳完善，在小學(xué)stem課堂發(fā)揮不可或缺的作用。