基于STEM紙飛機(jī)折疊實(shí)踐活動(dòng)中學(xué)生學(xué)科知識(shí)運(yùn)用與科技實(shí)踐能力的培養(yǎng)

嚴(yán)善龍

【摘 要】以綜合實(shí)踐活動(dòng)課程為背景的中小學(xué)STEM教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，是適應(yīng)我國(guó)現(xiàn)階段基礎(chǔ)教育改革方向的新型課程。它有別于傳統(tǒng)課程，在增強(qiáng)學(xué)生應(yīng)用知識(shí)的興趣與能力的同時(shí)，全面提高他們的科學(xué)素養(yǎng)、技術(shù)素養(yǎng)、工程素養(yǎng)與數(shù)學(xué)素養(yǎng)，不斷提高他們的科學(xué)思維能力與創(chuàng)新創(chuàng)造能力，《紙飛機(jī)折疊與試飛》綜合實(shí)踐活動(dòng)的課程目的正基于此。

【關(guān)鍵詞】紙飛機(jī);計(jì)算;中小學(xué)生;飛行原理;科學(xué)素養(yǎng)

STEM教育集科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)教育之大成，它與綜合實(shí)踐活動(dòng)課程的實(shí)質(zhì)內(nèi)涵一樣，注重學(xué)生學(xué)科知識(shí)運(yùn)用與實(shí)踐能力培養(yǎng)。作為一個(gè)能夠?yàn)閷W(xué)生提供整體認(rèn)識(shí)客觀事物的橋梁，STEM教育在讓學(xué)生以問(wèn)題為導(dǎo)向的實(shí)踐探究活動(dòng)中，把平時(shí)學(xué)到的零散知識(shí)，變成相互聯(lián)系、能夠達(dá)到以解決問(wèn)題為目標(biāo)的統(tǒng)一知識(shí)整體;它消除了傳統(tǒng)學(xué)科知識(shí)的獨(dú)立與割裂，突出了實(shí)踐應(yīng)用中的跨學(xué)科、趣味性、體驗(yàn)性、情境性、設(shè)計(jì)性、技術(shù)增強(qiáng)性與團(tuán)隊(duì)協(xié)作，讓孩子們?cè)诮鉀Q客觀問(wèn)題的具體操作中，在獲得更多更理想知識(shí)體驗(yàn)的時(shí)候，創(chuàng)造出應(yīng)用于真實(shí)生活的新知識(shí)，既培養(yǎng)了學(xué)生熟練運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力，又為全面有效地提升他們的科學(xué)素養(yǎng)、技術(shù)素養(yǎng)、工程素養(yǎng)和數(shù)學(xué)素養(yǎng)打下了基礎(chǔ)。

一、課程設(shè)計(jì)理念

以綜合實(shí)踐活動(dòng)為載體的STEM教育，是以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維能力為宗旨的。其中飽含工程、技術(shù)與數(shù)學(xué)計(jì)算含量的科技制作活動(dòng)，更是以學(xué)生獲得積極創(chuàng)造與創(chuàng)新實(shí)踐體驗(yàn)，在以技術(shù)為內(nèi)涵的活動(dòng)過(guò)程中，逐步形成初步的技術(shù)素養(yǎng)、工程素養(yǎng)和數(shù)學(xué)素養(yǎng)。有著豐富現(xiàn)代科技理念的紙飛機(jī)制作活動(dòng)，正是因應(yīng)了STEM教學(xué)這一客觀需求，從一開(kāi)始就受到了廣大師生的青睞與喜愛(ài)。

歷史告訴我們，在二千多年前的中國(guó)，人們就有了對(duì)于飛行原理的初步認(rèn)識(shí)。那時(shí)，人們喜聞樂(lè)見(jiàn)的風(fēng)箏，作為當(dāng)時(shí)流行的娛樂(lè)方式，自然被看作是延續(xù)至今紙飛機(jī)的原始證據(jù)。而公元前西漢時(shí)期，作為四大發(fā)明之一的紙的制造技術(shù)出現(xiàn)，更為紙飛機(jī)存續(xù)至今提供了充足的材料基礎(chǔ)。也許從那時(shí)起，紙飛機(jī)在被人們當(dāng)作玩具娛樂(lè)的同時(shí)，也榮幸地逐步走上人類(lèi)探索飛行原理的實(shí)驗(yàn)舞臺(tái)。其后漫長(zhǎng)的歲月，人們以此發(fā)端不斷進(jìn)行革故鼎新與發(fā)明創(chuàng)造，終于形成了今天紙飛機(jī)在速度、浮力和外形設(shè)計(jì)上更趨于科學(xué)合理的改進(jìn)和完善。1930年，洛克希德創(chuàng)始人約翰·k·諾斯羅普在千百次紙飛機(jī)模擬飛行測(cè)試中，破天荒地發(fā)現(xiàn)了真實(shí)飛機(jī)的飛行原理。其后，美國(guó)萊特兄弟、中國(guó)馮如等科學(xué)家們的天才創(chuàng)造，更開(kāi)啟了飛機(jī)從多翼、單翼到后掠翼的發(fā)展進(jìn)程。大半個(gè)世紀(jì)的歲月，人類(lèi)智慧終于完成了飛機(jī)從低速、亞音速到超音速的跨越;及至今天，各類(lèi)航天器的神奇誕生，全球探月、火星計(jì)劃的成功實(shí)施，更史無(wú)前例地打開(kāi)了人類(lèi)邁步太空的偉大征程。平凡孕育偉大，由紙飛機(jī)發(fā)端的人類(lèi)科技探究之旅，為現(xiàn)代航天事業(yè)的發(fā)展寫(xiě)下了濃墨重彩的一筆。今天，將紙飛機(jī)科技制作活動(dòng)納入中小學(xué)STEM實(shí)踐教學(xué)課程，不僅十分有益于發(fā)展中小學(xué)生的科技素養(yǎng)，更為培養(yǎng)他們適應(yīng)未來(lái)社會(huì)發(fā)展之必備能力與品格打下良好基礎(chǔ)。對(duì)此，廣大基礎(chǔ)教育工作者職責(zé)所在，重任在肩。

二、課程實(shí)踐實(shí)施

選擇學(xué)生熟悉且感興趣的科技實(shí)踐項(xiàng)目作為校本活動(dòng)課程，是學(xué)生STEM科技實(shí)踐活動(dòng)邁向成功的第一步。中小學(xué)生好奇好動(dòng)的性格特征，加上他們對(duì)新鮮事物的濃厚興趣，讓富含現(xiàn)代科技理念的紙飛機(jī)科技制作活動(dòng)，成為我們打開(kāi)STEM實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)大門(mén)的不二選擇。

眾所周知，紙飛機(jī)制作科技實(shí)踐活動(dòng)是鏈接學(xué)生學(xué)科理論知識(shí)融合運(yùn)用的最直接通道，尤其是我們選定的《紙飛機(jī)制作與試飛》，對(duì)于涉世不深、知識(shí)閱歷尚淺的中小學(xué)生來(lái)說(shuō)，在做中學(xué)、學(xué)中做中，更容易引導(dǎo)他們一步步跨入科學(xué)知識(shí)殿堂。如何讓紙飛機(jī)飛得更遠(yuǎn)？小小的紙飛機(jī)蘊(yùn)含哪些深?yuàn)W的科學(xué)道理？我們并沒(méi)有從簡(jiǎn)單的技術(shù)層面向?qū)W生作直接的知識(shí)灌輸，而是采用情景導(dǎo)入，借助平時(shí)搜集到的視頻影像資料以及各種圖片，從紙飛機(jī)飛行的簡(jiǎn)單原理，講述到實(shí)體飛機(jī)的復(fù)雜與龐大，講述遠(yuǎn)古人類(lèi)借助紙飛機(jī)表達(dá)渴望飛行的美好愿望，講述現(xiàn)代人類(lèi)如何從紙飛機(jī)一步步跨越到載人航天器的宇宙飛行……讓同學(xué)們近距離感受紙飛機(jī)小中見(jiàn)大折射出來(lái)的人類(lèi)飛天壯舉。

紙飛機(jī)的簡(jiǎn)單折疊，或許大多數(shù)同學(xué)早己嫻熟于心、手到擒來(lái)，但到真正認(rèn)真制作時(shí)，大部分孩子難免手足無(wú)措，難以拿捏;為了彌補(bǔ)學(xué)生理論知識(shí)缺失帶來(lái)行動(dòng)盲目性，指導(dǎo)老師及時(shí)對(duì)紙飛機(jī)折疊幾個(gè)關(guān)健技術(shù)點(diǎn)進(jìn)行了知識(shí)輔導(dǎo)，即紙飛機(jī)飛行時(shí)，其重力、升力、推力與阻力對(duì)飛行質(zhì)量的影響;在給予紙飛機(jī)初始動(dòng)力后，機(jī)翼面產(chǎn)生怎樣的壓差，仍能使紙飛機(jī)保持較長(zhǎng)時(shí)間的飛行;還有當(dāng)哈氣增加機(jī)頭重量時(shí)，紙飛機(jī)還能繼續(xù)保持穩(wěn)定飛行嗎？知識(shí)的活學(xué)活用，并輔之于臨場(chǎng)發(fā)揮，讓孩子們思維一點(diǎn)即通（個(gè)別心存疑慮的學(xué)生，我們則進(jìn)行單獨(dú)輔導(dǎo)，直至心領(lǐng)神會(huì)，了然在胸）。同學(xué)們以敬畏的心情沉浸在科學(xué)知識(shí)神奇的邏輯思維中。沒(méi)有了平時(shí)的喧囂嘈雜，所有學(xué)生凝神靜氣，全神貫注，按照各自選定的主題與方向，對(duì)影響紙飛機(jī)飛行的各種因素予以全方位探究。有的探究當(dāng)紙飛機(jī)機(jī)頭定型時(shí)，不同紙張、風(fēng)向變化，以及投擲力度、角度、高度的不同對(duì)飛行距離的影響，有的則設(shè)定采用相同紙張（A4）與高度時(shí)，其它因素的改變，對(duì)飛行效果的影響;計(jì)算、測(cè)量、比較、推理、試驗(yàn)……相互之間不時(shí)爆發(fā)出一陣陣熱烈的研討。孩子們各抒己見(jiàn)，最大限度地發(fā)揮自己的想象力與創(chuàng)造力。飛機(jī)的大小形狀、機(jī)體幾何中心點(diǎn)的前置、翼面折疊平整以及角度校對(duì)，環(huán)環(huán)相扣的結(jié)構(gòu)鏈接，牽一發(fā)而動(dòng)全身的關(guān)聯(lián)效果，無(wú)不顯示孩子們一絲不茍審慎嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

三、課程反思與展望

從無(wú)知到有知，從知之不多到知之甚多，《紙飛機(jī)折疊與試飛》科技制作活動(dòng)，為我校STEM科技實(shí)踐活動(dòng)的順利開(kāi)展，打開(kāi)了一扇通往成功的大門(mén)。此次活動(dòng)十分注重孩子們科學(xué)價(jià)值觀的培養(yǎng)，突出了學(xué)生見(jiàn)微知著、勇于科學(xué)探究的主題。通過(guò)活動(dòng)，將學(xué)生多個(gè)學(xué)科理論知識(shí)，延伸并融入到具體實(shí)踐操作活動(dòng)中，深化了STEM教學(xué)目標(biāo)，升華了孩子們熱愛(ài)科學(xué)、勤于探索的精神及小組合作意識(shí)，讓學(xué)生的科技素養(yǎng)和動(dòng)手制作能力得到充分提高。然而此次活動(dòng)仍然存在某些不足，個(gè)別同學(xué)對(duì)于相關(guān)學(xué)科知識(shí)的一知半解，影響了實(shí)踐能力的正常發(fā)揮;還有個(gè)別學(xué)生依賴(lài)性強(qiáng)，疏于探究，思維怠惰，缺乏思考與解決問(wèn)題的積極性與主動(dòng)性。雖然如此，畢竟瑕不掩瑜。此次活動(dòng)，作為我校STEM教育不可缺少的課程形式，不僅拓寬了我們的視野，更為我們健全現(xiàn)代基礎(chǔ)教育人才培養(yǎng)機(jī)制，培育大批具有現(xiàn)代科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新理念人才打下了良好基礎(chǔ)。為此，我們將始終如一，不忘初心，砥礪前進(jìn)！