STEM項目“未來口罩”案例簡介

鄒婷

摘要“未來口罩”項目是在“疫情”背景下，針對口罩的性能缺陷進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，并安排8個課時具體展開，即：組建小組，明確任務(wù);問卷調(diào)查，知識儲備;構(gòu)思方案，設(shè)計“口罩”;了解特點(diǎn)，“購買”材料;制作口罩，測試效果;檢測迭代，解決問題;組間交流，多維評價;細(xì)談收獲，總結(jié)反思。通過指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計制作具有一種或多種性能優(yōu)勢的口罩，提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識，解決生活中實(shí)際問題的能力。

關(guān)鍵詞項目化學(xué)習(xí);項目案例;解決問題

中圖分類號：G424文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.36.042

Introduction to the Case of STEM Project "Future Mask"

ZOU Ting

（Hangzhou Xiaoshan District Yaqian Town No. 2 Primary School，Hangzhou，Zhejiang 311209）

Abstract：Under the background of "epidemic situation"，the "future mask" project optimizes and improves the performance defects of masks，and arranges 8 class hours，that is，set up a team and clarify the tasks;Questionnaire survey，knowledge reserve;Conceive the scheme and design the "Mask";Understand the characteristics and "buy" materials;Make masks and test the effect;Detect iterations and solve problems;Inter group communication and multi-dimensional evaluation;Talk about the harvest，summarize and reflect. By guiding students to design and manufacture masks with one or more performance advantages，students can improve their ability to comprehensively use their knowledge and solve practical problems in life.

Keywords：project-based learning;project case;solve the problems

疫情期間，口罩成了人人必備的物品，不同的口罩適合不同的人群，但幾乎每種口罩都存在它的不足：如透氣性好的口罩往往防護(hù)性較弱，而防護(hù)功能好的口罩舒適性又較差。能否設(shè)計制作出同時滿足防護(hù)性和舒適性的口罩？未來的口罩應(yīng)該能滿足不同人群的不同需求，并兼具舒適和美觀。發(fā)揮學(xué)生的設(shè)計天賦，開發(fā)出一款具有一種或多種優(yōu)勢的口罩，將成為可能。

1教學(xué)目標(biāo)

了解口罩的結(jié)構(gòu)，認(rèn)識不同材料，知道組成口罩的各部分材料。

知道根據(jù)不同材料的特性，選擇合適的材料制作符合要求的口罩。

通過設(shè)計制作口罩的活動，學(xué)習(xí)“明確問題→提出可行的解決方案→選擇解決方案→制作模型→測試模型→改進(jìn)設(shè)計”的設(shè)計思維。

在真實(shí)的情境下感受工程設(shè)計不僅是制作合格的產(chǎn)品，還涉及產(chǎn)品的功效和成本等相關(guān)內(nèi)容。

通過項目式學(xué)習(xí)，增強(qiáng)團(tuán)隊分工合作的能力，培養(yǎng)工程思維。

2教學(xué)準(zhǔn)備

準(zhǔn)備記號筆、直尺、圓規(guī)、棉布、紗布、雪紡布、普通無紡布、熔噴布、法蘭絨布、活性炭布、保鮮膜、布帶、針線、塑料鼻梁條等。

3課程安排

為了了解學(xué)生的認(rèn)知水平，確保項目的實(shí)施效果，開課之前教師應(yīng)組織課前調(diào)研“未來口罩”這一項目指向小學(xué)中、高年級學(xué)生（四、五、六年級），主要從知識基礎(chǔ)、生活經(jīng)驗和實(shí)踐困難等幾方面進(jìn)行調(diào)研。針對調(diào)研結(jié)果，我們對項目和課時做了如下安排（見表1）?！拔磥砜谡帧表椖抗舶才帕?課時。

4項目實(shí)施過程

4.1第1課時：組建小組，明確任務(wù)

本課的目標(biāo)是凝聚小組成員的力量，一個具有較強(qiáng)凝聚力的小組是課程順利進(jìn)行的核心，也是我校開展STEM課程的亮點(diǎn)。在這一課中，全班同學(xué)被分成6～8個小組。通過“為小組取一個有意義的名字、設(shè)計一個寓意深刻的隊標(biāo)、制訂一份小組公約”等活動增強(qiáng)小組的“向心力”。組建一個凝聚力強(qiáng)的小組，可以在項目開展的過程中，迎難而上，互相扶持。

在項目開始之前各組商討制定好小組公約（如圖1），約定好項目開展過程中應(yīng)遵守的基本原則，可以使小組中每個成員的效用最大化，而且可以有效避免項目合作過程中各方面產(chǎn)生的摩擦，提高小組凝聚力。

在項目開展的過程中，每個小組進(jìn)行具體分工（分工明細(xì)見表2），確保每一個組員在項目中充分發(fā)揮自己的才能，并形成合力。

4.2第2課時：問卷調(diào)查，知識儲備

教師事先準(zhǔn)備好口罩知識的問卷小調(diào)查，通過調(diào)查問卷，知曉學(xué)生們對口罩的前認(rèn)知。然后，依據(jù)前認(rèn)知選擇好“口罩知識卡”，供學(xué)生自主閱讀，學(xué)習(xí)口罩相關(guān)知識，為后續(xù)活動做知識儲備。

4.3第3課時：構(gòu)思方案，設(shè)計口罩

在了解了口罩基礎(chǔ)知識的前提下，各小組開始構(gòu)思“未來口罩”的外形、作用和所需材料。各小組展開頭腦風(fēng)暴（如圖2），確定所要設(shè)計口罩的一個或多個優(yōu)勢性能。

通過上一環(huán)節(jié)組員間的頭腦風(fēng)暴，各小組對“未來口罩”都有了自己的設(shè)想，接下來的主要任務(wù)就是要根據(jù)大家的設(shè)想，設(shè)計出“未來口罩”的詳細(xì)圖紙（如圖3），由“設(shè)計師”負(fù)責(zé)繪制，作為實(shí)施制作的藍(lán)圖，后面的設(shè)計應(yīng)當(dāng)以設(shè)計圖為依據(jù)。

4.4第4課時：了解特點(diǎn)，“購買”材料

針對需要用到幾種并不常見的材料，教師專門設(shè)計了材料冊（見表3）。通過材料冊，了解制作口罩的各種材料的不同特點(diǎn)和作用。開始構(gòu)思“未來口罩”的外形、作用和所需材料。

學(xué)生根據(jù)設(shè)計需要和不同材料的特性、價格，適當(dāng)考慮材料成本，選擇“購買”適當(dāng)?shù)牟牧?。在這個過程中，教師應(yīng)提醒學(xué)生考慮材料成本這一因素，并作為后面評價環(huán)節(jié)中的一個考量。這樣做的目的是讓學(xué)生在項目進(jìn)行時有成本意識，學(xué)會充分合理地利用每一份材料，不浪費(fèi)。

4.5第5課時：制作口罩，測試效果

“購買”好材料之后，學(xué)生根據(jù)設(shè)計圖，制作符合自己小組構(gòu)思的口罩。在制作過程中，組員們相互配合完成打樣、裁剪、縫制等環(huán)節(jié)。

初步完成的口罩，進(jìn)行分步測試，并把測試的情況按照效果依次在檢測表（見表4）中打分，作為后面改進(jìn)口罩的依據(jù)。

4.6第6課時：檢測迭代，解決問題

對上一課時制作的口罩進(jìn)行三個項目的檢測打分，目的是發(fā)現(xiàn)存在的問題，繼而針對發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行改進(jìn)，不斷迭代，直到問題基本解決，做出小組所設(shè)計構(gòu)思的“未來口罩”。

在這個過程中，通過多次檢測、多次改進(jìn)，盡量使制作出的口罩具備小組最初設(shè)計的優(yōu)勢性能。在這個過程中，學(xué)生經(jīng)歷不斷“試錯”，不斷改進(jìn)，或許最終也無法實(shí)現(xiàn)小組最初所構(gòu)思的“未來口罩”。然而，學(xué)生經(jīng)歷了這樣一個過程，會更加深刻地認(rèn)識到研發(fā)一件新產(chǎn)品的不易，這一收獲是比單純的一個作品更有價值的。

4.7第7課時：組間交流，多維評價

這一課時主要包括兩個環(huán)節(jié)。第一環(huán)節(jié)是“發(fā)言人”對本小組“未來口罩”的設(shè)計理念、構(gòu)思和成品的介紹展示，讓其他小組對本小組的產(chǎn)品有基本的了解。第二環(huán)節(jié)是評價，評價分為組內(nèi)評價（見表5）、組間評價和教師評價三部分。

4.8第8課時：細(xì)談收獲，總結(jié)反思

經(jīng)歷了項目的構(gòu)思、設(shè)計、選材、制作、迭代、評價交流的整個過程，組員們對項目式學(xué)習(xí)有了一個詳細(xì)的了解，也一定有很多收獲和反思。本課中，組員們以小組為單位對這一項目學(xué)習(xí)進(jìn)行總結(jié)，討論、分享在項目開展的過程中遇到的問題、小組合作中最記憶深刻的情景和最有價值的事件等。

5評價方法

5.1組內(nèi)評價

項目式學(xué)習(xí)過程中都是以小組合作的形式開展的，為提高小組合作的效率，設(shè)置組內(nèi)成員自評和互評。

5.2組間評價

在展示交流環(huán)節(jié)，“發(fā)言人”對自己小組的設(shè)計思路、制作成本、制作過程、產(chǎn)品亮點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)介紹，目的是吸引其他小組成員的目光，收獲更多投票。每位同學(xué)有一票，可以投給其他小組。

5.3教師評價

教師針對各小組的設(shè)計意圖、合作情況、制作過程、產(chǎn)品介紹等環(huán)節(jié)給予全面性的評價，對各小組在項目開展過程中表現(xiàn)出來的問題或亮點(diǎn)給予建議或肯定，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會思考總結(jié)“功過得失”。

6教學(xué)反思

盡管有的小組最終也無法做出符合設(shè)計要求的口罩，但正是這樣的經(jīng)歷，讓學(xué)生切身體會了科學(xué)研發(fā)的不容易。在參與本項目的過程中，學(xué)生積極性較高，在頭腦風(fēng)暴、設(shè)計、制作、改進(jìn)等環(huán)節(jié)中能靈活開動腦筋，努力動手實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)小組協(xié)作，真正體驗了一次STEM項目式學(xué)習(xí)。

本項目在實(shí)施前已經(jīng)做了較為充分的準(zhǔn)備，但是在具體實(shí)施過程中還是遇到了一些問題：

第一，教師的STEM項目式教學(xué)的經(jīng)驗不足。作為普通一線科學(xué)教師的我在這方面的知識儲備、教學(xué)方法等都還有欠缺。為不斷打磨項目課程，迫切需要STEM領(lǐng)域?qū)＜业闹笇?dǎo)。

第二，教師團(tuán)隊合力有待加強(qiáng)。STEM項目式教學(xué)步驟多、涉及面廣，尤其是在前期策劃、學(xué)情分析和材料準(zhǔn)備等階段，絕對不是一個教師所能做好的，一定要有一個團(tuán)隊，共同謀劃，互相協(xié)助。

第三，STEM課程體系亟須優(yōu)化和完善。明確一個主題，確立一條主線，把一個個孤立的項目組織成課程體系將更能滿足學(xué)生項目式學(xué)習(xí)的需求，更能為學(xué)生全方位發(fā)展搭建良好的平臺。

我相信經(jīng)過不斷的提煉和總結(jié)，我們的STEM項目式教學(xué)的水平會越來越高。

參考文獻(xiàn)

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