STEM課程之《超級泡泡器》

陶軼敏

《超級泡泡器》是STEM項目《超級泡泡》中的一項，希望學生能圍繞一個真實的情境，通過自主合作學習，設(shè)計并制作一個超級泡泡器，使它能制作出一個超級大泡泡。該活動主題非常貼近學生的生活，也能引發(fā)學生濃厚的學習興趣。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！

教學目標

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

技術(shù)：通過各種方法來建構(gòu)超級泡泡器的模型（或作品）。

工程：制作超級泡泡器的材料、步驟和方法符合工程的要求。

數(shù)學：運用數(shù)學知識估算超級泡泡器的結(jié)構(gòu)大小與所制作出的泡泡的大小關(guān)系。

課時安排

本項目共4課時：

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

第2課時，借助一定的材料，鼓勵學生通過頭腦風暴梳理出設(shè)計超級泡泡器的關(guān)鍵問題，再通過親身體驗和小組合作設(shè)計、制作一個超級泡泡器的模型，并借助實際操作驗證模型的有效性，進行進一步的優(yōu)化、調(diào)整。

第3課時，通過尋找生活中可以發(fā)泡的洗滌用品，設(shè)計發(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，為設(shè)計超級泡泡液的配方做好準備。

第4課時，通過實驗調(diào)配出相對穩(wěn)定的可以制作出超級泡泡的配方。

主要材料

筷子、棉線、螺母、皮筋、剪刀、泡泡液、臉盆等。

教學流程

1.創(chuàng)設(shè)真實的情境

以學校舉辦的科技節(jié)活動為契機，引出科技節(jié)活動“超級泡泡器”。通過呈現(xiàn)上節(jié)課學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，幫助學生回顧前期的學習過程。

教師適時地取出事先準備好的一個較大的氣球，提出本節(jié)課的任務(wù)：小組合作設(shè)計并制作一個超級泡泡器，使它能制造出一個比氣球大的泡泡。

設(shè)計意圖：STEM活動并不是紙上談兵，它注重做中學，需要通過解決問題來完成一個項目（或作品）。上節(jié)課已經(jīng)涉及對泡泡器設(shè)計的知識建構(gòu)，本節(jié)課回歸到工程問題的解決——設(shè)計、制作一個超級泡泡器，旨在讓學生學習了基本的科學知識之后，幫助他們重新思考和設(shè)計、繪制設(shè)計圖，并依據(jù)設(shè)計圖來制作一個超級泡泡器。

2.討論設(shè)計要領(lǐng)

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

教師引導學生以小組為單位，結(jié)合已有的經(jīng)驗思考：為了完成這個設(shè)計任務(wù)，在設(shè)計時需要解決的主要問題是什么？

在學生的回答基礎(chǔ)上，通過合并、整理歸納出幾個方面：

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，這個結(jié)構(gòu)需要比整個泡泡大嗎等。

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

設(shè)計意圖：學生是STEM課堂的主體，通過引導他們感知材料、推測并思考如何解決在設(shè)計制作超級泡泡器技術(shù)方面的問題，不斷發(fā)揮其主觀能動性，激勵他們主動探索。

3.合作討論，形成設(shè)計初稿

在小組合作設(shè)計開始之前，給出小組合作學習的提示：有思考，嘗試各自考慮如何突破設(shè)計難點;有交流，伙伴發(fā)表觀點時認真傾聽，按組內(nèi)順序發(fā)表觀點;有分工，討論、設(shè)計、分享、計時人人有事做;有效率，討論設(shè)計用多少時間，匯報時能講清設(shè)計思路等。

隨后，各小組展開討論，繪制超級泡泡器的設(shè)計圖。

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

設(shè)計意圖：小組合作是STEM活動中的一種重要的形式。我們希望學生能以小組為單位完成任務(wù)，引導他們公開地參與交流、相互學習，尊重其他同學在設(shè)計過程中作出的貢獻。在達成團隊目標的過程中，不同學生、小組展示不同的觀點和經(jīng)驗，這有利于全體學生的發(fā)展。在小組交流中，教師可以不斷加以提示，使學生的設(shè)計更有效、更合理。

學生往往認為自己的設(shè)計圖比較贊，故有時會出現(xiàn)組與組質(zhì)疑過程中無法說服對方的現(xiàn)象。教師要充分考慮到此次設(shè)計中學生會出現(xiàn)多種思路，有些可能會成功，有些可能會失敗，這是十分正常的。教師要認真對待學生的想法，允許他們失敗，可以嘗試延時評判，鼓勵學生在制作過程中不斷進行反思，不斷優(yōu)化設(shè)計、制作過程，幫助他們更好地學習。

4.制作超級泡泡器

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

5.驗證、修改

學生用制作出來的超級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，并嘗試調(diào)整優(yōu)化。事實上，這就是一次很好的檢測，因此，師生可以共同商定檢測標準，如這款超級泡泡器能夠制造出一個比事先規(guī)定的氣球大的泡泡，但使用起來是否方便呢？這讓學生意識到，只有設(shè)計、制作符合要求，可以制造出一個比這個氣球大許多的泡泡，且操作方便，才算達成既定目標。

通過在全班展示交流，學生發(fā)現(xiàn)了各自的優(yōu)缺點，并總結(jié)出超級泡泡器的結(jié)構(gòu)可以是多樣的、不規(guī)則的;同時認識到，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)計意圖：學生在解決問題和建模之后，可以對自己所搜集的數(shù)據(jù)進行分析和總結(jié)，然后在印證、展示中反思設(shè)計、制作超級泡泡器成功或失敗的原因。

點 ?評

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

教師引導學生以解決真實情境下的真實問題為起點，促使學生更好地參與到活動中，還善于引領(lǐng)他們在玩中學，在樂中悟：半開放的材料提供，全開放的方案設(shè)計，小組合作的泡泡器制作、調(diào)試與改進，整個過程學生邊玩邊學，邊學邊悟，不斷地發(fā)現(xiàn)問題，不斷地改進方案、解決問題，又不斷地有新的問題產(chǎn)生。在整個活動中，教師不露痕跡地指導不可忽視（設(shè)計前問題解決的思辨引導，方案設(shè)計時合作要點的指導，出現(xiàn)問題時讓學生進行改進的引導），起到“導在關(guān)鍵處”的作用。