玩轉小陀螺

學習背景

STEM學習是面向學生的真實生活，即學生觸手可及的日常生活、學生已有生活經驗的一種社會體驗。學習內容的真實性有助于激發學生學習探究的興趣，幫助學生建立課程和現實世界的聯系，使學習的目的性更加明確。因此，結合三年級學生的認知特點，我們設計了“玩轉小陀螺”一課。該課的主要活動是引導學生利用圓紙片和牙簽組裝小陀螺，并想辦法讓小陀螺轉得時間更久。通過本課的實踐，我們嘗試在教學中把STEM教育理念引入課堂。

教學思路

本課教學嘗試用基于真實問題探究的STEM學習進行有效教學，允許學生對學習有所控制，在不斷拓寬經驗和知識的基礎上建立加快學習的催化劑，嘗試讓學生自己來摸索學習，充分發揮學生的主觀能動性，由學生自己設計小陀螺模型，為學生提供親歷科學探究的機會。學生在制作小陀螺的過程中，不斷發現問題、解決問題，不斷反思改進，從而讓小陀螺轉得更穩更久，收獲對更多科學概念的理解，激發和培養學生的邏輯思維、批判性思維，同時提高協作技巧。

教學目標

1.了解陀螺由轉軸和轉盤組成。

2.知道通過減小摩擦力、降低重心、增加轉盤質量等方法可以使陀螺轉得更穩更久。

3.初步了解分析、比較、推理等思維方法。

教學重點與難點

教學重點：制作一個能轉起來的小陀螺。

教學難點：學會通過改變因素使小陀螺轉得更穩更久。

教學過程

一、聚焦任務，制作一個能轉起來的陀螺

1.談話導入

師：你們玩過陀螺嗎？怎么玩的？

2.了解陀螺，引出任務

（1）通過出示不同形狀類型的陀螺，比較概括出陀螺的構造。

（2）教師出示實驗所需的圓紙片和牙簽，引出本環節任務——制作陀螺。

3.小組討論，確定方法

師：我們應該怎么做小陀螺？

生：把牙簽插在圓紙片里面。

師：為什么這樣制作？

生1：牙簽就是小陀螺的轉軸。圓紙片就是小陀螺的轉盤。

生2：我覺得還要把牙簽插在圓紙片的中間。

師：為什么？

生：這樣能保持平衡。

二、改進技術，設計一個轉得久的陀螺

【測試一】

1.測試陀螺，觀察成果

師：你們剛剛制作的陀螺能轉起來嗎？轉的情況怎樣？

學生分組測試，對數據進行記錄。

2.交流經驗

師：為什么各組的陀螺轉動時間有長有短？

生：轉的時候有的同學用的力氣大，有的用的力氣小。

師：怎樣保證測試的時間更公平，更有說服力？

生3：多測試幾次，算出它們的平均時間。

生4：轉動時使用的力氣每次都應該差不多。

【測試二】

1.比較實驗，討論探究

教師出示轉得時間短和時間長的陀螺進行觀察比較。

師：你們有什么發現？

生5：時間轉得長的陀螺的轉盤低一點。

生6：轉盤低的陀螺轉得更穩，所以時間就長。

生7：這樣陀螺的重心降低了，就穩了。

生8：我還有發現，有的組的陀螺是用牙簽尖的一頭轉的，有的用平的一頭轉的。

師：哪個轉得久？

生：尖的。

師：為什么？

生：接觸面小了。

師：對，這樣就減小了摩擦力。真了不起，我們就按照剛才同學們的想法來改造小陀螺，試一試，你有什么新發現？

學生根據討論結果調整轉軸、轉盤，測試并記錄匯總數據。

2.小結

通過調整轉盤與轉軸，降低陀螺的重心，減少接觸面積，減小陀螺運動的阻力，使陀螺轉得更穩，時間更長。

【測試三】

師：還有誰有什么辦法讓小陀螺轉得更久嗎？

生：我猜想如果把轉盤變大點會轉得更久。

教師出示大轉盤，學生制作并記錄分析。

師：通過剛才的測試，你有什么發現？

生：在大轉盤里的陀螺比在小轉盤里的轉的時間更長。

師生共同研究得出結論：通過改變轉盤的大小，增加轉盤的重量，可以使小陀螺轉的時間更長。

三、拓展學習，完成一個創意陀螺

1.簡介陀螺儀

科學家利用陀螺高速旋轉時轉軸很穩定的特點，做成了陀螺儀。在飛機、輪船上就有這樣一個裝置，它有什么用途？（師生討論）

2.布置作業

課后利用身邊的材料設計制作更加新穎的小陀螺。

教學反思

STEM教育通過在眾多孤立的學科中建立起一座新的貫通橋梁，為學生提供了整體認知的契機，通過把各領域的學科知識和技能的教和學有機整合到一起，將學生先前零碎的知識梳理成相互聯系的整體，是一種跨學科的有機融合?！巴孓D小陀螺”一課體現了工程設計“提出問題—設計方案—制作實踐—反思改進”的基本流程，通過聚焦現實世界中真實問題的引入，利用圓紙片和牙簽制作一個屬于自己的小陀螺，在測試過程中通過陀螺旋轉時間的數據收集、匯總、分析，在觀察、對比中進行一次又一次的頭腦風暴，尋找到減小摩擦力、降低重心、增加轉盤重量等改進方法，使自己的小陀螺通過不斷改進的迭代更新，實現轉得更穩時間更久的任務要求。

專家點評

本節課丁永祥老師從學生喜聞樂見的小陀螺入手，激發了學生的興趣和學習動機，這就開始了基于真實問題的探究。課上首先開展對陀螺歷史、種類的探索，再通過觀察和歸類，發掘并概括出不同類型陀螺的相同構造，培養學生的分析、概括能力，對已有經驗進行提升，為制作一個能轉起來的陀螺奠定基礎。隨后學生在動手實踐、數據對比中改進技術。丁老師讓學生自行探究轉軸與轉盤間的位置關系、測量陀螺旋轉時間的長短，從而達到最佳位置，在動手的過程中體驗成功的喜悅。

學生在動手前設計，在動手中思考，在動手后改進，這一系列工程設計過程的體驗是對技術的驗證、完善和升華。（點評人：葉兆寧，東南大學學習科學研究中心副教授）

該案例是江蘇省教育科學“十三五”規劃鄉村教師專項重點資助課題“科學、工程、技術整合的教學案例研究”（課題編號：XC-a/2016/04）研究成果。