自編STEAM課程《做梯子》案例分析

朱斌

教學分析

STEAM實踐拓展課程融合了科學、技術、工程、藝術、數學知識，是一個完整的整合課程，使學生在整合課程學習中得到多種能力的鍛煉。

梯子是我們日常生活中被廣泛使用的工具，這個看似簡單的工具蘊含著哪些科學道理？如何讓學生利用所學知識開展梯子制作的活動，這不僅涉及科學知識，還包含了工程、技術、數學的運用。因此在“做梯子”的活動中，如何進行有效融合，讓學生不僅學到知識，還能掌握技能，把教學成果最大化，是我們教學設計的目的。

STEAM教學可以很好地整合這些活動，把對材料、形狀選擇，結構確定，用材尺寸測量及截取，計算、打孔，粘膠，承重檢測等活動整合成一個完整的探究活動。

本節課的教學主要是從三部分去完成的：設計—制作—改進。

第一部分“設計”：學生根據生活經驗，把具體形象的梯子用抽象思維展現出來。在這個過程中，教師要引導學生對自己的需求有清晰的定位以及明確的計算，使他們的設計既能滿足功能需求，又經濟合理。

第二部分“制作”：學生根據自己的設計制作草圖，經過討論改進后，開展動手制作。這就要求學生在實施過程當中具有一定的動手能力，并能針對制作過程中出現的問題予以改進。此環節能培養學生的動手能力。

第三部分“改進”：要求學生在展示作品的過程中，吸取他人的經驗，彌補自己的不足，進行二次創作設計。二次創作既避免了產品功能的單一性，又能確保了作品的完整性、功能性，同時還提升了學生的思維水平。

教學片段

片段一：創作設計

師：同學們，根據老師剛才提出的要求，結合我們作品最后呈現的檢測要求，請畫一畫自己的設計草圖。

（學生設計草圖。）

師：接下來請各組派人交流匯報你們的作品。在匯報時要告訴大家設計依據，作品特點，如何選材及理由。

設計意圖：采用這種問法，可以使學生在設計過程中學會全面思考，而不去胡亂猜測。要引導學生帶著目的進行思考設計，并依據教材的知識點進行設計。

生：我們的作品是根據三角形穩定性原理來做的。在做的時候，我們把它整體設計成三角形，雙梯的兩邊還加上橫檔，根據人的高度來調整橫檔間距。

生：我覺得還要考慮到梯子腳是否容易打滑？是否需要裝防滑墊子？

生：我們小組還有補充，我們考慮到在強度足夠的情況下也可以用其他塑料來做。

生：還要考慮梯子是否輕便，以便于收納，我覺得根據六年級材料單元的知識，做成空心管的可能會更輕便。

生：我覺得還要計算成本。有的地方用木頭，有的地方用塑料。

師：大家聽了別人的介紹，有新的想法嗎？請在3分鐘內再次改進一下。改好后，組長進行分工并開始制作。

（學生分工設計制作，教師巡視，查看分工的合理性。）

設計意圖：通過別人的介紹，發現自己存在的問題，吸取別人的經驗。我們教學的目的并不是為了把學生分出個1、2、3來，而是為了讓他們學會綜合考慮。讓學生進行二次修改，目的就是為了讓方案更加完善，使他們在設計過程當中想得更全面、更仔細。

片段二：制作、測試梯子

師：請大家根據自己的設計圖紙進行選材和制作。

（學生開始分組制作，有的人在打孔，有的人可以截取橫檔，有人按住粘了膠的木棒時，噴膠的同學可以繼續粘其他地方，還有的人可以寫產品使用說明書。制作任務快結束時，組長可以分配其他同學完成導學單。）

師：請大家在查看同伴制作時注意安全，特別是膠槍，有一定的危險性。

設計意圖：這個環節是學生最喜歡的環節，因為學生經歷了前面的設計，講評改進之后，他們已經按捺不住自己的心情，躍躍欲試。由于在制作環節中，不可控的因素比較多，學生可能會多次失敗，所以在這個環節中需要給予學生充足的時間，讓他們自己去做，自己去發現問題，在做的過程中改進。

師：請完成的同學，根據要求自己進行測試。要求一邊測試，一邊做好記錄。

設計意圖：在這個時候就體現出學生合作的意義，分工的重要性了。完成得快的小組往往分工很合理，有人打膠槍，有人畫圖紙，有人記錄，甚至有人在寫產品使用說明書，更有人進行匯報演講練習，所以一件完美產品的呈現肯定和背后有一個分工明確、合作緊密的團隊是分不開的。只有高效的團結協作才是取勝的法寶，我們的教學不能僅僅只教給學生純粹的知識，育人也是我們的首要任務。

片段三：匯報交流

師：各小組把你們的優點組織一下進行匯報，其他小組當評委進行投票。

生：我們把梯子做成上小下大的三角形，做成雙梯；雙梯之間加繩子，使整個梯子呈現立體三角形；把橫檔間距變得小點；改變材料的形狀可以增加材料的抗彎曲能力，梯子的柱子用空心的抗彎曲材料。這樣梯子會更加牢固。

生：為了使梯子更加安全，我們把梯子的腳截成斜面，增加和地面的接觸面積。在梯子的主材上加拉手或者安全繩扣；增加梯子底部的重量；底部加上絕緣材料，防止觸電。

生：除了確保梯子的安全性能外，我們用水彩筆美化柱子，在橫檔表面刻花紋，這樣既美觀又防滑。

生：我們根據形狀與結構單元所學習的內容，改變材料的形狀可以增加材料的抗彎曲能力，決定用同樣有抗彎曲能力的吸管代替實心木棒，使成本降低；將木棒進行裁剪使用，以節約成本。

設計意圖：學生從梯子的牢固性、安全性、選材、外觀、成本等方面進行匯報，其實就是綜合了梯子作為商業產品在整個設計、加工、銷售環節的思考。學生因為生活經驗的缺乏、社會經驗的不完整，所以往往考慮得不夠全面，但是經過這樣的交流匯報，他們今后遇到其他問題時就會綜合思考。

教學反思

小學科學課程標準指出：技術與工程領域的學習可以使學生有機會綜合所學的各方面知識，體驗科學技術對個人生活和社會發展的影響。本節課選用“梯子”作為研究對象，根據平時梯子的用途，發現梯子的設計原理，從而設計新的“梯子”并接受檢驗。

1.材料選擇

梯子主要是由柱子和橫檔組成。給學生提供空心的粗吸管、實心的小木棒，讓他們思考如何通過改變材料的形狀，增加材料的抗彎曲能力。在不降低抗彎曲能力又能節約的情況下進行有效的材料選擇。這個選擇也是通過學生先設計，然后在交流中不斷進行改進實現的。

2.結構設計

在課堂學習中，學生就已經知道三角形是所有結構當中最穩定、最堅固、抗彎曲能力最強的。而且現實生活中，很多建筑都設計成上小下大、上輕下重、整體三角形。在明確知識點的基礎上通過看梯子的實物和圖片，讓學生找到書本知識點在實物中的著落點，這對于他們的設計是有幫助的。引發學生在設計時就要考慮將梯子設計成三角形，如果是雙梯，還要考慮單面梯子也要做成三角形。

3.精確計算

梯子上的橫檔起到連接和固定的作用，需要多少根，這是和柱子的長度有關的。在制作前需要根據人體高度和跨度進行測量，確定點位后打孔裝橫檔。同時，還要考慮三角形“上小下大”的特點，橫檔越到上面越短，通過測量截取適合的長度來制作橫檔。因為要節約生產成本，所以要盡量利用余下的材料，這也是和精確計算分不開的。

通過制作梯子的活動，學生經歷材料選擇、合理設計、精確計算、完美施工的過程，這既培養了他們的動手能力，也提高了他們的綜合解決問題能力。

4.合理創新

梯子除了要穩定、牢固和安全外，在后續改進設計中，教師要重點引導學生思考如何讓梯子實現更多的功能，避免設計成千篇一律的樣子。教師可以給學生創設模擬生活環境，使學生的思維變得更“活”。例如：過小河用上梯子，就可以成為橋；加上輪子和收縮可以成為運輸小車；把梯子放進車里就需要做成伸縮的；電力工人修電線時使用就要利用絕緣材料設計，起到防觸電的作用等。

浙江省安吉縣第三小學

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