小學STEM未來計劃之《結構大力士》

鐘瑞杰

一、項目名稱

Stem未來計劃之《結構大力士》

二、學習目標

工程：能構思穩定結構的橋梁，并可以參考設計圖制作橋梁;

科學：認識穩定結構的相關特征，知道怎樣能將結構改造得更加穩定;

數學：學會計算和標注出正確的工程圖尺寸。

技術：學會繪制工程設計圖，并能利用熱熔膠槍連接結構，制作穩定的橋梁。

三、問題情境

橋一直與我們的生活息息相關，給我們生活帶來便利，然而本地區一座年久失修的橋梁需要重新建造。這個現實的問題，引起學生對橋梁建造的興趣。建成一座經得起時間洗禮的橋是一項非常值得驕傲的工程。

四、教學準備

（一）課前準備——暴露項目起點

小學階段孩子處于形象思維階段。結構對于孩子來說，在生活中的應用十分少有，從而導致對結構探究的活動興趣不大。此外，雖然在六年級上冊結構單元有所鋪墊，但學生的探究能力和制作能力仍需要一定的指導。

（二）課中準備——把控項目關鍵

有效的指導必然是基于孩子們的探究起點，基于學生在探究制作過程中碰到的困難或一直存在的問題。采用5E教學法，讓學生進行分層式探究的關鍵在于以下幾方面。

第一、創設情境——激發興趣。教師在了解了學生前概念后，通過演示實驗或創設生活中的問題情境來激發學生的認知沖突，引起學生的興趣，吸引學生進行進一步探究。通過創設生活中具體的情境來揭示“制作的目的”、“制作的前期準備”、“制作的過程”、“制作后的交流匯報與評價”，讓興趣不大的活動變得更加有趣、有序。

第二、層層遞進——提升技能。在結構單元課堂的科學學習過程中，孩子們已經了解了生活中的基本結構，經過課前調查，大部分學生都能畫出并制作出三角形結構圖和長方形結構圖，并能對長方形結構進行穩定性改進。

（三）材料準備——搭建項目基礎

1.穩定性測試準備：圓木棍、帶孔的雪糕棒

2.桁架橋制作準備：圖紙、輕木條、木片、小圓柱、棉線、圓木棍等

3.工具準備：熱熔膠槍、剪刀、透明膠帶、筆、小刀

五、課時安排

探究穩定性結構與初步構思：2課時

綜合構思并完成設計：1課時

制作與測試改進：2課時

交流展示與評價：1課時

六、項目實施過程

（一）明確任務（5分鐘）

通過測試結構的穩定性和改進結構的穩定性來幫助學生清晰穩定結構的相關特征，并且指導學生學會根據整體結構的把握來設計并改進橋梁結構的穩定性。測試后繼續思考如何加強橋梁結構穩定性，最后增加一些新的結構來優化橋梁。學生明確了此次項目目標需要建造一座能承受一定重量的橋梁。

（二）自主探究（120分鐘）

1.任務遞進：準備階段—設計階段—制作階段—測試階段—改進階段

2.梳理小結：在本課中，為了達到目標，學生必須先對形狀結構進行一個穩定性測試，搭建不同形狀的框架來測量它們的穩定性。教師可以提出一些有效的問題激勵學生使用并理解科學和工程模型的試驗，比如“橋梁中需要用到哪些形狀的框架結構呢？分別用在什么地方？”等問題將有助于引導學生對橋梁的不斷改進和收集實驗數據。

（三）展示研討（20分鐘）

小組成員上臺描述和展示橋梁模型，闡述設計思路和設計的特點，以及穩定性測試結果和改進措施。

1.闡述在活動中如何角色互換：活動中有可以根據每個人的特點分配不同的任務，如總策劃、材料管理員、設計師、制作人員。各司其職，在自己的崗位上發光發亮。學生在每個活動中都可以轉換角色，對小學科學實驗中的問題不斷進行研究。

2.在設計過程中遇到來哪些問題又是如何解決的。

（四）遷移運用（5分鐘）

欣賞著名的橋梁設計：了解現實的橋梁設計需要考慮的因素和建造過程中產生的問題，包括地形地勢、氣候情況等，類比我們建造橋梁的過程，總結工程橋梁建造的方法，提出進一步改進措施，并在課后做一些嘗試。

七、學習評價方法（15分鐘）

（一）分項式打分-----促進評價機制精確性

教師可以采用筆試的測試來評價學習內容的扎實性也可以在整個教學過程中根據學生的表現進行分項式打分。例如：目標、知識技能掌握、設計理念、分工制作模型、作品測試改進等方面展開評價。評價的目的在于確保學生活動的方向或者鼓勵學生對框架結構繼續探究，同時也為教師提供了一個評估自己教學設計和教學效果的機會。

（二）互評式反饋-----推進評價主體多元化

可以采用師生互評、生生互評、學生自評、小組自評、小組互評的方式進行多樣化評價，這樣可以幫助老師和學生雙方都獲得比較及時的反饋，有利于改進教師的教學方式和學生的學習方法。

八、課后反思

（一）驅動教學循環模式? 提高學生建模能力

它首先呈現出一個情境，引發學生的好奇心，進而對這個問題進行解剖，進行探究活動，最后通過交流、遷移、評價環節提煉成抽象概念，制作過程肯定會遇到一些問題，可以進行改進再測試，一個完整的環節下來產生新的問題后繼續循環活動，不斷促進新舊知識的整合。

（二）促動活動角色轉換? 提升學生認知水平

由于教師在有限的時間中規定了任務，學生很難一個人完成，因此多數學生都愿意小組合作探究完成課堂中的探究。學生在每個活動中都可以轉換角色，對小學科學實驗中的問題不斷進行研究，學生認為這樣自發的探究活動使得他們充滿了興趣，并沒有因為課的結束而停止探究，在課外探究過程中，又會發現新問題，繼續探究，直到滿足自己的求知欲為止。

（三）加強小組團隊建設 激發學生創新意識

學生團隊建設和創新精神的培養。一方面，促進了學生合作學習。在合作的過程中，學習任務的分工，分組的人數、采取何種方法進行探究，如何根據能力確定分配任務等，還是需要進一步研究探討的。另一方面，自發地進行探究活動，自主構建科學概念也十分困難。學生習慣了平時課堂中枯燥的探究活動，一步一步按照要求做。很難去激發學生的創造性和創造能力。這都有待繼續研究。

而教師在教學過程中也還需要積極探索，不斷改進和總結，使這種教學模式更佳完善，在小學stem課堂發揮不可或缺的作用。