基于STEM紙飛機折疊實踐活動中學生學科知識運用與科技實踐能力的培養

嚴善龍

【摘 要】以綜合實踐活動課程為背景的中小學STEM教學實踐活動，是適應我國現階段基礎教育改革方向的新型課程。它有別于傳統課程，在增強學生應用知識的興趣與能力的同時，全面提高他們的科學素養、技術素養、工程素養與數學素養，不斷提高他們的科學思維能力與創新創造能力，《紙飛機折疊與試飛》綜合實踐活動的課程目的正基于此。

【關鍵詞】紙飛機;計算;中小學生;飛行原理;科學素養

STEM教育集科學、技術、工程和數學教育之大成，它與綜合實踐活動課程的實質內涵一樣，注重學生學科知識運用與實踐能力培養。作為一個能夠為學生提供整體認識客觀事物的橋梁，STEM教育在讓學生以問題為導向的實踐探究活動中，把平時學到的零散知識，變成相互聯系、能夠達到以解決問題為目標的統一知識整體;它消除了傳統學科知識的獨立與割裂，突出了實踐應用中的跨學科、趣味性、體驗性、情境性、設計性、技術增強性與團隊協作，讓孩子們在解決客觀問題的具體操作中，在獲得更多更理想知識體驗的時候，創造出應用于真實生活的新知識，既培養了學生熟練運用知識解決問題的能力，又為全面有效地提升他們的科學素養、技術素養、工程素養和數學素養打下了基礎。

一、課程設計理念

以綜合實踐活動為載體的STEM教育，是以培養學生實踐能力和創新思維能力為宗旨的。其中飽含工程、技術與數學計算含量的科技制作活動，更是以學生獲得積極創造與創新實踐體驗，在以技術為內涵的活動過程中，逐步形成初步的技術素養、工程素養和數學素養。有著豐富現代科技理念的紙飛機制作活動，正是因應了STEM教學這一客觀需求，從一開始就受到了廣大師生的青睞與喜愛。

歷史告訴我們，在二千多年前的中國，人們就有了對于飛行原理的初步認識。那時，人們喜聞樂見的風箏，作為當時流行的娛樂方式，自然被看作是延續至今紙飛機的原始證據。而公元前西漢時期，作為四大發明之一的紙的制造技術出現，更為紙飛機存續至今提供了充足的材料基礎。也許從那時起，紙飛機在被人們當作玩具娛樂的同時，也榮幸地逐步走上人類探索飛行原理的實驗舞臺。其后漫長的歲月，人們以此發端不斷進行革故鼎新與發明創造，終于形成了今天紙飛機在速度、浮力和外形設計上更趨于科學合理的改進和完善。1930年，洛克希德創始人約翰·k·諾斯羅普在千百次紙飛機模擬飛行測試中，破天荒地發現了真實飛機的飛行原理。其后，美國萊特兄弟、中國馮如等科學家們的天才創造，更開啟了飛機從多翼、單翼到后掠翼的發展進程。大半個世紀的歲月，人類智慧終于完成了飛機從低速、亞音速到超音速的跨越;及至今天，各類航天器的神奇誕生，全球探月、火星計劃的成功實施，更史無前例地打開了人類邁步太空的偉大征程。平凡孕育偉大，由紙飛機發端的人類科技探究之旅，為現代航天事業的發展寫下了濃墨重彩的一筆。今天，將紙飛機科技制作活動納入中小學STEM實踐教學課程，不僅十分有益于發展中小學生的科技素養，更為培養他們適應未來社會發展之必備能力與品格打下良好基礎。對此，廣大基礎教育工作者職責所在，重任在肩。

二、課程實踐實施

選擇學生熟悉且感興趣的科技實踐項目作為校本活動課程，是學生STEM科技實踐活動邁向成功的第一步。中小學生好奇好動的性格特征，加上他們對新鮮事物的濃厚興趣，讓富含現代科技理念的紙飛機科技制作活動，成為我們打開STEM實踐教學活動大門的不二選擇。

眾所周知，紙飛機制作科技實踐活動是鏈接學生學科理論知識融合運用的最直接通道，尤其是我們選定的《紙飛機制作與試飛》，對于涉世不深、知識閱歷尚淺的中小學生來說，在做中學、學中做中，更容易引導他們一步步跨入科學知識殿堂。如何讓紙飛機飛得更遠？小小的紙飛機蘊含哪些深奧的科學道理？我們并沒有從簡單的技術層面向學生作直接的知識灌輸，而是采用情景導入，借助平時搜集到的視頻影像資料以及各種圖片，從紙飛機飛行的簡單原理，講述到實體飛機的復雜與龐大，講述遠古人類借助紙飛機表達渴望飛行的美好愿望，講述現代人類如何從紙飛機一步步跨越到載人航天器的宇宙飛行……讓同學們近距離感受紙飛機小中見大折射出來的人類飛天壯舉。

紙飛機的簡單折疊，或許大多數同學早己嫻熟于心、手到擒來，但到真正認真制作時，大部分孩子難免手足無措，難以拿捏;為了彌補學生理論知識缺失帶來行動盲目性，指導老師及時對紙飛機折疊幾個關健技術點進行了知識輔導，即紙飛機飛行時，其重力、升力、推力與阻力對飛行質量的影響;在給予紙飛機初始動力后，機翼面產生怎樣的壓差，仍能使紙飛機保持較長時間的飛行;還有當哈氣增加機頭重量時，紙飛機還能繼續保持穩定飛行嗎？知識的活學活用，并輔之于臨場發揮，讓孩子們思維一點即通（個別心存疑慮的學生，我們則進行單獨輔導，直至心領神會，了然在胸）。同學們以敬畏的心情沉浸在科學知識神奇的邏輯思維中。沒有了平時的喧囂嘈雜，所有學生凝神靜氣，全神貫注，按照各自選定的主題與方向，對影響紙飛機飛行的各種因素予以全方位探究。有的探究當紙飛機機頭定型時，不同紙張、風向變化，以及投擲力度、角度、高度的不同對飛行距離的影響，有的則設定采用相同紙張（A4）與高度時，其它因素的改變，對飛行效果的影響;計算、測量、比較、推理、試驗……相互之間不時爆發出一陣陣熱烈的研討。孩子們各抒己見，最大限度地發揮自己的想象力與創造力。飛機的大小形狀、機體幾何中心點的前置、翼面折疊平整以及角度校對，環環相扣的結構鏈接，牽一發而動全身的關聯效果，無不顯示孩子們一絲不茍審慎嚴謹的科學態度。

三、課程反思與展望

從無知到有知，從知之不多到知之甚多，《紙飛機折疊與試飛》科技制作活動，為我校STEM科技實踐活動的順利開展，打開了一扇通往成功的大門。此次活動十分注重孩子們科學價值觀的培養，突出了學生見微知著、勇于科學探究的主題。通過活動，將學生多個學科理論知識，延伸并融入到具體實踐操作活動中，深化了STEM教學目標，升華了孩子們熱愛科學、勤于探索的精神及小組合作意識，讓學生的科技素養和動手制作能力得到充分提高。然而此次活動仍然存在某些不足，個別同學對于相關學科知識的一知半解，影響了實踐能力的正常發揮;還有個別學生依賴性強，疏于探究，思維怠惰，缺乏思考與解決問題的積極性與主動性。雖然如此，畢竟瑕不掩瑜。此次活動，作為我校STEM教育不可缺少的課程形式，不僅拓寬了我們的視野，更為我們健全現代基礎教育人才培養機制，培育大批具有現代科學素養和創新理念人才打下了良好基礎。為此，我們將始終如一，不忘初心，砥礪前進！