用6E模式結合倒流壺進行連通器原理教學設計

宋雪瑞　張志紅

摘 要：2013年以來，黨中央在十八屆三中全會等會議中多次提出要加強新形勢下中華優秀傳統文化教育.教育部在2014年印發的《完善中華優秀傳統文化教育指導綱要》中特別指出，物理課程可以結合教學環節滲透中華優秀傳統文化內容.傳統文化內容在物理教學中的滲透可以通過STEAM教育中的6E設計型學習模式來實現.倒流壺是我國傳統的科技工藝，本文以倒流壺為例，依據6E設計型學習模式對“連通器”這節課進行教學設計，將傳統文化自然地融入到物理教學中，幫助提升學生的物理核心素養.

關鍵詞：STEAM教育；6E設計型學習模式；倒流壺

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2023）18-0089-03

收稿日期：2023-03-25

作者簡介：宋雪瑞（1998-），女，陜西省扶風人，研究生在讀，從事中學物理教育研究；

張志紅（1964-），女，山東省蓬萊人，教授，博士，從事分子反應動力學的理論研究.

1 核心概念界定

1.1 中華優秀傳統文化

中華優秀傳統文化是中華民族在幾千年的歷史長河中所積累與保存下來的具有獨特價值的文化.中華優秀傳統文化包含內容豐富，有文學藝術、文物典籍、科學技術、建筑園林、中醫中藥、民族音樂、民族戲劇、曲藝、國畫、書法、武術、民風民俗、宗教信仰等^[1].我們可以將其中的一部分引入到物理教學中，不僅能加深學生對傳統文化的認識，更能促進物理學科核心素養的發展.

1.2 STEAM教育

STEAM教育指的是將科學（ Science ）、技術（ Technology ）、工程（ Engineering ）、藝術（ Arts ）、數學（ Mathematics ）五個學科進行跨學科整合的教育^[2].STEAM教育是一種新型的教育理念，它強調的是通過實踐與過程，學生能夠自己動手探索，不斷地發現問題，解決問題，從而形成自己的認識體系.STEAM教育主要培養學生的問題解決能力、知識遷移能力和創新能力^[3].

1.3 6E設計型學習模式

6E設計型學習模式是美國國際技術與工程教育學會為落實STEM教育于2014年提出的一種活動模式.此模式主要包括六個階段：參與（Engage）、探索（Explore）、解釋（Explain）、工程（Engineer）、深化（Enrich）、評價（Evaluate）.6E設計型學習模式結合了“科學探究”的思維和“工程設計”的實踐，讓學生在實踐的過程中感知和洞察真實情境中的問題，將跨學科的知識進行融合，解決挑戰性任務，是有效落實STEM教育理念的課程設計模式^[4].

2 基于6E模式的“倒流壺”教學設計2.1 教學目標分析

（1）科學知識（Science）：學生能夠理解連通器原理，通過倒流壺這一傳統器具，促進學生對連通器原理的深入理解.

（2）技術知識（Technology）：學生掌握基本工具的使用，倒流壺的簡易組裝及倒流壺的開發設計.

（3）藝術知識（Arts）：學生了解倒流壺的起源與發展，以及了解倒流壺的制作工藝，使學生感受到傳統文化之美，提升審美能力，增強對傳統文化的敬畏之心^[5].

（4）工程知識（Engineering）：學生能夠通過小組合作，協作解決倒流壺制作過程中所遇到的各種問題，掌握組裝倒流壺的技術.

（5）數學知識（Mathematics）：學生能夠測量和計算倒流壺開發制作過程中所用到的數據.通過數學知識的應用，促進學生數學思維的發展.

2.2 教學過程

教學環節1：參與：創設情境，激發興趣

【教師活動】

（1）創設情境：播放倒流壺的圖片，講述倒流壺的發展史：始于春秋時期，流行于唐宋，完善于明清時期的壺式.并請學生根據圖片，如圖1所示，介紹倒流壺的外觀特點，教師作以評價與補充.以此可激發學生興趣，使學生積極參與到課堂之中，為進一步探索作鋪墊.

（2）提出問題：通過對倒流壺外觀的觀察，學生們可以發現倒流壺的外觀奇特，與平常所見到的壺有所不同，倒流壺的壺身與壺蓋是一體的，那么學生會產生疑問，倒流壺從哪里裝水呢？此時，教師提出問題：倒流壺是如何裝水呢？以及倒流壺的工作原理又是什么呢？

【學生活動】

（1）積極參與課堂之中，集體觀看倒流壺圖片，思考并回答倒流壺的外觀特點.

（2）學生以小組為單位，復習舊知識，為接下來的學習探索做準備.

教學環節2：探索：層層深入，探究學習

【教師活動】

（1）向學生展示倒流壺壺底，如圖2所示，引導學生分析倒流壺是如何注水的.

（2）進一步向學生展示倒流壺的實物剖面，如圖3所示，請同學們仔細觀察，并試著分析倒流壺的內部構造.

（3）鼓勵學生以小組為單位開展實驗，進行倒流壺注水、倒水的過程.

【學生活動】

（1）學生以小組為單位，討論并分析倒流壺是如何進行注水以及倒流壺的內部構造特點.

（2）學生認識了倒流壺內部構造后，分小組開展實驗，學生親手操作倒流壺的儲水，倒水過程.

教學環節3：解釋：分享交流，知識建構

【教師活動】

（1）教師組織各小組學生對實驗過程及結論進行分享，鼓勵學生解釋倒流壺儲水、倒水的原理.

（2）教師對學生的回答進行分析與評價，并總結倒流壺注水、儲水的原理，進而引出連通器，并引導學生進一步解釋連通器原理.

【學生活動】

（1）學生描述倒流壺注水、儲水的實驗過程及分析實驗原理，小組之間互相討論及評價.

（2）學生通過教師的引導，以及自主分析與學習，總結出連通器原理.

教學環節4：工程：明確技術，裝置制作

【教師活動】

（1）教師可請學生親自動手制作一個“簡易倒流壺”.

（2）實驗材料：兩個透明塑料瓶、兩根透明吸管、一把剪刀、熱熔膠.

（3）在學生制作過程中，教師在教室巡視指導，以確保制作過程安全.

【學生活動】

（1）運用解釋環節中總結出的原理及教師準備的實驗材料進行簡易倒流壺制作.

（2）將制作好的簡易倒流壺進行儲水，倒水實驗，觀察倒流壺能否正常使用.若不能正常使用，學生討論分析問題，并進一步進行實驗.

教學環節5：深化：技術升級、優化設置

【教師活動】

（1）教師指導學生在簡易倒流壺完成的基礎上，進行方案的優化和升級.

（2）教師對學生方案進行可行性分析，引導學生進行倒流壺創新制作.

【學生活動】

（1）學生以小組為單位討論完成改進方案，并進行小組匯報.

（2）小組之間互相聽取建議，改進成果并進行評價，優化各自的創新設計.

教學環節6：評價：總結提升，共同成長

【教師活動】

（1）教師對每位學生及每個小組在不同環節的表現進行形成性評價.

參與環節：學生是否積極參與課堂之中.

探索環節：學生實驗過程操作是否規范，實驗結論是否正確.

解釋環節：學生對實驗原理是否準確理解.

工程環節：學生是否能制作出簡易倒流壺.

深化環節：學生是否能夠在簡易倒流壺的基礎上，進行創新設計.

（2）教師對學生本節課的表現進行總結性評價：學生整節課總體表現如何，產品制作是否符合要求.

（3）教師對自己本節課的表現進行評價：教學方法、教學語言、課堂組織及教學效果等方面.

【學生活動】

（1）學生自我評價：自己本節課是否積極參與，是否收獲知識且有所進步.

（2）小組內互評：小組成員是否積極參與，是否有所貢獻，可匿名評價.

（3）小組間互評：組員間是否分工明確，相互配合，產品制作是否創新、環保且有效.

本文以6E設計型學習模式為工具進行教學設計，有效地促進了學生物理核心素養的發展.學生通過對倒流壺和連通器的學習，能夠認識到簡單的物理原理可以解決實際生活中的大問題.此教學設計也存在不足之處：在向學生展示倒流壺時未使用實物，缺乏直觀性；教學設計未經過教學實踐驗證，缺乏有效性.之后筆者會使用倒流壺仿品進行課堂演示，增加直觀性；在教學實踐中，采用此教學設計，增加有效性，并且在之后的實踐過程中，進行進一步改進和完善.

參考文獻：

[1]張祥歡.初中物理教學引入傳統文化的研究[D].貴陽：貴州師范大學，2016.

[2] 魏曉東，于冰，于海波.美國STEAM教育的框架、特點及啟示[J].華東師范大學學報（教育科技版），2017，35（04）：40-46，134-135.

[3] 范文翔，張一春.STEAM教育：發展、內涵與可能路徑[J].現代教育技術，2018，28（03）：99-105.

[4] 謝麗，李春密.整合性STEM教育理念下的課程改革初探[J].課程·教材·教法，2017，37（06）：63-68，62.

[5] 林馨郁，符宇萌，王汐檸，葉晴瑩，溫永銀.STEAM教育與傳統文化在物理教學中的結合：以“走馬燈”為例[J].中學理科園地，2022，18（01）：3-6.

[責任編輯：李 璟]