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教学分析
STEAM实践拓展课程融合了科学、技术、工程、艺术、数学知识,是一个完整的整合课程,使学生在整合课程学习中得到多种能力的锻炼。
梯子是我们日常生活中被广泛使用的工具,这个看似简单的工具蕴含着哪些科学道理?如何让学生利用所学知识开展梯子制作的活动,这不仅涉及科学知识,还包含了工程、技术、数学的运用。因此在“做梯子”的活动中,如何进行有效融合,让学生不仅学到知识,还能掌握技能,把教学成果最大化,是我们教学设计的目的。
STEAM教学可以很好地整合这些活动,把对材料、形状选择,结构确定,用材尺寸测量及截取,计算、打孔,粘膠,承重检测等活动整合成一个完整的探究活动。
本节课的教学主要是从三部分去完成的:设计—制作—改进。
第一部分“设计”:学生根据生活经验,把具体形象的梯子用抽象思维展现出来。在这个过程中,教师要引导学生对自己的需求有清晰的定位以及明确的计算,使他们的设计既能满足功能需求,又经济合理。
第二部分“制作”:学生根据自己的设计制作草图,经过讨论改进后,开展动手制作。这就要求学生在实施过程当中具有一定的动手能力,并能针对制作过程中出现的问题予以改进。此环节能培养学生的动手能力。
第三部分“改进”:要求学生在展示作品的过程中,吸取他人的经验,弥补自己的不足,进行二次创作设计。二次创作既避免了产品功能的单一性,又能确保了作品的完整性、功能性,同时还提升了学生的思维水平。
教学片段
片段一:创作设计
师:同学们,根据老师刚才提出的要求,结合我们作品最后呈现的检测要求,请画一画自己的设计草图。
(学生设计草图。)
师:接下来请各组派人交流汇报你们的作品。在汇报时要告诉大家设计依据,作品特点,如何选材及理由。
设计意图:采用这种问法,可以使学生在设计过程中学会全面思考,而不去胡乱猜测。要引导学生带着目的进行思考设计,并依据教材的知识点进行设计。
生:我们的作品是根据三角形稳定性原理来做的。在做的时候,我们把它整体设计成三角形,双梯的两边还加上横档,根据人的高度来调整横档间距。
生:我觉得还要考虑到梯子脚是否容易打滑?是否需要装防滑垫子?
生:我们小组还有补充,我们考虑到在强度足够的情况下也可以用其他塑料来做。
生:还要考虑梯子是否轻便,以便于收纳,我觉得根据六年级材料单元的知识,做成空心管的可能会更轻便。
生:我觉得还要计算成本。有的地方用木头,有的地方用塑料。
师:大家听了别人的介绍,有新的想法吗?请在3分钟内再次改进一下。改好后,组长进行分工并开始制作。
(学生分工设计制作,教师巡视,查看分工的合理性。)
设计意图:通过别人的介绍,发现自己存在的问题,吸取别人的经验。我们教学的目的并不是为了把学生分出个1、2、3来,而是为了让他们学会综合考虑。让学生进行二次修改,目的就是为了让方案更加完善,使他们在设计过程当中想得更全面、更仔细。
片段二:制作、测试梯子
师:请大家根据自己的设计图纸进行选材和制作。
(学生开始分组制作,有的人在打孔,有的人可以截取横档,有人按住粘了胶的木棒时,喷胶的同学可以继续粘其他地方,还有的人可以写产品使用说明书。制作任务快结束时,组长可以分配其他同学完成导学单。)
师:请大家在查看同伴制作时注意安全,特别是胶枪,有一定的危险性。
设计意图:这个环节是学生最喜欢的环节,因为学生经历了前面的设计,讲评改进之后,他们已经按捺不住自己的心情,跃跃欲试。由于在制作环节中,不可控的因素比较多,学生可能会多次失败,所以在这个环节中需要给予学生充足的时间,让他们自己去做,自己去发现问题,在做的过程中改进。
师:请完成的同学,根据要求自己进行测试。要求一边测试,一边做好记录。
设计意图:在这个时候就体现出学生合作的意义,分工的重要性了。完成得快的小组往往分工很合理,有人打胶枪,有人画图纸,有人记录,甚至有人在写产品使用说明书,更有人进行汇报演讲练习,所以一件完美产品的呈现肯定和背后有一个分工明确、合作紧密的团队是分不开的。只有高效的团结协作才是取胜的法宝,我们的教学不能仅仅只教给学生纯粹的知识,育人也是我们的首要任务。
片段三:汇报交流
师:各小组把你们的优点组织一下进行汇报,其他小组当评委进行投票。
生:我们把梯子做成上小下大的三角形,做成双梯;双梯之间加绳子,使整个梯子呈现立体三角形;把横档间距变得小点;改变材料的形状可以增加材料的抗弯曲能力,梯子的柱子用空心的抗弯曲材料。这样梯子会更加牢固。
生:为了使梯子更加安全,我们把梯子的脚截成斜面,增加和地面的接触面积。在梯子的主材上加拉手或者安全绳扣;增加梯子底部的重量;底部加上绝缘材料,防止触电。
生:除了确保梯子的安全性能外,我们用水彩笔美化柱子,在横档表面刻花纹,这样既美观又防滑。
生:我们根据形状与结构单元所学习的内容,改变材料的形状可以增加材料的抗弯曲能力,决定用同样有抗弯曲能力的吸管代替实心木棒,使成本降低;将木棒进行裁剪使用,以节约成本。
设计意图:学生从梯子的牢固性、安全性、选材、外观、成本等方面进行汇报,其实就是综合了梯子作为商业产品在整个设计、加工、销售环节的思考。学生因为生活经验的缺乏、社会经验的不完整,所以往往考虑得不够全面,但是经过这样的交流汇报,他们今后遇到其他问题时就会综合思考。
教学反思
小学科学课程标准指出:技术与工程领域的学习可以使学生有机会综合所学的各方面知识,体验科学技术对个人生活和社会发展的影响。本节课选用“梯子”作为研究对象,根据平时梯子的用途,发现梯子的设计原理,从而设计新的“梯子”并接受检验。
1.材料选择
梯子主要是由柱子和横档组成。给学生提供空心的粗吸管、实心的小木棒,让他们思考如何通过改变材料的形状,增加材料的抗弯曲能力。在不降低抗弯曲能力又能节约的情况下进行有效的材料选择。这个选择也是通过学生先设计,然后在交流中不断进行改进实现的。
2.结构设计
在课堂学习中,学生就已经知道三角形是所有结构当中最稳定、最坚固、抗弯曲能力最强的。而且现实生活中,很多建筑都设计成上小下大、上轻下重、整体三角形。在明确知识点的基础上通过看梯子的实物和图片,让学生找到书本知识点在实物中的着落点,这对于他们的设计是有帮助的。引发学生在设计时就要考虑将梯子设计成三角形,如果是双梯,还要考虑单面梯子也要做成三角形。
3.精确计算
梯子上的横档起到连接和固定的作用,需要多少根,这是和柱子的长度有关的。在制作前需要根据人体高度和跨度进行测量,确定点位后打孔装横档。同时,还要考虑三角形“上小下大”的特点,横档越到上面越短,通过测量截取适合的长度来制作横档。因为要节约生产成本,所以要尽量利用余下的材料,这也是和精确计算分不开的。
通过制作梯子的活动,学生经历材料选择、合理设计、精确计算、完美施工的过程,这既培养了他们的动手能力,也提高了他们的综合解决问题能力。
4.合理创新
梯子除了要稳定、牢固和安全外,在后续改进设计中,教师要重点引导学生思考如何让梯子实现更多的功能,避免设计成千篇一律的样子。教师可以给学生创设模拟生活环境,使学生的思维变得更“活”。例如:过小河用上梯子,就可以成为桥;加上轮子和收缩可以成为运输小车;把梯子放进车里就需要做成伸缩的;电力工人修电线时使用就要利用绝缘材料设计,起到防触电的作用等。
浙江省安吉县第三小学
(313300)
STEAM实践拓展课程融合了科学、技术、工程、艺术、数学知识,是一个完整的整合课程,使学生在整合课程学习中得到多种能力的锻炼。
梯子是我们日常生活中被广泛使用的工具,这个看似简单的工具蕴含着哪些科学道理?如何让学生利用所学知识开展梯子制作的活动,这不仅涉及科学知识,还包含了工程、技术、数学的运用。因此在“做梯子”的活动中,如何进行有效融合,让学生不仅学到知识,还能掌握技能,把教学成果最大化,是我们教学设计的目的。
STEAM教学可以很好地整合这些活动,把对材料、形状选择,结构确定,用材尺寸测量及截取,计算、打孔,粘膠,承重检测等活动整合成一个完整的探究活动。
本节课的教学主要是从三部分去完成的:设计—制作—改进。
第一部分“设计”:学生根据生活经验,把具体形象的梯子用抽象思维展现出来。在这个过程中,教师要引导学生对自己的需求有清晰的定位以及明确的计算,使他们的设计既能满足功能需求,又经济合理。
第二部分“制作”:学生根据自己的设计制作草图,经过讨论改进后,开展动手制作。这就要求学生在实施过程当中具有一定的动手能力,并能针对制作过程中出现的问题予以改进。此环节能培养学生的动手能力。
第三部分“改进”:要求学生在展示作品的过程中,吸取他人的经验,弥补自己的不足,进行二次创作设计。二次创作既避免了产品功能的单一性,又能确保了作品的完整性、功能性,同时还提升了学生的思维水平。
教学片段
片段一:创作设计
师:同学们,根据老师刚才提出的要求,结合我们作品最后呈现的检测要求,请画一画自己的设计草图。
(学生设计草图。)
师:接下来请各组派人交流汇报你们的作品。在汇报时要告诉大家设计依据,作品特点,如何选材及理由。
设计意图:采用这种问法,可以使学生在设计过程中学会全面思考,而不去胡乱猜测。要引导学生带着目的进行思考设计,并依据教材的知识点进行设计。
生:我们的作品是根据三角形稳定性原理来做的。在做的时候,我们把它整体设计成三角形,双梯的两边还加上横档,根据人的高度来调整横档间距。
生:我觉得还要考虑到梯子脚是否容易打滑?是否需要装防滑垫子?
生:我们小组还有补充,我们考虑到在强度足够的情况下也可以用其他塑料来做。
生:还要考虑梯子是否轻便,以便于收纳,我觉得根据六年级材料单元的知识,做成空心管的可能会更轻便。
生:我觉得还要计算成本。有的地方用木头,有的地方用塑料。
师:大家听了别人的介绍,有新的想法吗?请在3分钟内再次改进一下。改好后,组长进行分工并开始制作。
(学生分工设计制作,教师巡视,查看分工的合理性。)
设计意图:通过别人的介绍,发现自己存在的问题,吸取别人的经验。我们教学的目的并不是为了把学生分出个1、2、3来,而是为了让他们学会综合考虑。让学生进行二次修改,目的就是为了让方案更加完善,使他们在设计过程当中想得更全面、更仔细。
片段二:制作、测试梯子
师:请大家根据自己的设计图纸进行选材和制作。
(学生开始分组制作,有的人在打孔,有的人可以截取横档,有人按住粘了胶的木棒时,喷胶的同学可以继续粘其他地方,还有的人可以写产品使用说明书。制作任务快结束时,组长可以分配其他同学完成导学单。)
师:请大家在查看同伴制作时注意安全,特别是胶枪,有一定的危险性。
设计意图:这个环节是学生最喜欢的环节,因为学生经历了前面的设计,讲评改进之后,他们已经按捺不住自己的心情,跃跃欲试。由于在制作环节中,不可控的因素比较多,学生可能会多次失败,所以在这个环节中需要给予学生充足的时间,让他们自己去做,自己去发现问题,在做的过程中改进。
师:请完成的同学,根据要求自己进行测试。要求一边测试,一边做好记录。
设计意图:在这个时候就体现出学生合作的意义,分工的重要性了。完成得快的小组往往分工很合理,有人打胶枪,有人画图纸,有人记录,甚至有人在写产品使用说明书,更有人进行汇报演讲练习,所以一件完美产品的呈现肯定和背后有一个分工明确、合作紧密的团队是分不开的。只有高效的团结协作才是取胜的法宝,我们的教学不能仅仅只教给学生纯粹的知识,育人也是我们的首要任务。
片段三:汇报交流
师:各小组把你们的优点组织一下进行汇报,其他小组当评委进行投票。
生:我们把梯子做成上小下大的三角形,做成双梯;双梯之间加绳子,使整个梯子呈现立体三角形;把横档间距变得小点;改变材料的形状可以增加材料的抗弯曲能力,梯子的柱子用空心的抗弯曲材料。这样梯子会更加牢固。
生:为了使梯子更加安全,我们把梯子的脚截成斜面,增加和地面的接触面积。在梯子的主材上加拉手或者安全绳扣;增加梯子底部的重量;底部加上绝缘材料,防止触电。
生:除了确保梯子的安全性能外,我们用水彩笔美化柱子,在横档表面刻花纹,这样既美观又防滑。
生:我们根据形状与结构单元所学习的内容,改变材料的形状可以增加材料的抗弯曲能力,决定用同样有抗弯曲能力的吸管代替实心木棒,使成本降低;将木棒进行裁剪使用,以节约成本。
设计意图:学生从梯子的牢固性、安全性、选材、外观、成本等方面进行汇报,其实就是综合了梯子作为商业产品在整个设计、加工、销售环节的思考。学生因为生活经验的缺乏、社会经验的不完整,所以往往考虑得不够全面,但是经过这样的交流汇报,他们今后遇到其他问题时就会综合思考。
教学反思
小学科学课程标准指出:技术与工程领域的学习可以使学生有机会综合所学的各方面知识,体验科学技术对个人生活和社会发展的影响。本节课选用“梯子”作为研究对象,根据平时梯子的用途,发现梯子的设计原理,从而设计新的“梯子”并接受检验。
1.材料选择
梯子主要是由柱子和横档组成。给学生提供空心的粗吸管、实心的小木棒,让他们思考如何通过改变材料的形状,增加材料的抗弯曲能力。在不降低抗弯曲能力又能节约的情况下进行有效的材料选择。这个选择也是通过学生先设计,然后在交流中不断进行改进实现的。
2.结构设计
在课堂学习中,学生就已经知道三角形是所有结构当中最稳定、最坚固、抗弯曲能力最强的。而且现实生活中,很多建筑都设计成上小下大、上轻下重、整体三角形。在明确知识点的基础上通过看梯子的实物和图片,让学生找到书本知识点在实物中的着落点,这对于他们的设计是有帮助的。引发学生在设计时就要考虑将梯子设计成三角形,如果是双梯,还要考虑单面梯子也要做成三角形。
3.精确计算
梯子上的横档起到连接和固定的作用,需要多少根,这是和柱子的长度有关的。在制作前需要根据人体高度和跨度进行测量,确定点位后打孔装横档。同时,还要考虑三角形“上小下大”的特点,横档越到上面越短,通过测量截取适合的长度来制作横档。因为要节约生产成本,所以要尽量利用余下的材料,这也是和精确计算分不开的。
通过制作梯子的活动,学生经历材料选择、合理设计、精确计算、完美施工的过程,这既培养了他们的动手能力,也提高了他们的综合解决问题能力。
4.合理创新
梯子除了要稳定、牢固和安全外,在后续改进设计中,教师要重点引导学生思考如何让梯子实现更多的功能,避免设计成千篇一律的样子。教师可以给学生创设模拟生活环境,使学生的思维变得更“活”。例如:过小河用上梯子,就可以成为桥;加上轮子和收缩可以成为运输小车;把梯子放进车里就需要做成伸缩的;电力工人修电线时使用就要利用绝缘材料设计,起到防触电的作用等。
浙江省安吉县第三小学
(313300)