自编STEAM课程《做梯子》案例分析

朱斌

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）