小学STEM未来计划之《结构大力士》

钟瑞杰

一、项目名称

Stem未来计划之《结构大力士》

二、学习目标

工程：能构思稳定结构的桥梁，并可以参考设计图制作桥梁;

科学：认识稳定结构的相关特征，知道怎样能将结构改造得更加稳定;

数学：学会计算和标注出正确的工程图尺寸。

技术：学会绘制工程设计图，并能利用热熔胶枪连接结构，制作稳定的桥梁。

三、问题情境

桥一直与我们的生活息息相关，给我们生活带来便利，然而本地区一座年久失修的桥梁需要重新建造。这个现实的问题，引起学生对桥梁建造的兴趣。建成一座经得起时间洗礼的桥是一项非常值得骄傲的工程。

四、教学准备

（一）课前准备——暴露项目起点

小学阶段孩子处于形象思维阶段。结构对于孩子来说，在生活中的应用十分少有，从而导致对结构探究的活动兴趣不大。此外，虽然在六年级上册结构单元有所铺垫，但学生的探究能力和制作能力仍需要一定的指导。

（二）课中准备——把控项目关键

有效的指导必然是基于孩子们的探究起点，基于学生在探究制作过程中碰到的困难或一直存在的问题。采用5E教学法，让学生进行分层式探究的关键在于以下几方面。

第一、创设情境——激发兴趣。教师在了解了学生前概念后，通过演示实验或创设生活中的问题情境来激发学生的认知冲突，引起学生的兴趣，吸引学生进行进一步探究。通过创设生活中具体的情境来揭示“制作的目的”、“制作的前期准备”、“制作的过程”、“制作后的交流汇报与评价”，让兴趣不大的活动变得更加有趣、有序。

第二、层层递进——提升技能。在结构单元课堂的科学学习过程中，孩子们已经了解了生活中的基本结构，经过课前调查，大部分学生都能画出并制作出三角形结构图和长方形结构图，并能对长方形结构进行稳定性改进。

（三）材料准备——搭建项目基础

1.稳定性测试准备：圆木棍、带孔的雪糕棒

2.桁架桥制作准备：图纸、轻木条、木片、小圆柱、棉线、圆木棍等

3.工具准备：热熔胶枪、剪刀、透明胶带、笔、小刀

五、课时安排

探究稳定性结构与初步构思：2课时

综合构思并完成设计：1课时

制作与测试改进：2课时

交流展示与评价：1课时

六、项目实施过程

（一）明确任务（5分钟）

通过测试结构的稳定性和改进结构的稳定性来帮助学生清晰稳定结构的相关特征，并且指导学生学会根据整体结构的把握来设计并改进桥梁结构的稳定性。测试后继续思考如何加强桥梁结构稳定性，最后增加一些新的结构来优化桥梁。学生明确了此次项目目标需要建造一座能承受一定重量的桥梁。

（二）自主探究（120分钟）

1.任务递进：准备阶段—设计阶段—制作阶段—测试阶段—改进阶段

2.梳理小结：在本课中，为了达到目标，学生必须先对形状结构进行一个稳定性测试，搭建不同形状的框架来测量它们的稳定性。教师可以提出一些有效的问题激励学生使用并理解科学和工程模型的试验，比如“桥梁中需要用到哪些形状的框架结构呢？分别用在什么地方？”等问题将有助于引导学生对桥梁的不断改进和收集实验数据。

（三）展示研讨（20分钟）

小组成员上台描述和展示桥梁模型，阐述设计思路和设计的特点，以及稳定性测试结果和改进措施。

1.阐述在活动中如何角色互换：活动中有可以根据每个人的特点分配不同的任务，如总策划、材料管理员、设计师、制作人员。各司其职，在自己的岗位上发光发亮。学生在每个活动中都可以转换角色，对小学科学实验中的问题不断进行研究。

2.在设计过程中遇到来哪些问题又是如何解决的。

（四）迁移运用（5分钟）

欣赏著名的桥梁设计：了解现实的桥梁设计需要考虑的因素和建造过程中产生的问题，包括地形地势、气候情况等，类比我们建造桥梁的过程，总结工程桥梁建造的方法，提出进一步改进措施，并在课后做一些尝试。

七、学习评价方法（15分钟）

（一）分项式打分-----促进评价机制精确性

教师可以采用笔试的测试来评价学习内容的扎实性也可以在整个教学过程中根据学生的表现进行分项式打分。例如：目标、知识技能掌握、设计理念、分工制作模型、作品测试改进等方面展开评价。评价的目的在于确保学生活动的方向或者鼓励学生对框架结构继续探究，同时也为教师提供了一个评估自己教学设计和教学效果的机会。

（二）互评式反馈-----推进评价主体多元化

可以采用师生互评、生生互评、学生自评、小组自评、小组互评的方式进行多样化评价，这样可以帮助老师和学生双方都获得比较及时的反馈，有利于改进教师的教学方式和学生的学习方法。

八、课后反思

（一）驱动教学循环模式  提高学生建模能力

它首先呈现出一个情境，引发学生的好奇心，进而对这个问题进行解剖，进行探究活动，最后通过交流、迁移、评价环节提炼成抽象概念，制作过程肯定会遇到一些问题，可以进行改进再测试，一个完整的环节下来产生新的问题后继续循环活动，不断促进新旧知识的整合。

（二）促动活动角色转换  提升学生认知水平

由于教师在有限的时间中规定了任务，学生很难一个人完成，因此多数学生都愿意小组合作探究完成课堂中的探究。学生在每个活动中都可以转换角色，对小学科学实验中的问题不断进行研究，学生认为这样自发的探究活动使得他们充满了兴趣，并没有因为课的结束而停止探究，在课外探究过程中，又会发现新问题，继续探究，直到满足自己的求知欲为止。

（三）加强小组团队建设 激发学生创新意识

学生团队建设和创新精神的培養。一方面，促进了学生合作学习。在合作的过程中，学习任务的分工，分组的人数、采取何种方法进行探究，如何根据能力确定分配任务等，还是需要进一步研究探讨的。另一方面，自发地进行探究活动，自主构建科学概念也十分困难。学生习惯了平时课堂中枯燥的探究活动，一步一步按照要求做。很难去激发学生的创造性和创造能力。这都有待继续研究。

而教师在教学过程中也还需要积极探索，不断改进和总结，使这种教学模式更佳完善，在小学stem课堂发挥不可或缺的作用。