基于STEAM教育理念开展科技教育活动

尹玉

“探秘戈德堡献礼70年”活动通过“初识戈德堡”“探究戈德堡”“设计戈德堡”“制作戈德堡”“展示戈德堡”等系列活动，让学生能够灵活运用杠杆、能量转换、力、电路等科学知识解决实际问题，培养学生知识运用能力、动手能力、创新能力、合作意识等。以中华人民共和国成立70周年为时代背景，围绕爱国主题开展科技活动，能够让学生在科技活动中提升爱国情怀和责任担当。

活动对象

参加活动的为科技社团的40名初三贯通班学生，他们具备一定的动手搭建、制作、编程的基础，掌握力学、电学、能量转换等知识，具有较强的探究能力。通过前期调查，他们没有接触过戈德堡机械的学习，对此项活动充满兴趣。

活动目标

学生能够认识戈德堡机械，并能够熟练掌握和运用戈德堡机械中应用的科学原理，例如杠杆、能量守恒、电路、惯性等。

学生能够学会使用现代信息技术完成资料查询，并通过自主、合作、探究的方式设计、制作戈德堡机械。

学生能够积极主动参与整个活动，体验活动中的乐趣，并在活动中培养知识运用能力、用学科融合的方式解决问题的能力、创新能力和团队意识，提升爱国情怀。

活动过程

第1次活动：初识戈德堡

学生根据学习任务单的引导及教师提供的视频二维码，利用电脑、手机等现代信息手段自主学习，了解戈德堡，并在组内交流，组间分享学习成果。学生观看教师提供的《哪吒》和《速度与激情》电影中用到戈德堡机械的片段视频，找出里面运用到的戈德堡机械的具体关卡，明确说出所涉及的科学知识，并总结什么是戈德堡机械。戈德堡机械即一个精巧的连锁反应装置，可以完成1个或多个有趣的目标，设计者必须计算精确，令机械的每个部件都能够准确发挥功用，因为任何一个环节出错，都极有可能无法达成原定任务。

第2次活动：探究戈德堡

在教师的引导下，学生进行头脑风暴，并用思维导图的形式表现戈德堡机械可以用到的科学知识，在此基础上将知识进行分类。学生以小组为单位，探究戈德堡常见机关装置，并利用给定材料尝试制作每个机关。学生分享、展示探究结果，归纳戈德堡机械常见机关并命名。

第3次活动：选题与计划

教师以爱国为主题，引导学生围绕主题创意设计制作戈德堡机械，要求国旗能够升起，过程中只能接受1次外力，路线流畅，不少于5个关卡，具有创新性，并根据路线创编一个与中华人民共和国成立70周年有关的故事。

学生接到任务后，以小组为单位确定各组故事主题，并根据任务进行合理计划，组内成员根据个人特长商讨各自负责环节，确定组长、设计师、工程师、编程员、美化师、讲解员等。

第4次活动：设计戈德堡

教师指导学生了解设计图的构图要素、特点及注意事项。

学生进行现场绘图，结构图要有尺寸及材料说明，重点结构要有说明。绘图是所有结构设计的根本，任何结构设计都应该从绘制图纸开始。通过绘制结构图，深化学生对自己设计的戈德堡装置结构的理解，锻炼他们的设计能力和绘图能力。

第5次活动：制作戈德堡

教师出示为学生准备的材料，引导学生思考每种材料的用途，并思考除了给定的材料外还需要哪些材料。每组分配15元创客币，学生可以用创客币在本次活动特设的材料超市购买所需材料，也可以组间交易。通过创客币的方式，让学生有规划、有计划地完成任务，培养他们的节约意识。

学生撰写工程方案，进一步明确任务。通过小组分工合作，学生进行自己组戈德堡装置的创意制作。制作完成后，进行自测运行，调节各个机关装置，保障关卡运行流畅。

第6次活动：展示戈德堡

学生展示自己组的作品，对设计制作的机关进行演示，并讲解创编的故事，分享活动过程中的问题与收获。每组将自己的装置运行过程录制成小视頻，通过微信公众号平台进行展示。

第7次活动：评价与反思

教师及学生从方案设计、装置运行、创意程度、艺术效果、创意写作方面对各组的装置进行评价和打分;各组剩余的创客币也折合成分数计入最终成绩;微信公众号展示作品过程中采取投票方式，投票结果计入最终成绩。综合各方面因素，教师评选出优秀戈德堡装置，并对各具特色的优秀装置进行表彰。最后，教师还要引导学生说一说此次探秘戈德堡活动的收获与感悟，并进行记录。

第8次活动：实践与提高

学生在探秘戈德堡活动中有了很大收获，但设计制作活动的结束并不代表本次活动结束，教师要为学生搭建更多平台，引导学生将所学知识进行拓展延伸和运用。

参与市级竞赛根据评价展示阶段的作品得分，以学生自愿为原则，鼓励学生积极参与市级竞赛，给学生更多展示空间。

“大手牵小手挑战戈德堡”活动本次学习后为学生搭建了“大手牵小手挑战戈德堡”实践活动平台。科技社团的学生走进幼儿园，将难懂的科学知识通过简单易懂的方式为幼儿园的孩子讲解，教孩子们制作戈德堡玩具，活动培养了他们的细心、耐心和责任心。本次活动是对社团学生的考验，让他们将课上所学所做进行了拓展运用。

评价方式

观察法通过活动现场观察，了解学生对整个活动的参与性与积极性;观察小组合作时组员之间的沟通合作状态;通过观察，了解学生对于戈德堡机械方面知识的掌握程度;通过观察学生设计和制作过程，了解学生动手操作、知识迁移、解决问题、创造性思维、表达交流的能力。

访谈法了解学生参加活动的感受与收获，了解学生在制作机械过程中遇到的困难及解决困难的方法，了解学生学习兴趣的激发程度。

反馈法通过所有参与活动的组织教师的反馈，了解学生参与的态度，以及在活动中与人沟通、交流的表现。

成果展示通过学生现场展示的机械制作的成果，了解学生本阶段活动的学习效果。

预期成果

科技社团的学生能够在科学知识层面认识戈德堡装置，综合运用重力、能量转换、电路、杠杆原理等多方面的科学知识，探究戈德堡装置的常见机关;在技术层面，能够熟练使用基本工具对材料进行测量、切割、连接;在工程层面，实践“确定需求—选择方法—画设计图—撰写工程方案—制作—测试和改进—交流与反思”的过程;在数学层面，能够将数学课上所学的几何知识、计算知识应用到工程设计中，真正让数学成为自主学习的工具;在艺术层面，将创意与艺术融入设计、制作、美化等每一个环节。