基于STEM纸飞机折叠实践活动中学生学科知识运用与科技实践能力的培养

严善龙

【摘 要】以综合实践活动课程为背景的中小学STEM教学实践活动，是适应我国现阶段基础教育改革方向的新型课程。它有别于传统课程，在增强学生应用知识的兴趣与能力的同时，全面提高他们的科学素养、技术素养、工程素养与数学素养，不断提高他们的科学思维能力与创新创造能力，《纸飞机折叠与试飞》综合实践活动的课程目的正基于此。

【关键词】纸飞机;计算;中小学生;飞行原理;科学素养

STEM教育集科学、技术、工程和数学教育之大成，它与综合实践活动课程的实质内涵一样，注重学生学科知识运用与实践能力培养。作为一个能够为学生提供整体认识客观事物的桥梁，STEM教育在让学生以问题为导向的实践探究活动中，把平时学到的零散知识，变成相互联系、能够达到以解决问题为目标的统一知识整体;它消除了传统学科知识的独立与割裂，突出了实践应用中的跨学科、趣味性、体验性、情境性、设计性、技术增强性与团队协作，让孩子们在解决客观问题的具体操作中，在获得更多更理想知识体验的时候，创造出应用于真实生活的新知识，既培养了学生熟练运用知识解决问题的能力，又为全面有效地提升他们的科学素养、技术素养、工程素养和数学素养打下了基础。

一、课程设计理念

以综合实践活动为载体的STEM教育，是以培养学生实践能力和创新思维能力为宗旨的。其中饱含工程、技术与数学计算含量的科技制作活动，更是以学生获得积极创造与创新实践体验，在以技术为内涵的活动过程中，逐步形成初步的技术素养、工程素养和数学素养。有着丰富现代科技理念的纸飞机制作活动，正是因应了STEM教学这一客观需求，从一开始就受到了广大师生的青睐与喜爱。

历史告诉我们，在二千多年前的中国，人们就有了对于飞行原理的初步认识。那时，人们喜闻乐见的风筝，作为当时流行的娱乐方式，自然被看作是延续至今纸飞机的原始证据。而公元前西汉时期，作为四大发明之一的纸的制造技术出现，更为纸飞机存续至今提供了充足的材料基础。也许从那时起，纸飞机在被人们当作玩具娱乐的同时，也荣幸地逐步走上人类探索飞行原理的实验舞台。其后漫长的岁月，人们以此发端不断进行革故鼎新与发明创造，终于形成了今天纸飞机在速度、浮力和外形设计上更趋于科学合理的改进和完善。1930年，洛克希德创始人约翰·k·诺斯罗普在千百次纸飞机模拟飞行测试中，破天荒地发现了真实飞机的飞行原理。其后，美国莱特兄弟、中国冯如等科学家们的天才创造，更开启了飞机从多翼、单翼到后掠翼的发展进程。大半个世纪的岁月，人类智慧终于完成了飞机从低速、亚音速到超音速的跨越;及至今天，各类航天器的神奇诞生，全球探月、火星计划的成功实施，更史无前例地打开了人类迈步太空的伟大征程。平凡孕育伟大，由纸飞机发端的人类科技探究之旅，为现代航天事业的发展写下了浓墨重彩的一笔。今天，将纸飞机科技制作活动纳入中小学STEM实践教学课程，不仅十分有益于发展中小学生的科技素养，更为培养他们适应未来社会发展之必备能力与品格打下良好基础。对此，广大基础教育工作者职责所在，重任在肩。

二、课程实践实施

选择学生熟悉且感兴趣的科技实践项目作为校本活动课程，是学生STEM科技实践活动迈向成功的第一步。中小学生好奇好动的性格特征，加上他们对新鲜事物的浓厚兴趣，让富含现代科技理念的纸飞机科技制作活动，成为我们打开STEM实践教学活动大门的不二选择。

众所周知，纸飞机制作科技实践活动是链接学生学科理论知识融合运用的最直接通道，尤其是我们选定的《纸飞机制作与试飞》，对于涉世不深、知识阅历尚浅的中小学生来说，在做中学、学中做中，更容易引导他们一步步跨入科学知识殿堂。如何让纸飞机飞得更远？小小的纸飞机蕴含哪些深奥的科学道理？我们并没有从简单的技术层面向学生作直接的知识灌输，而是采用情景导入，借助平时搜集到的视频影像资料以及各种图片，从纸飞机飞行的简单原理，讲述到实体飞机的复杂与庞大，讲述远古人类借助纸飞机表达渴望飞行的美好愿望，讲述现代人类如何从纸飞机一步步跨越到载人航天器的宇宙飞行……让同学们近距离感受纸飞机小中见大折射出来的人类飞天壮举。

纸飞机的简单折叠，或许大多数同学早己娴熟于心、手到擒来，但到真正认真制作时，大部分孩子难免手足无措，难以拿捏;为了弥补学生理论知识缺失带来行动盲目性，指导老师及时对纸飞机折叠几个关健技术点进行了知识辅导，即纸飞机飞行时，其重力、升力、推力与阻力对飞行质量的影响;在给予纸飞机初始动力后，机翼面产生怎样的压差，仍能使纸飞机保持较长时间的飞行;还有当哈气增加机头重量时，纸飞机还能继续保持稳定飞行吗？知识的活学活用，并辅之于临场发挥，让孩子们思维一点即通（个别心存疑虑的学生，我们则进行单独辅导，直至心领神会，了然在胸）。同学们以敬畏的心情沉浸在科学知识神奇的逻辑思维中。沒有了平时的喧嚣嘈杂，所有学生凝神静气，全神贯注，按照各自选定的主题与方向，对影响纸飞机飞行的各种因素予以全方位探究。有的探究当纸飞机机头定型时，不同纸张、风向变化，以及投掷力度、角度、高度的不同对飞行距离的影响，有的则设定采用相同纸张（A4）与高度时，其它因素的改变，对飞行效果的影响;计算、测量、比较、推理、试验……相互之间不时爆发出一阵阵热烈的研讨。孩子们各抒己见，最大限度地发挥自己的想象力与创造力。飞机的大小形状、机体几何中心点的前置、翼面折叠平整以及角度校对，环环相扣的结构链接，牵一发而动全身的关联效果，无不显示孩子们一丝不苟审慎严谨的科学态度。

三、课程反思与展望

从无知到有知，从知之不多到知之甚多，《纸飞机折叠与试飞》科技制作活动，为我校STEM科技实践活动的顺利开展，打开了一扇通往成功的大门。此次活动十分注重孩子们科学价值观的培养，突出了学生见微知著、勇于科学探究的主题。通过活动，将学生多个学科理论知识，延伸并融入到具体实践操作活动中，深化了STEM教学目标，升华了孩子们热爱科学、勤于探索的精神及小组合作意识，让学生的科技素养和动手制作能力得到充分提高。然而此次活动仍然存在某些不足，个别同学对于相关学科知识的一知半解，影响了实践能力的正常发挥;还有个别学生依赖性强，疏于探究，思维怠惰，缺乏思考与解决问题的积极性与主动性。虽然如此，毕竟瑕不掩瑜。此次活动，作为我校STEM教育不可缺少的课程形式，不仅拓宽了我们的视野，更为我们健全现代基础教育人才培养机制，培育大批具有现代科学素养和创新理念人才打下了良好基础。为此，我们将始终如一，不忘初心，砥砺前进！