《疯狂过山车》教学设计

李佳 北京教育科学研究院丰台实验小学

●创新整合点

①利用ZOOM（视频会议）视频连接软件为两地双师课堂提供视频连接的技术支持，使两地师生在技术的支持下可以同上一节课，有力地保证了异地双师课堂的顺利完成。

②利用Padlet软件（网络虚拟平台系统），两地学生在虚拟平台上传课上与课下的活动照片、视频、设计图、学习单的分享与评价。并且课下可以持续交流，双方除了点赞和评论，还提出了一些中肯的建议，这样就促进了过山车模型的持续改进，同时提升了学生的思维。

●教材分析

《疯狂过山车》这节课为笔者所在学校自主开发的四年级项目+校本课程。本课程先让学生了解势能与动能的转换过程，再让其利用所提供的学具软管和胶带、剪刀等搭建过山车，进而意识到工程领域中设计、执行、反思与修正的重要性，学会像工程师一样思考。在项目+的领域中，这是一种十分重要的思考和做事方式，因为在实际条件下工程师总会面临各种设计与实际不符的情况，需要不断地修正才能达成目标。这种能力在生活中也常会用到，虽然并不是每一个学生都想成为工程师，但是这种思维方式是学习、工作精益求精的最有效的方法和路径。

整个课程主要利用混合学习环境与智慧学习环境，打造高阶思维的双师课堂。课程的探究与实践分成了两大部分，通过借助现代化的辅助教学设备与策略完成任务一（带有斜坡的过山车模型的设计与建造）和任务二（带有回环的过山车模型的设计与建造）。京港两地相隔千里之遥，共上一节课存在着语言、文字、技术沟通等方面的困难。这就需要合适的技术工具予以支撑。经过两地协商，笔者决定主要使用ZOOM软件（视频会议）与Padlet软件（网络虚拟平台系统）。

●学情分析

为进一步加深北京和香港的相互了解，促进京港两地教育、文化的传播与交流，学校与香港乐善堂梁銶琚学校联手在混合学习环境中共上一节项目+课程《疯狂过山车》。在双师课堂上，香港学生可以体验北京的教学方式，北京的学生也可以亲身感受香港的实际课堂，师生在共同学习中相互交流，增进感情。

学校四年级的学生好奇心较强，对未知世界的求知欲也比较强烈，非常适合此类探究+设计的项目+课程的学习。学生们平时对一些关于科学、探究、设计、动手、制作等实践类的项目也比较感兴趣，在之前的综合实践活动课上也积累了一些动手制作方面的经验。

对方学校的学生为六年级学生，据前期调研，学生之前已经接触过能量转换的概念，在大概念的理解和运用上更有优势，在动手操作方面也有过一定的训练。

●教学目标

知识与技能目标：知道过山车原理是势能与动能的转换，并能用提供的学具合作完成搭建过山车。

过程与方法目标：在过程中着重培养批判性思维、解决问题的能力、团队合作能力，以及沟通交流能力。

情感态度与价值观目标：培养试错精神和探索发现未知世界的勇气。

●教学环境与准备

多媒体教室、宽带网络、seewo触控一体机、课件、ZOOM软件（视频会议）与Padlet软件（网络虚拟平台系统）。

●教学过程

1.课前准备阶段

①双师模式的课前沟通：两地就教学整体设计、简体与繁体的PPT设计、上课使用视频连线的软件、上传任务结果的互动平台使用、上课流程等进行了充分的沟通。

②课前前测：两地围绕有关过山车课题，对两地学生进行课前调研，问题形式有填空题、单选题和多选题及自主补充答案。

设计意图：课前沟通课前调研。①通过前期使用微信软件的充分沟通，解决如何利用现代信息技术手段为双师课堂教学服务模式的诸多问题。确定了本课程为跨学科学习活动，加强不同学科之间的联系。②课前使用问卷星小程序的前测分析，从多个方面了解和分析学情，精准确定教学的适切目标。

2.谈话导入，走进过山车

师：同学们，今天让我们一起进入STEAM课堂。我们在课前打破以前的分组方式，以京港两地的同学共同组成一组的方式，进行了六个工程小组的组建，希望大家能克服困难，一起接受挑战，争取完成此次的任务，你们期待吗？我们今天的任务是什么呢？让我们看一段视频。

学生观看视频。

师：这是什么呀？原来是过山车，看过山车正往上爬呢，哎呀滑下来了。看完这段视频你有什么感受呢？玩过过山车的人应该感受过过山车到达顶端的刺激，但为什么人和小车并没有掉下来呢？过山车这么好玩，它的原理是什么呢？下面就请大家跟着老师一起来探索一下它的原理。

设计意图：运用谈话的方式，观看视频引出课题。视频导入，PPT课件播放过山车视频，总结问卷星前期调查结果，引出课题及探究问题。生动有趣的视频及问卷星分析结果，引发学习兴趣，激发学生学习动机。

3.科学探索，初识过山车

师：现在我要在黑板上变出一个过山车轨道，这是过山车的小车，现在每个同学都上车来吧，你们坐好了吗？我们马上出发；小车从过山车的底部慢慢地往上爬升，它动起来了，当物体动起来的时候，它就具有了动能；小车继续往上爬，速度就越慢，这时候动能随着速度的降低慢慢地变少了，但是随着小车的慢慢升高，有一种能量慢慢变多了，因为物体被举高而具有的能量，叫势能。

师：那么大家发现了吗？动能和势能是不断地变化的，随着物体的升高动能逐渐降低，势能逐渐增加。那么，动能和势能分别与什么有关系呢？

生：动能与速度有关，势能与高度有关。

师：小车到达顶端后继续往前走，你们猜这时候小车的速度会有什么变化呢？速度快什么能量变大？什么变小了？

生：渐渐加快速度动能变大，高度变低势能变小。

师：你能总结出几句话吗？

生：动能是因为运动具有的能量，势能是物体被举高具有的能量，势能与动能不断地在转化。

师：如果要想让小车多冲几个回环怎么办呢？

生：动能就要不断地变大，不断地做动能与势能的转化。

师：小工程师们，请你们在动手制作过山车的过程中找寻这两种能量。

设计意图：通过认真观看教师的演示以及认真听取教师讲解势能与动能，跟着过山车的运动轨迹理解动能与势能的概念和过山车的运动原理。

4.合作探究，斜坡过山车

（1）出示任务一，学生读出要求：①搭建一个带斜坡的过山车。②让钢珠通过软管传递，最后掉入杯中且不会飞出。③测试时手不能扶软管，要完成三次测试才算成功。

材料：一根软管、一个胶带、一把剪刀、一个纸杯、一个钢珠。

（2）启发学生找出关键条件。

（3）请几名学生上台与教师一起搭建一个带有斜坡的过山车。要求其他学生注意观察教师与合作学生的操作流程。

（4）请其他学生上来验证，并说一说观察的结果，如小组充分合理的合作、巧妙借助有力的地点、斜坡的角度、杯子的角度等。

设计意图：通过教师与学生合作，一起分析任务要求和材料，进行搭建，完成任务一。

①希沃互动黑板、实体投屏的使用，支持两地课堂跨越式的讨论，促进学生的交流与协作。②ZOOM软件的使用等信息技术手段的利用，支持课堂内外的讨论、辩论、成果展示等活动，提升学生参与度、积极性。

5.动手建造，回环过山车

（1）布置任务二，学生读出要求：①每组搭建一个带回环的过山车。②让钢珠通过软管传递，最后掉入杯中且不会飞出。③测试时手不能扶软管，要完成三次测试才算成功。

材料：一根软管、一个胶带、一把剪刀、一个纸杯、一个钢珠。

（2）利用ZOOM软件分享探究汇报：任务二探究学习单的两地分享。

探究问题1（如图1）。

图1

师：要想让小球快速顺利地通过回环，回环的位置设计在哪儿更合适呢？

生：中下段。

探究问题2（如图2）。

图2

师：要想让小球快速顺利地通过回环，如何设计回环的大小呢？

生：小回环。

（3）师小结：因为加入了回环，所以小球的初始位置还要再加高，加大势能与动能的转换。

（4）边巡视边指导学生进行建造。

（5）利用padlet软件上传分享图片和视频作业，进行小组展示汇报。

设计意图：ZOOM软件促进课上实时的交流与展示，在双方小组汇报中可以随时切换双方学生与PPT的镜头，双方教师不仅可以观察到对方的上课情景，还可以实时监控本方的上课状态，学生们也可以参看屏幕进行交流与评价。

6.合作反思，畅想过山车

（1）利用学科思维导图反思。

师：今天的设计哪个地方比较好？还有哪些改进的地方？或者说在建造的过程中遇到了哪些问题？如果下节课我们继续建造过山车，你还有哪些新的想法？

（2）教师小结：即便是生活中非常普通的现象中也蕴含着科学奥秘，你们愿意去揭开它们的神秘面纱吗？这还有待于我们今后一起去探索。感谢今天同学们的配合，下面请同学们一起收拾一下学具。

设计意图：通过学科思维导图对课程进行反思提升。

●教学反思

技术支持的展示与交流在异地双师课堂的应用，让利用信息技术手段，支持课堂内外的讨论、辩论、成果展示等活动得以落实，从而提升了学生的参与度与积极性，拓展了展示与交流的时间和空间，实时展示与分享过程性学习成果，实现了基于成果的批判性思考和深度互动，推动了过程性成果的沉淀与积累。总体达到了三个使用现代化教学手段的目标：

一是通过技术支持下的展示与交流，促进了学生对作品的批判性思考及高阶思维水平的提升。

二是通过使用ZOOM视频连接软件与Padlet虚拟平台系统，增强了学生的互动交流与展示评价能力，激发了学生参与课程的积极性和投入度。

三是掌握了Padlet软件的基本操作功能，以及登录、上传、发布与互动评价的方法。

在课上，六个小组以小组为单元，分别拿着一部手机，登录Padlet虚拟平台。学生用简单的拖拽式操作拍摄过山车模型设计图、作品，录制过山车模型的测试视频，并将这些内容上传到平台上共享。这为后续的展示交流打下了基础。在展示与交流环节，教师组织学生相互介绍作品，ZOOM软件使得两地学生都可以实时看到和听到对方的分享，还可以通过屏幕相互评价对方的作品。由于课时有限，学生们未能在课上讨论所有的作品，但他们通过Padlet软件，在课下自主浏览，大家兴致勃勃地对所有作品的图片与视频进行点赞，并留言评论和持续跟帖。这些评论为后续过山车模型的迭代设计提供了思路，有的学生又将修改后的作品再次上传。在这样一种线上线下混合交流的环境中，过山车模型越来越完善，学生的批判性思维和设计能力得到了提升，京港两地师生的相处也越来越融洽。

其中有两点最大的收获：

第一，协同联动，促进学生能力发展。

ZOOM视频连接软件和Padlet软件协同工作，实现了课上实时交流评价，Padlet软件还可以支持学生在课下展示交流与评价互动，搭建了两地教学沟通的桥梁。技术工具使分享更自由、课堂更灵活、反馈更及时、调整更有效，这有利于教师的精准指导，有利于学生互相启发，在总结中提升。

第二，延伸扩展，助力学生思维提升。

技术工具的使用使得教学在相同时间的深度（课堂延伸）和广度（扩展交流）都有提升，形成了更广泛的学习共同体。Padlet不仅实现了课上学生们的展示分享、评价互动，还延伸到了课下，课后持续跟踪和记录自评与互评的活动，为学生创造自我反思与自我认知的机会。双方教师也可以随时了解京港两地各小组推进进展情况，促进两地小组成员及时深度互动，推动了集体智慧的沉淀与分享。

使用港方提出的Padlet虚拟平台教学软件作为课上的记录与展示、分享还是很方便的。两地的教师机和学生机通过Padlet可以互相实时看到各个小组设计与制作的过程与成果，还能与大屏幕同屏连接，分享连接后操作简单，对使用环境没有什么特殊的要求，比较方便快捷，实用性较强。通过Padlet软件在学习过程中及时反馈和分析学生作业，提高了课堂的效率，节约了时间，也代替了过去的粉笔，无粉尘，好写易擦，还可以随时标记，非常实用。

今后需要思考和提升的地方：在后续的课程里可以尝试引导学生自行创建Padlet模板，模板风格符合研究主题，自主建立一个新课程的展示与交流评价平台。