教學(xué)背景

教育部在《關(guān)于“十三五”期間全面深入推進教育信息化工作的指導(dǎo)意見》中提出，要“探索STEAM教育、創(chuàng)客教育等新教育模式，使學(xué)生具有較強的信息意識與創(chuàng)新意識”。STEM教育是整合科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)的融合教育，是有效促進學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)的重要手段。自2017年新修訂的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標準》將工程與技術(shù)列入課程內(nèi)容后，全國各地的中小學(xué)都在積極探索和實踐STEM教育課程。

課例簡介

“磁懸浮列車”是陜西師范大學(xué)胡衛(wèi)平教授主編的《創(chuàng)意科學(xué)》六年級教材中的一課，該課通過磁力特性等科學(xué)知識的學(xué)習，結(jié)合磁鐵在生活中的應(yīng)用，設(shè)計制作磁懸浮列車。在制作過程中，學(xué)生不斷反思，不斷改進優(yōu)化，從而提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。在科學(xué)知識環(huán)節(jié)的學(xué)習，教師主要采用演示實驗，創(chuàng)設(shè)學(xué)習情境，啟發(fā)學(xué)生思考從而發(fā)現(xiàn)磁力特性。在設(shè)計制作環(huán)節(jié)，學(xué)生主要采用觀看視頻、設(shè)計方案、合作實驗、反思改進等方法，體驗磁力特性。

科學(xué)知識

兩塊磁鐵之間或者磁鐵與鐵之間相互吸引或排斥的力，叫作磁力。磁鐵互不相同的兩極相互吸引，相同的兩極相互排斥。磁鐵之間或磁鐵與鐵之間不用接觸，隔著一定的距離就能發(fā)生作用。磁懸浮列車就是利用了磁鐵同極相斥、異極相吸的原理。

科學(xué)探究

1.探究磁力的特性和在生活中的應(yīng)用。

2.能夠發(fā)現(xiàn)不足，反思過程，不斷改進自己的設(shè)計制作。

科學(xué)態(tài)度

1.培養(yǎng)學(xué)生的合作精神。

2.培養(yǎng)學(xué)生實事求是、不怕失敗、積極探索的科學(xué)精神。

教學(xué)目標

1.了解磁力的特性，理解磁極靠近時會產(chǎn)生引力或斥力的特點。

2.了解磁懸浮列車的基本原理和優(yōu)點。

3.經(jīng)歷制作磁懸浮列車模型的活動，體驗磁力的特性。

4.能夠?qū)ψ约旱脑O(shè)計制作進行反思改進。

教學(xué)重點與難點

教學(xué)重點 了解磁懸浮列車的基本原理，并設(shè)計制作磁懸浮列車模型。

教學(xué)難點 能夠發(fā)現(xiàn)制作中的問題并改進。

教學(xué)過程

一、活動導(dǎo)入

播放磁鐵實驗視頻。（見右側(cè)二維碼）

提問：為什么杯子和雞蛋會被壓碎，陀螺會懸浮起來？

學(xué)生交流。

師：兩塊磁鐵之間或者磁鐵與鐵之間相互吸引或排斥的力，叫作磁力。

二、知識體會

師：那么什么情況下兩塊磁鐵之間會相互吸引或排斥呢？

利用兩塊條形磁鐵演示實驗，復(fù)習磁鐵“異極相吸、同極相斥”的性質(zhì)。

師：這里有兩塊沒有標記的磁鐵，你能找到它們的相同磁極嗎？

引導(dǎo)反向思維：同極相斥，相斥即為同極。

師：磁鐵是多么神奇，磁力現(xiàn)象是多么有趣！我們在生活中利用磁鐵的例子很多，你能舉一些嗎？

學(xué)生交流。

師：那你知道這是利用了磁鐵的哪個性質(zhì)嗎？

借助生活實例，幫助學(xué)生鞏固磁力特性的知識。重點引導(dǎo)到磁懸浮列車。

師：磁懸浮列車與普通列車有什么不同呢？磁懸浮列車的優(yōu)點是什么？

學(xué)生討論交流，激發(fā)對磁懸浮列車的學(xué)習興趣。

三、實踐體驗

師：想要制作磁懸浮列車模型，首先得設(shè)計制作方案。

閱讀方案，了解方案。（如下表）

播放制作視頻，幫助學(xué)生了解制作步驟及注意事項。（見右側(cè)二維碼）

第一步：制作軌道 第二步：粘貼軌道磁條

第三步：粘貼列車磁條 第四步：制作列車

師：你認為制作過程中最關(guān)鍵的一步是什么？為什么？

引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注制作中的關(guān)鍵點：列車能否懸浮，要看列車下面與軌道上面的磁鐵是不是同極相斥。

師：橡皮磁鐵上并沒有表明磁極，如何判斷它們的磁極是否相同呢？

前面有知識預(yù)設(shè)，學(xué)生很快就找到解決辦法。

師：工程建造往往要注意安全，也要注意節(jié)省開支。提供的雙面膠帶數(shù)量有限，請同學(xué)們做好預(yù)判，確保制作順利完成。

各小組進行制作和測試，要求兩人一組，合作完成，并填寫活動記錄。

四、反思改進

師：將列車放到軌道上，你看到了什么現(xiàn)象？將軌道微微傾斜，輕推列車，又看到什么？（如下圖）

請成功完成制作的小組進行展示。

師：沒有制作成功的小組請匯報一下你們的問題是什么。能找到是什么原因嗎？

問題羅列：

列車沒有懸浮起來——列車與軌道磁鐵磁極不相同；

列車傾斜，無法滑動——磁鐵磁極一側(cè)相同，一側(cè)不同；

磁極相同，列車仍舊無法滑動——列車和軌道的磁鐵沒有對接上，寬度不一致；

……

師：應(yīng)該怎樣進行改進呢？同學(xué)們能幫助他們改進嗎？

鼓勵學(xué)生自我反思，并互相合作。

師：同學(xué)們，現(xiàn)實生活中的磁懸浮列車是很復(fù)雜的工程，但是其懸浮的基本原理和我們制作的模型是一樣的。希望同學(xué)們課后能夠繼續(xù)研究，改進自己的模型，也歡迎同學(xué)們利用科學(xué)知識對生活中的物品進行大膽設(shè)計和創(chuàng)新，從而改善我們的生活。

教學(xué)反思

STEM課程是將科學(xué)知識的學(xué)習與工程制造、技術(shù)設(shè)計等融合的教育課程?！按艖腋×熊嚒边@一課，主要是要讓學(xué)生理解磁懸浮列車的工作原理，并運用科學(xué)知識設(shè)計和制作磁懸浮列車模型，而且能夠運用所學(xué)知識檢測和改進模型。這堂課以磁鐵實驗的視頻導(dǎo)入，激發(fā)了學(xué)生對磁力的學(xué)習興趣。接著通過演示實驗，幫助學(xué)生復(fù)習、梳理磁鐵的基本特性，為設(shè)計制作磁懸浮列車模型做預(yù)設(shè)。然后讓學(xué)生舉例說出磁鐵在生活中的具體應(yīng)用，逐步引導(dǎo)學(xué)生對磁懸浮列車產(chǎn)生興趣。最后是設(shè)計和制作磁懸浮列車模型。在觀看完制作視頻后，組織討論如何讓列車懸浮的設(shè)計。制作時提醒學(xué)生注意工程預(yù)算和安全。測試模型時，引導(dǎo)學(xué)生尋找失敗原因，思考和探討改進方法。這堂課體現(xiàn)了“提出任務(wù)—設(shè)計方案—制作實踐—反思改進”這一STEM教育課程的基本流程。

專家點評

本課例是在2018年廣西中小學(xué)校長STEM培訓(xùn)班上，由來自江蘇省宜興市的謝云老師執(zhí)教的一堂STEM教學(xué)展示課?？茖W(xué)課堂無論是開展科學(xué)探究，還是與其他學(xué)科領(lǐng)域整合，歸根結(jié)底是要發(fā)展學(xué)生的思維素養(yǎng)、動手能力和創(chuàng)新精神。謝老師這堂課正是體現(xiàn)了STEM教育的核心理念。

謝老師用有趣的演示實驗，讓學(xué)生感知磁鐵的特性，也為學(xué)生設(shè)計磁懸浮列車打下思維基礎(chǔ)。制作過程中，謝老師引導(dǎo)學(xué)生交流“意外”，發(fā)現(xiàn)問題，啟發(fā)學(xué)生思維，指導(dǎo)學(xué)生改進模型。有目的、有計劃、有方法地動手制作才是動手能力的體現(xiàn)。謝老師讓學(xué)生了解制作方案，觀看制作視頻，討論制作的關(guān)鍵步驟，要求學(xué)生團結(jié)合作，提醒學(xué)生安全，幫助學(xué)生提高動手制作的規(guī)范性和有效性。磁懸浮列車是一種新型的交通工具，謝老師特意讓學(xué)生將它與普通列車進行比較，了解它對人類巨大的好處。謝老師鼓勵學(xué)生改進模型，鼓勵學(xué)生對身邊的事物進行創(chuàng)新設(shè)計，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造潛能。

（點評人：林大華，廣西電化教育館教育技術(shù)研究與培訓(xùn)部副主任，廣西教育學(xué)會中小學(xué)信息技術(shù)教育專業(yè)委員會秘書長，全國教育信息技術(shù)研究課題評審專家）

該案例是江蘇省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃鄉(xiāng)村教師專項重點資助課題“科學(xué)、工程、技術(shù)整合的教學(xué)案例研究”（課題編號：XC-a/2016/04）研究成果。