黃勇

STEM教育已成為全世界的教育潮流。近年來，我國的創(chuàng)客教育和STEM教育也在各地學校如火如荼地開展，條件較好的學校還開設(shè)了3D打印、無人機、機器人等課程，但是大部分學校特別是農(nóng)村學校在硬件設(shè)備方面還存在很大不足。因此，教師需要思考怎樣在學?，F(xiàn)有條件下，開發(fā)具有本地特色的STEM項目，實現(xiàn)STEM教育的本土化。為此，筆者所在學校進行了基于STEM教育理念的校本課程的研究與實踐。以下，將以 “跳眼測距法”一課為例加以說明。

一、課程重點

在空曠的野外活動時，人們有時需要估測一下遠處某個目標物的距離，這時可以用到一個簡單的方法——跳眼測距法。在軍事設(shè)備不發(fā)達的年代，這一方法是軍隊（尤其是炮兵）經(jīng)常使用的，即便在21世紀的今天，仍然有其重要的應(yīng)用價值?！疤蹨y距法”的原理與應(yīng)用涉及初中階段的物理、數(shù)學、生物等方面的知識，可以用STEM教育倡導的學習方式，引導學生進行跨學科探究與學習，促進理論與實踐的結(jié)合。

二、課程任務(wù)

這節(jié)課的任務(wù)，是引導學生了解光的直線傳播、相似三角形等方面的知識，并能夠應(yīng)用這些知識解決生活中的實際問題，激發(fā)學生探究學習的興趣。

學生要先聽教師講解相關(guān)的物理、數(shù)學、生物方面的知識;然后，分組討論如何運用所學知識探測距離;接著，在室外測量一個目標物的距離，期間需要小組成員相互合作，盡量減少測量誤差，得出較精確的結(jié)果;最后，小組要再次討論，進一步優(yōu)化設(shè)計方案。

【涉及領(lǐng)域】物理、數(shù)學、生物

【適合年級】八、九年級

【建議時間】45分鐘

三、課程步驟

1.導入（5分鐘）

播放電視劇《亮劍》中的一段令人振奮的視頻：團長李云龍命令炮手柱子用迫擊炮炸掉幾百米外的日軍指揮部，只見柱子架好炮，伸右臂，瞇左眼，調(diào)整炮口角度……只用了兩發(fā)炮彈，就端掉了日軍指揮部，使敵人成了沒頭的蒼蠅，使我軍勝利沖出了敵人的包圍圈。

看完視頻，教師請學生討論：柱子為什么能百發(fā)百中呢？他開炮前的一系列瞄準動作背后有什么原理？學生討論后得出結(jié)論：柱子能準確地目測炮轟目標的距離，所以能百發(fā)百中。

2.知識傳授（10分鐘）

用視頻引出本課的主題后，教師請學生思考：為什么柱子能用這樣簡單的動作確定距離，其中的秘訣是什么？接著，教師介紹與此相關(guān)的物理、數(shù)學、生物方面的知識。

物理知識。光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播，通常簡稱為光的直線傳播。這可以解釋生活中很多現(xiàn)象，例如影子的形成、射擊時的“三點一線”等。由于被觀察物體反射的光線可沿直線進入人眼，人眼就能根據(jù)光的直線傳播來確定物體或物像的位置。因此，在模擬圖例中，可直接用直線來表示光線。

數(shù)學知識。三個角分別相等、三條邊成比例的兩個三角形叫做相似三角形。相似三角形是幾何中重要的證明模型之一，是全等三角形的延伸。全等三角形可理解為相似比為1的相似三角形，對于非全等的兩個相似三角形，它們的三個內(nèi)角完全相等，只是對應(yīng)邊之間的相似比是不為1的常數(shù)。在這節(jié)課中主要應(yīng)用的是相似三角形任意對應(yīng)邊長的比等于相似比的知識。

生物知識。不同的人兩眼瞳孔間的距離不等，手臂長短也不同，但同一個人兩眼瞳孔的間隔約為自己臂長的十分之一，這是相對固定的。

3.討論探究（10分鐘）

讓學生分組討論測量目標物距離的方法，然后根據(jù)視頻中的動作提示構(gòu)建兩個相似三角形（見圖1），并從已知的兩個相似三角形中認識到：人的手臂長度/雙眼間距離=10，目標物到人的距離/兩眼分別目測時目標物橫向移動距離=10。那么，測距的關(guān)鍵就是要根據(jù)目標物的大小估算出兩眼分別目測時目標物橫向移動的距離，這樣就能根據(jù)比例關(guān)系推算出目標的實際距離。

4.確定步驟（5分鐘）

經(jīng)過討論，師生總結(jié)出以下操作步驟。第一步，水平舉起右臂，大拇指豎直向上，伸直手臂并與身體垂直。第二步，閉上左眼，轉(zhuǎn)動腰部調(diào)整角度，使大拇指瞄準被測物體（即恰好擋住目標或部分目標）。此時，右眼、拇指、被測物在一條直線上。第三步，閉上右眼，睜開左眼。此時，將看到被測物出現(xiàn)在拇指左側(cè)，與拇指有一段橫向距離，可估測被測物的大小。第四步，估算距離，根據(jù)被測物的大小，判斷被測物到大拇指所指位置的橫向距離，將這段橫向距離乘以10，得到的就是被測物與自己的距離。

5.室外測試（10分鐘）

讓學生在室外選定一個遠處的固定目標，采取以上步驟進行反復練習與測量，并就目標物估算的結(jié)果進行交流，最后每組選出一個誤差最小的結(jié)果，將各組的測量數(shù)據(jù)匯總在表1中，與用米尺實測的距離進行對比。

6.總結(jié)與改進（5分鐘）

一是對實測過程進行反饋和總結(jié)。學生普遍認為：估測目標物橫向移動的距離誤差最大，也最難以控制;需要多次練習才能得到比較準確的數(shù)據(jù)。二是進一步思考如何更準確地得到兩地之間的距離。學生討論后回答：采取相同的測量原理，在目標物處放置一個有刻度的長桿，右手處也放置一個能夠精確看出橫向移動距離的尺子，就能得到更準確的測量結(jié)果。

綜上，本課例在較少使用現(xiàn)代教育設(shè)備的前提下，整合了不同學科的知識，設(shè)計了恰當?shù)牧鞒?，為學生創(chuàng)造了更多合作與動手的機會，讓學生體驗了如何運用跨學科知識解決實際問題，提高了綜合科學素養(yǎng)，切合了STEM教育倡導的核心理念。這為硬件條件有限的學校開展STEM教育提供了借鑒參考。

參考文獻（編者略）

（責任編輯? ?郭向和）