學習背景

STEM學習是面向?qū)W生的真實生活，即學生觸手可及的日常生活、學生已有生活經(jīng)驗的一種社會體驗。學習內(nèi)容的真實性有助于激發(fā)學生學習探究的興趣，幫助學生建立課程和現(xiàn)實世界的聯(lián)系，使學習的目的性更加明確。因此，結(jié)合三年級學生的認知特點，我們設(shè)計了“玩轉(zhuǎn)小陀螺”一課。該課的主要活動是引導學生利用圓紙片和牙簽組裝小陀螺，并想辦法讓小陀螺轉(zhuǎn)得時間更久。通過本課的實踐，我們嘗試在教學中把STEM教育理念引入課堂。

教學思路

本課教學嘗試用基于真實問題探究的STEM學習進行有效教學，允許學生對學習有所控制，在不斷拓寬經(jīng)驗和知識的基礎(chǔ)上建立加快學習的催化劑，嘗試讓學生自己來摸索學習，充分發(fā)揮學生的主觀能動性，由學生自己設(shè)計小陀螺模型，為學生提供親歷科學探究的機會。學生在制作小陀螺的過程中，不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，不斷反思改進，從而讓小陀螺轉(zhuǎn)得更穩(wěn)更久，收獲對更多科學概念的理解，激發(fā)和培養(yǎng)學生的邏輯思維、批判性思維，同時提高協(xié)作技巧。

教學目標

1.了解陀螺由轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)盤組成。

2.知道通過減小摩擦力、降低重心、增加轉(zhuǎn)盤質(zhì)量等方法可以使陀螺轉(zhuǎn)得更穩(wěn)更久。

3.初步了解分析、比較、推理等思維方法。

教學重點與難點

教學重點：制作一個能轉(zhuǎn)起來的小陀螺。

教學難點：學會通過改變因素使小陀螺轉(zhuǎn)得更穩(wěn)更久。

教學過程

一、聚焦任務(wù)，制作一個能轉(zhuǎn)起來的陀螺

1.談話導入

師：你們玩過陀螺嗎？怎么玩的？

2.了解陀螺，引出任務(wù)

（1）通過出示不同形狀類型的陀螺，比較概括出陀螺的構(gòu)造。

（2）教師出示實驗所需的圓紙片和牙簽，引出本環(huán)節(jié)任務(wù)——制作陀螺。

3.小組討論，確定方法

師：我們應(yīng)該怎么做小陀螺？

生：把牙簽插在圓紙片里面。

師：為什么這樣制作？

生1：牙簽就是小陀螺的轉(zhuǎn)軸。圓紙片就是小陀螺的轉(zhuǎn)盤。

生2：我覺得還要把牙簽插在圓紙片的中間。

師：為什么？

生：這樣能保持平衡。

二、改進技術(shù)，設(shè)計一個轉(zhuǎn)得久的陀螺

【測試一】

1.測試陀螺，觀察成果

師：你們剛剛制作的陀螺能轉(zhuǎn)起來嗎？轉(zhuǎn)的情況怎樣？

學生分組測試，對數(shù)據(jù)進行記錄。

2.交流經(jīng)驗

師：為什么各組的陀螺轉(zhuǎn)動時間有長有短？

生：轉(zhuǎn)的時候有的同學用的力氣大，有的用的力氣小。

師：怎樣保證測試的時間更公平，更有說服力？

生3：多測試幾次，算出它們的平均時間。

生4：轉(zhuǎn)動時使用的力氣每次都應(yīng)該差不多。

【測試二】

1.比較實驗，討論探究

教師出示轉(zhuǎn)得時間短和時間長的陀螺進行觀察比較。

師：你們有什么發(fā)現(xiàn)？

生5：時間轉(zhuǎn)得長的陀螺的轉(zhuǎn)盤低一點。

生6：轉(zhuǎn)盤低的陀螺轉(zhuǎn)得更穩(wěn)，所以時間就長。

生7：這樣陀螺的重心降低了，就穩(wěn)了。

生8：我還有發(fā)現(xiàn)，有的組的陀螺是用牙簽尖的一頭轉(zhuǎn)的，有的用平的一頭轉(zhuǎn)的。

師：哪個轉(zhuǎn)得久？

生：尖的。

師：為什么？

生：接觸面小了。

師：對，這樣就減小了摩擦力。真了不起，我們就按照剛才同學們的想法來改造小陀螺，試一試，你有什么新發(fā)現(xiàn)？

學生根據(jù)討論結(jié)果調(diào)整轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)盤，測試并記錄匯總數(shù)據(jù)。

2.小結(jié)

通過調(diào)整轉(zhuǎn)盤與轉(zhuǎn)軸，降低陀螺的重心，減少接觸面積，減小陀螺運動的阻力，使陀螺轉(zhuǎn)得更穩(wěn)，時間更長。

【測試三】

師：還有誰有什么辦法讓小陀螺轉(zhuǎn)得更久嗎？

生：我猜想如果把轉(zhuǎn)盤變大點會轉(zhuǎn)得更久。

教師出示大轉(zhuǎn)盤，學生制作并記錄分析。

師：通過剛才的測試，你有什么發(fā)現(xiàn)？

生：在大轉(zhuǎn)盤里的陀螺比在小轉(zhuǎn)盤里的轉(zhuǎn)的時間更長。

師生共同研究得出結(jié)論：通過改變轉(zhuǎn)盤的大小，增加轉(zhuǎn)盤的重量，可以使小陀螺轉(zhuǎn)的時間更長。

三、拓展學習，完成一個創(chuàng)意陀螺

1.簡介陀螺儀

科學家利用陀螺高速旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)軸很穩(wěn)定的特點，做成了陀螺儀。在飛機、輪船上就有這樣一個裝置，它有什么用途？（師生討論）

2.布置作業(yè)

課后利用身邊的材料設(shè)計制作更加新穎的小陀螺。

教學反思

STEM教育通過在眾多孤立的學科中建立起一座新的貫通橋梁，為學生提供了整體認知的契機，通過把各領(lǐng)域的學科知識和技能的教和學有機整合到一起，將學生先前零碎的知識梳理成相互聯(lián)系的整體，是一種跨學科的有機融合?！巴孓D(zhuǎn)小陀螺”一課體現(xiàn)了工程設(shè)計“提出問題—設(shè)計方案—制作實踐—反思改進”的基本流程，通過聚焦現(xiàn)實世界中真實問題的引入，利用圓紙片和牙簽制作一個屬于自己的小陀螺，在測試過程中通過陀螺旋轉(zhuǎn)時間的數(shù)據(jù)收集、匯總、分析，在觀察、對比中進行一次又一次的頭腦風暴，尋找到減小摩擦力、降低重心、增加轉(zhuǎn)盤重量等改進方法，使自己的小陀螺通過不斷改進的迭代更新，實現(xiàn)轉(zhuǎn)得更穩(wěn)時間更久的任務(wù)要求。

專家點評

本節(jié)課丁永祥老師從學生喜聞樂見的小陀螺入手，激發(fā)了學生的興趣和學習動機，這就開始了基于真實問題的探究。課上首先開展對陀螺歷史、種類的探索，再通過觀察和歸類，發(fā)掘并概括出不同類型陀螺的相同構(gòu)造，培養(yǎng)學生的分析、概括能力，對已有經(jīng)驗進行提升，為制作一個能轉(zhuǎn)起來的陀螺奠定基礎(chǔ)。隨后學生在動手實踐、數(shù)據(jù)對比中改進技術(shù)。丁老師讓學生自行探究轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)盤間的位置關(guān)系、測量陀螺旋轉(zhuǎn)時間的長短，從而達到最佳位置，在動手的過程中體驗成功的喜悅。

學生在動手前設(shè)計，在動手中思考，在動手后改進，這一系列工程設(shè)計過程的體驗是對技術(shù)的驗證、完善和升華。（點評人：葉兆寧，東南大學學習科學研究中心副教授）

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