夏敏軍

STEM教育旨在培養(yǎng)學(xué)生合作交流、批判性思維、實(shí)踐創(chuàng)新以及解決真實(shí)問(wèn)題的能力。《玩“潛水艇”》一課的設(shè)計(jì)以STEM教育理念為指引，以制作一個(gè)“浮沉子”為實(shí)施項(xiàng)目，學(xué)生在完成項(xiàng)目任務(wù)的過(guò)程中分析出現(xiàn)的問(wèn)題，并嘗試進(jìn)行解釋和改進(jìn)制作方法，以達(dá)成完成項(xiàng)目任務(wù)的目標(biāo)。本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)為：探究并了解潛水艇沉浮的秘密;能在現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題情境中不斷嘗試，找到解決問(wèn)題的方法;在團(tuán)隊(duì)工作中相互合作，完成挑戰(zhàn)任務(wù)。

教學(xué)片段一：制作一個(gè)自由沉浮的“浮沉子”

師：老師給每個(gè)小組都準(zhǔn)備了制作材料，希望你們通過(guò)自己的努力，成功制作一個(gè)“浮沉子”，讓我們進(jìn)入任務(wù)一（教師出示任務(wù)一及要求）。

[任務(wù)一：制作一個(gè)自由沉浮的“浮沉子”

材料：滴管、螺帽、空瓶、水槽、燒杯、水、抹布

時(shí)間：8分鐘

要求：

1.小組討論，完成制作。

2.在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，可以向成功的小組請(qǐng)教。

3.制作成功后，小組內(nèi)交流成功的經(jīng)驗(yàn)。

4.時(shí)間到，立即停止制作，做好交流的準(zhǔn)備。]

師：下面請(qǐng)組長(zhǎng)領(lǐng)取材料開(kāi)始制作。

（學(xué)生分小組合作，教師巡視指導(dǎo)。）

師：時(shí)間到了，請(qǐng)成功的小組舉手示意。

（有兩個(gè)小組沒(méi)有舉手。）

師：沒(méi)關(guān)系，讓我們一起來(lái)分析原因。你們沒(méi)有成功，到底出現(xiàn)了什么問(wèn)題？

生：我們組的“浮沉子”一直浮在上面，怎么擠壓瓶子，它也下不去。

生：我們組的“浮沉子”一直沉在水底，怎么也上不來(lái)。

師：其他組遇到過(guò)這個(gè)問(wèn)題嗎？你們是怎么解決的？

生：我們也遇到了這種現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)多次調(diào)整解決了這個(gè)問(wèn)題。

師：你們是怎么做的？快把成功的秘訣告訴大家吧！

生：“浮沉子”浮在水面上是因?yàn)榈喂芾锏乃伲枰獙⒌喂芾锒辔┧?“浮沉子”沉在水底上不來(lái)，是因?yàn)榈喂芾锏乃嗔耍枰獢D掉一些。

師：你的意思是要成功制作一個(gè)“浮沉子”，關(guān)鍵是要控制滴管里的水量。老師這里有一張圖片，你們覺(jué)得哪一種情況下的浮沉子能夠自由地沉?。ㄈ鐖D1）？

生：B“浮沉子”能夠自由沉浮。A滴管里的水太少了，會(huì)一直浮著;C滴管中的水太多了，會(huì)一直沉著。

師：真棒！還有哪個(gè)同學(xué)來(lái)說(shuō)說(shuō)，在制作過(guò)程中你們還遇到了什么問(wèn)題？

生：我們?cè)谥谱鲿r(shí)，發(fā)現(xiàn)瓶子上有個(gè)小孔，一擠壓，水就往外冒，“浮沉子”也不能沉下去，換了一個(gè)好的瓶子后，就成功了。

師：那個(gè)小孔是老師有意戳的，看來(lái)制作“浮沉子”對(duì)密封性也是有要求的。請(qǐng)沒(méi)有成功的小組再次進(jìn)行制作。

（不成功的兩個(gè)小組再次制作。）

設(shè)計(jì)意圖：制作“浮沉子”的環(huán)節(jié)一改常態(tài)，不再是傳統(tǒng)的先討論，弄清制作方法，然后進(jìn)行制作。整個(gè)過(guò)程通過(guò)任務(wù)式的活動(dòng)推進(jìn)，即教師只出示需要完成的任務(wù)和不涉及具體制作流程的要求，讓學(xué)生圍繞任務(wù)的完成而自主進(jìn)行活動(dòng)。這樣設(shè)計(jì)的目的是將課堂完全交給學(xué)生，以任務(wù)完成為抓手培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)和在現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題情境中不斷嘗試，獲取解決問(wèn)題的方法。在活動(dòng)中，教師有意識(shí)地對(duì)材料進(jìn)行“破壞”，讓學(xué)生對(duì)“浮沉子”成功制作的條件加深認(rèn)識(shí)。

教學(xué)片段二：探究“浮沉子”沉浮自如的秘密

師：同學(xué)們真棒！在這么短的時(shí)間內(nèi)就成功制作出一個(gè)能自由沉浮的“浮沉子”，老師為你們點(diǎn)贊。可你們知道“浮沉子”為什么能夠自由沉浮嗎？請(qǐng)大家分小組討論一下。

（學(xué)生討論，教師巡視。）

師：哪個(gè)小組的同學(xué)愿意說(shuō)一說(shuō)？

生：我們組認(rèn)為“浮沉子”的沉浮與瓶中的氣壓有關(guān)。擠壓時(shí)，瓶中的空氣壓力增加，于是將“浮沉子”壓到了水底。

生：我們組認(rèn)為與滴管中的水量有關(guān)。擠壓瓶子時(shí)，滴管中的水量會(huì)增加，“浮沉子”變重了，于是就下沉了;松開(kāi)手，滴管中的水量恢復(fù)正常，“浮沉子”變輕了，于是就浮上去了。

師：同學(xué)們說(shuō)得都有道理，讓我們繼續(xù)下面的任務(wù)，去解開(kāi)這一秘密吧?。ń處煶鍪救蝿?wù)二及要求）

[任務(wù)二：探究“浮沉子”沉浮自如的秘密

時(shí)間：8分鐘

要求：

1.小組內(nèi)再次操作“浮沉子”，仔細(xì)觀察塑料瓶中滴管內(nèi)水量的變化。

2.嘗試用簡(jiǎn)易圖將“浮沉子”浮和沉的兩種情況畫(huà)下來(lái)。

3.在小組內(nèi)根據(jù)簡(jiǎn)易圖嘗試解釋“浮沉子”沉浮自如的原因。]

師：同學(xué)們，自己先輕聲把任務(wù)和要求讀一讀，然后根據(jù)要求完成任務(wù)，記錄紙?jiān)诔閷侠铩?/p>

（學(xué)生輕聲朗讀任務(wù)和要求，然后開(kāi)始操作，教師巡視指導(dǎo)。）

師：哪個(gè)組愿意結(jié)合簡(jiǎn)易圖展示一下本組的發(fā)現(xiàn)？

生：我們組發(fā)現(xiàn)，一開(kāi)始“浮沉子”浮在水面，當(dāng)擠壓瓶壁時(shí)，“浮沉子”中的水量變多了，重量變大了，就下沉了。我們的發(fā)現(xiàn)是“浮沉子”的浮沉與自身的重量有關(guān)系。

師：真棒！其他人也有這樣的發(fā)現(xiàn)嗎？

生：有！

師：讓我們通過(guò)動(dòng)畫(huà)來(lái)回顧一下。

（教師用動(dòng)畫(huà)演示“浮沉子”的沉與浮的過(guò)程。）

師：老師還有兩個(gè)問(wèn)題，一是“浮沉子”中的水為什么會(huì)變多？二是“浮沉子”在沉浮的過(guò)程中，重量是變化的，那么不變的是什么？

生：“浮沉子”中的水變多，是因?yàn)閿D壓瓶壁時(shí)，水會(huì)從“浮沉子”下面的小孔中流進(jìn)去，水就變多了。在沉浮的過(guò)程中“浮沉子”的重量在改變，大小并沒(méi)有改變。

師：你所說(shuō)的大小沒(méi)改變，在科學(xué)上的描述就是體積不變。

設(shè)計(jì)意圖：本環(huán)節(jié)的任務(wù)是探究“浮沉子”沉浮自如的秘密，在探究過(guò)程中的畫(huà)簡(jiǎn)易圖是亮點(diǎn)。沉、浮兩種狀態(tài)下簡(jiǎn)易圖的繪制，讓學(xué)生的觀察直指影響沉浮的原因，再通過(guò)兩種狀態(tài)下的對(duì)比促使學(xué)生認(rèn)識(shí)到其沉浮的根本原因是“浮沉子”中水量的變化。

教學(xué)片段三：了解潛水艇沉浮的原因

師：同學(xué)們，你們想知道潛水艇是如何實(shí)現(xiàn)沉與浮的嗎？

生：想！

師：讓我們通過(guò)一段視頻了解一下。

（教師播放視頻：《潛水艇沉浮的秘密》。）

師：你們看懂了什么？

生：通過(guò)視頻，我知道了潛水艇也是靠改變自身的重量來(lái)實(shí)現(xiàn)沉與浮的。

生：我知道了潛水艇的水艙裝滿水，重量增加，就下沉了;將水艙中的水排出去，重量減小，就浮上來(lái)了。

師：同學(xué)們真棒！

設(shè)計(jì)意圖：此環(huán)節(jié)安排學(xué)生觀看視頻《潛水艇沉浮的秘密》，加深了他們對(duì)影響物體沉浮因素的認(rèn)識(shí)，即體積不變時(shí)，物體的重量增加會(huì)導(dǎo)致其下沉，物體的重量減小會(huì)導(dǎo)致其上浮。

教學(xué)反思

1.鼓勵(lì)學(xué)生不斷嘗試，獲取解決問(wèn)題的方法

在制作“浮沉子”的過(guò)程中，學(xué)生先后經(jīng)歷了好幾個(gè)問(wèn)題，如“浮沉子”一直浮在水面沉不下去，或一直沉在水底浮不上來(lái)等。碰到這些問(wèn)題，教師在巡視的過(guò)程中并不給予指導(dǎo)，而是鼓勵(lì)學(xué)生不斷地嘗試，在嘗試的過(guò)程中獲取解決問(wèn)題的方法。大部分小組的學(xué)生在不斷的嘗試中尋找到了“浮沉子”能夠自由沉浮的關(guān)鍵因素，那就是滴管中水量的多少。整個(gè)任務(wù)的完成，教師有意識(shí)的“放”為的是培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，從而提升他們的思維能力。

2.實(shí)施對(duì)比觀察記錄，夯實(shí)科學(xué)概念的建構(gòu)

在完成探究“浮沉子”沉浮自如的秘密這一任務(wù)中，教師要求學(xué)生在再次操作、觀察的基礎(chǔ)之上畫(huà)出“浮沉子”浮和沉兩種情況的簡(jiǎn)易圖并嘗試進(jìn)行解釋。更為重要的是，學(xué)生在繪制沉和浮的簡(jiǎn)易圖的過(guò)程中，明白了影響“浮沉子”沉浮的主要原因，這為后續(xù)的科學(xué)概念的建構(gòu)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。所以說(shuō)正是因?yàn)閷?duì)比性的觀察記錄和后續(xù)的交流，學(xué)生關(guān)于影響“浮沉子”沉浮原因的認(rèn)識(shí)更加深刻了。

江蘇省如皋市教師發(fā)展中心（226500）