◇季元江（甘肅：隴西縣思源實(shí)驗(yàn)學(xué)校）

一、學(xué)習(xí)背景與思路

（一）課例概述

用紙?jiān)煲蛔皹颉笔墙炭瓢嫘W(xué)科學(xué)六年級(jí)上冊(cè)“形狀與結(jié)構(gòu)”單元中的一個(gè)課例。本課例運(yùn)用STEM項(xiàng)目式學(xué)習(xí)方式，以生活中常見(jiàn)的低成本材料——紙?jiān)O(shè)計(jì)制作具有一定大小和承重力的紙橋?yàn)檩d體，讓學(xué)生真實(shí)感受利用身邊低成本、自造物設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的樂(lè)趣，從而認(rèn)識(shí)橋，了解橋的形狀結(jié)構(gòu)與受力特點(diǎn)。

（二）學(xué)習(xí)背景與核心任務(wù)

1.學(xué)習(xí)緣起

學(xué)校附近河面建造了好幾座拱橋和鋼索橋，學(xué)生每天從它身上走過(guò)，并引發(fā)觀察思考：這樣的形狀和結(jié)構(gòu)有什么好處？它們又是如何受力的？于是教師決定讓學(xué)生就像真正的橋梁工程師那樣設(shè)計(jì)制作一座橋，來(lái)探究這些問(wèn)題。紙是很容易找的低成本材料，易于剪裁，又較結(jié)實(shí)，學(xué)生正好可以用來(lái)制作一座紙橋，尋求問(wèn)題的答案，體驗(yàn)創(chuàng)造的快樂(lè)。

2.學(xué)習(xí)背景

如今，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的騰飛和科技水平的提高，中國(guó)橋梁正在世界橋梁史上書(shū)寫屬于自己的篇章。這無(wú)疑喚起了廣大少年兒童的民族自豪感，迸發(fā)了強(qiáng)烈的創(chuàng)造熱情，激發(fā)了自己動(dòng)手制作橋梁的濃厚興趣。而科學(xué)橋的形狀和結(jié)構(gòu)、用紙?jiān)煲蛔鶚虻戎R(shí)內(nèi)容，正好為小學(xué)六年級(jí)學(xué)生的課堂教學(xué)創(chuàng)造了契機(jī)。通過(guò)多課時(shí)整合，教師綜合運(yùn)用跨學(xué)科知識(shí)組織學(xué)生對(duì)本課例進(jìn)行了STEM項(xiàng)目式學(xué)習(xí)。

3.核心任務(wù)

設(shè)計(jì)、制作一座具有一定承重能力的紙橋，其寬度大于10厘米，能跨越35厘米寬的峽谷，并完成載物承重能力測(cè)試。

（三）學(xué)習(xí)思路

1.學(xué)習(xí)步驟

一是創(chuàng)設(shè)情境，觀賞各種拱橋和鋼索橋，開(kāi)闊視野；二是探究橋的不同形狀和結(jié)構(gòu)及其受力特點(diǎn)；三是激發(fā)興趣，明確造橋要求，確定目標(biāo)任務(wù)；四是繪制草圖，制訂設(shè)計(jì)方案；五是發(fā)揮想象，進(jìn)行紙橋制作和測(cè)試；六是評(píng)價(jià)“橋”并進(jìn)行完善。

2.階段性任務(wù)

課件出示各種拱橋和鋼索橋圖片及視頻供學(xué)生觀看并觀賞家鄉(xiāng)的橋；回顧學(xué)習(xí)內(nèi)容，深入了解拱橋、鋼索橋的受力特點(diǎn)；學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，課件出示造橋要求，確定目標(biāo)任務(wù)；繪制草圖，厘清思路；制定設(shè)計(jì)方案，小組分工合作，制作紙橋；完成紙橋承重實(shí)驗(yàn)，對(duì)橋進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)。

3.階段性成果

開(kāi)闊視野，得到美的享受，介紹家鄉(xiāng)的橋；用自己的語(yǔ)言介紹橋，再查資料，進(jìn)一步內(nèi)化知識(shí)；學(xué)生明確要求和任務(wù)單，呈現(xiàn)設(shè)計(jì)圖紙，羅列材料清單并領(lǐng)??；各小組展示自己的紙橋作品并向大家介紹作品；采取個(gè)人自評(píng)和小組互評(píng)方式評(píng)價(jià)橋，進(jìn)一步反思與完善。

二、學(xué)習(xí)主題與學(xué)習(xí)目標(biāo)

（一）學(xué)習(xí)主題

1.學(xué)習(xí)主題

應(yīng)用形狀結(jié)構(gòu)的知識(shí)及經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)與制作一座牢固、美觀且有一定承重力的橋。

2.核心問(wèn)題

根據(jù)紙的特性，如何增強(qiáng)其抗彎曲能力和選擇什么樣的形狀及結(jié)構(gòu)造橋，各部分材料怎樣分配，怎樣牢固地連接各部分？只有綜合考慮以上問(wèn)題，才能造出一座具有一定大小和承重能力的橋。

3.STEM項(xiàng)目式學(xué)習(xí)

教師創(chuàng)設(shè)情境，聯(lián)系生活實(shí)際，提出一系列科學(xué)問(wèn)題，給學(xué)生足夠時(shí)空，讓其合作探究，利用團(tuán)隊(duì)優(yōu)勢(shì)，善用跨學(xué)科知識(shí)，進(jìn)行STEM項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，最終解決問(wèn)題。

4.學(xué)生分析

適合的學(xué)段或年齡段：11～12歲學(xué)生，已有知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、掌握技能等特點(diǎn)；六年級(jí)學(xué)生經(jīng)過(guò)多年科學(xué)課的學(xué)習(xí)，積累了不少知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，絕大多數(shù)人參加過(guò)機(jī)器人、創(chuàng)客、航模、編程等社團(tuán)活動(dòng)，參與過(guò)機(jī)器人、航模制作等活動(dòng)，具備了一定的技能，非常符合此次以低成本材料紙?jiān)煲蛔鶚驗(yàn)檎n例的STEM項(xiàng)目式學(xué)習(xí)；學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中可能會(huì)遇到以下困難：怎樣設(shè)計(jì)紙橋并畫出紙橋設(shè)計(jì)圖，制作的橋要選擇什么樣的形狀和結(jié)構(gòu)才能增強(qiáng)紙橋的抗壓能力，制作紙橋各部分的材料怎樣分配，又如何牢固地連接各部分。

（二）學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.知識(shí)目標(biāo)

熟練掌握運(yùn)用低成本材料紙?jiān)O(shè)計(jì)和制作橋需要的科學(xué)知識(shí)，學(xué)以致用，順利完成STEM項(xiàng)目式學(xué)習(xí)任務(wù)。

2.能力和技能目標(biāo)

STEM項(xiàng)目式學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。本課例通過(guò)操作、觀察、獲取的紙質(zhì)實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)小學(xué)生的觀察、動(dòng)手、創(chuàng)新能力，團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和持續(xù)的創(chuàng)新能力。

3.情感態(tài)度價(jià)值觀

通過(guò)易得的紙質(zhì)材料設(shè)計(jì)、制作紙橋，提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的趣味性，使其感悟科學(xué)的真諦，探究科學(xué)的奧妙，感受學(xué)習(xí)的樂(lè)趣；既實(shí)現(xiàn)用簡(jiǎn)易紙質(zhì)材料設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，又傳承勤儉節(jié)約的優(yōu)良美德。

（三）學(xué)習(xí)準(zhǔn)備

1.教室空間分布

講臺(tái)前面多媒體設(shè)備教學(xué)區(qū)，中間六組課桌加電腦上網(wǎng)學(xué)習(xí)區(qū)，后面三組課桌椅作品制作區(qū)，左右兩邊材料和工具放置區(qū)，后面作品展示區(qū)。

2.教室內(nèi)的硬件及工具

聯(lián)網(wǎng)電腦；多媒體設(shè)備；制作工具（剪刀、尺子、雙面膠、鉛筆、水彩筆等）；制作材料（A 4紙張，瓦楞紙板，少許鐵絲、卡紙等）。

三、應(yīng)用紙質(zhì)材料分組實(shí)驗(yàn)與學(xué)習(xí)過(guò)程

（一）學(xué)習(xí)流程

創(chuàng)設(shè)情境，觀賞各種拱橋和鋼索橋，開(kāi)闊視野；探究各種橋的不同形狀和結(jié)構(gòu)及受力特點(diǎn)；創(chuàng)設(shè)情境明確造橋需求，確定任務(wù)目標(biāo)；繪制草圖，厘清思路；制訂設(shè)計(jì)方案；發(fā)揮想象，并進(jìn)行紙橋制作和紙橋承重測(cè)試；評(píng)價(jià)橋并進(jìn)行反思與完善。

（二）學(xué)習(xí)過(guò)程

1.創(chuàng)設(shè)情境，觀賞各種拱橋和鋼索橋

拓寬學(xué)生視野，得到美的享受；初步了解拱橋和鋼索橋的受力特點(diǎn)。

活動(dòng)一：觀賞橋梁，拓寬視野

課件出示各種橋梁圖片，播放橋梁建設(shè)視頻；學(xué)生觀賞各種拱橋和大跨度鋼索橋，開(kāi)闊視野，得到美的享受；課件出示家鄉(xiāng)的拱橋和鋼索橋；學(xué)生觀看家鄉(xiāng)的拱橋和鋼索橋，初步分析其受力特點(diǎn)。

活動(dòng)二：創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)興趣

創(chuàng)設(shè)情境，介紹我國(guó)橋梁的輝煌成就，激起學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情；學(xué)生談?dòng)^后感受，各抒己見(jiàn)發(fā)表自己的新見(jiàn)解；介紹家鄉(xiāng)的橋，喚起熱愛(ài)家鄉(xiāng)的情感，進(jìn)而激發(fā)創(chuàng)作熱情；學(xué)生用自己的話描繪家鄉(xiāng)的橋給師生聽(tīng)。

2.探究橋的不同形狀、結(jié)構(gòu)及受力特點(diǎn)

通過(guò)查閱資料進(jìn)一步內(nèi)化科學(xué)知識(shí)，分析橋梁承重力特點(diǎn)，明確造橋要求，確定目標(biāo)任務(wù)。

活動(dòng)三：查閱資料內(nèi)化科學(xué)知識(shí)，分析橋梁受力特點(diǎn)

教師課件出示資料和微視頻，深入分析拱橋和鋼索橋的受力特點(diǎn)；學(xué)生通過(guò)資料和微視頻了解橋梁為什么建成拱形和用鋼索?這樣的形狀結(jié)構(gòu)有什么好處？用自己的話說(shuō)說(shuō)。

活動(dòng)四：激發(fā)興趣，明確造橋要求，確定目標(biāo)任務(wù)

教師首先創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)作興趣，然后課件出示造橋要求，確定目標(biāo)任務(wù)；（出示課件）

學(xué)生小組討論、交流：設(shè)計(jì)一座怎樣的橋既符合要求，又有一定的承重力？

交流后各小組填寫任務(wù)單。

3.繪制草圖，厘清思路制訂設(shè)計(jì)方案

通過(guò)繪制草圖，厘清學(xué)生思路，確定所用材料和工具，制訂設(shè)計(jì)方案。

活動(dòng)五：圍繞制作要求和不同形狀結(jié)構(gòu)的橋受力特點(diǎn)進(jìn)行圖紙?jiān)O(shè)計(jì)

教師提出設(shè)計(jì)要求，強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)的重要性，并提示設(shè)計(jì)時(shí)需要注意什么；學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)要求發(fā)揮想象，厘清思路，制定方案，繪制圖紙。

學(xué)生討論：根據(jù)紙的特性，選擇什么樣的形狀和結(jié)構(gòu)，用什么方法增強(qiáng)紙的抗彎曲能力；教師在各小組間巡視，指導(dǎo)幫助有困難的學(xué)生。

活動(dòng)六：按照設(shè)計(jì)圖，羅列材料清單和工具

教師要求學(xué)生羅列材料清單，選用合適的工具；學(xué)生開(kāi)始填寫材料清單表，選擇工具。

4.發(fā)揮想象，進(jìn)行紙橋制作和承重測(cè)試

綜合運(yùn)用跨學(xué)科知識(shí)進(jìn)行紙橋模型制作。

活動(dòng)七：小組合作，進(jìn)行制作

教師課件出示制作要求，指導(dǎo)學(xué)生按照小組設(shè)計(jì)的圖紙和制訂的計(jì)劃，選取材料和工具進(jìn)行制作；教師指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)要求制作不同形狀和結(jié)構(gòu)的紙橋；學(xué)生在教師指導(dǎo)下，分組按設(shè)計(jì)圖紙和計(jì)劃選取合適的材料和工具，綜合運(yùn)用跨學(xué)科知識(shí)，有序展開(kāi)制作活動(dòng)。

四、結(jié)語(yǔ)

本堂課典型地運(yùn)用了多課時(shí)整合，完整地呈現(xiàn)了開(kāi)發(fā)與應(yīng)用低成本實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行STEM項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的課例。為了實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，教師課前精心準(zhǔn)備，詳細(xì)分析了高年級(jí)學(xué)生學(xué)情，制訂了符合高年級(jí)學(xué)生STEM項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的教學(xué)目標(biāo)。并通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境，問(wèn)題導(dǎo)向，由易到難，由淺入深，環(huán)環(huán)相扣，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的教學(xué)效果。

通過(guò)學(xué)中做、做中學(xué)，打破了常規(guī)課堂教學(xué)文本的束縛；通過(guò)親歷實(shí)踐活動(dòng)學(xué)生把課本知識(shí)內(nèi)化為自我知識(shí)，學(xué)以致用。用跨學(xué)科融合知識(shí)解決了各種疑難問(wèn)題。最難能可貴的是：學(xué)生不用購(gòu)買昂貴的專用科學(xué)器材，而是從日常生活用品或廢舊品中就地取材，變廢為寶，把便于操作和推廣的舊報(bào)紙、瓦楞紙板、一次性筷子等物美價(jià)廉的低成本材料，當(dāng)作實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)，極大地填補(bǔ)了學(xué)校實(shí)驗(yàn)器材的不足，順利地完成了橋梁制作任務(wù)。真正培養(yǎng)了學(xué)生的工程思維能力、動(dòng)手實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和STEM創(chuàng)新能力。

小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中還有不少自制實(shí)驗(yàn)教具的鮮活實(shí)例。我們每一位科學(xué)教師都應(yīng)鼓勵(lì)和倡導(dǎo)學(xué)生善于開(kāi)發(fā)和應(yīng)用生活中的低成本本土資源開(kāi)展一系列科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，讓每位學(xué)生都成為學(xué)習(xí)的主人。這不僅提升了學(xué)生的綜合素養(yǎng)，還培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)創(chuàng)新精神，更促進(jìn)了學(xué)生的全面發(fā)展，為其今后開(kāi)展更高一級(jí)的學(xué)習(xí)開(kāi)了好頭。