劉佳 黑龍江省哈爾濱市鐵嶺小學(xué)校

● 項(xiàng)目簡介

“雙減”政策的推出，旨在減少學(xué)生的作業(yè)量，減輕其課業(yè)負(fù)擔(dān)。在減負(fù)增效的基礎(chǔ)上，為了豐富學(xué)生課余文化生活，拓寬視野，增加閱讀量，班級決定建立一個圖書角，因此需要一個書架來擺放圖書。為了節(jié)能環(huán)保、減少開支，鍛煉學(xué)生的動手操作能力，大家一致決定動手制作一個環(huán)保型的免費(fèi)書架。制作前先組織學(xué)生討論哪種材料更經(jīng)濟(jì)實(shí)用、更健康環(huán)保。經(jīng)研究討論，大家認(rèn)為木板和鐵皮不容易切割，造價(jià)較高，因此一致決定用紙這種材質(zhì)來制作書架。

項(xiàng)目名稱：瓦楞紙奇遇記。

適用年級：3～5年級。

項(xiàng)目時長：9課時。

涉及學(xué)科：工程、數(shù)學(xué)、信息技術(shù)、科學(xué)、美術(shù)。

● 驅(qū)動問題

為班級圖書角做一個堅(jiān)固的紙質(zhì)書架。

● 核心概念、跨學(xué)科概念

筆者設(shè)計(jì)的“瓦楞紙奇遇記”項(xiàng)目，不僅僅依靠一種學(xué)科知識和某種單一的能力，而是涉及了數(shù)學(xué)、物理、信息技術(shù)、美術(shù)、工程建筑等多種學(xué)科，并且需要學(xué)生在動手操作實(shí)踐中，具有溝通、合作解決問題等多種能力。瓦楞紙書架具體操作流程示意圖如圖1所示。

圖1

學(xué)習(xí)目標(biāo)：

①通過討論、探究、制作、展示等活動深入理解四邊形的不穩(wěn)定性，并能運(yùn)用畫長方形的知識進(jìn)行隔板的設(shè)計(jì)和制作，初步了解建筑學(xué)中的承重結(jié)構(gòu)和進(jìn)深等專業(yè)知識，并通過實(shí)驗(yàn)和查找資料理解瓦楞承重的原理利用了三角形的穩(wěn)定性，同時也與受力面積大小有關(guān)，也就是物理學(xué)中的壓強(qiáng)。

②在實(shí)踐中學(xué)會用百度搜索查找文字資料、視頻資料，并會下載和編輯。能簡單應(yīng)用PPT等軟件進(jìn)行編輯和展示。在完成基本框架后，能對作品進(jìn)行裝飾，并創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)制作美術(shù)工藝品，培養(yǎng)審美情趣，激發(fā)對生活的熱愛之情。

③在搜集紙殼箱、召開騰訊會議進(jìn)行討論、動手合作的過程中，鍛煉人際交往能力。通過討論交流、動手嘗試、實(shí)驗(yàn)探究、展示對比等活動，培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。

學(xué)習(xí)評價(jià)如下頁表1所示。

表1

● 實(shí)施過程

任務(wù)一：瓦楞紙的誕生

時間安排：1課時。

驅(qū)動問題：比一比，看怎么擺放A4紙，承重最大。

學(xué)習(xí)活動：誰是大力士—一張紙的舉重比賽。

（1）八人一組，選出兩名組長，負(fù)責(zé)人員分工、活動策劃。

（2）以組為單位對紙的承重能力進(jìn)行檢測，即紙的承重能力比賽。

比賽要求：

A.每組用兩摞相同高度的書作為支架。

B.將一張A4紙放在支架上，用橡皮、書本等文具作為砝碼。

C.比一比，看怎么擺放A4紙，承重最大。

（3）展示交流：怎樣擺放承重最大？學(xué)生呈現(xiàn)了幾種方案：第一種，把A4紙平鋪在支架上，放一塊橡皮，實(shí)驗(yàn)失敗。第二種，把A4紙彎曲變成拱形，放在兩個支架之間，用書擋住A4紙的兩端，最多能放四塊橡皮。第三種，將A4紙折成瓦楞狀，順向擺放，需要將橡皮壓住四個角。當(dāng)中間放入橡皮將四個角的橡皮去掉時，實(shí)驗(yàn)失敗，說明需要靠四個角的橡皮做固定，否則不能承重。第四種，將瓦楞紙旋轉(zhuǎn)角度橫向擺放，放上一本語文書，成功。第五種，將兩張瓦楞紙，一張縱向，一張橫向，交叉擺放，并沒有增加承重能力。第六種，用另外一張紙進(jìn)行折疊，把瓦楞紙四邊包裹起來固定，避免瓦楞紙的楞彎曲或者串動位置。此時，放置一個筆袋，紙面彎曲，放兩個裝滿筆的筆袋，沒有倒塌。通過幾次實(shí)驗(yàn)對比得出比賽結(jié)果：固定好的瓦楞紙獲勝。這次實(shí)驗(yàn)結(jié)果呈現(xiàn)出的也就是瓦楞紙板的原型，學(xué)生們通過實(shí)驗(yàn)，一致確定用瓦楞紙板制作紙質(zhì)書架，既結(jié)實(shí)又環(huán)保。

任務(wù)二：瓦楞紙的認(rèn)識

時間安排：1課時。

核心問題：分組查找、搜集相關(guān)資料，了解瓦楞紙獲勝的原因。

學(xué)習(xí)活動：我的大力士好朋友。

（1）前期準(zhǔn)備。

①學(xué)生分組查找、搜集相關(guān)資料，了解瓦楞紙獲勝的原因。

②商討展示形式，可以是制作PPT演示、視頻播放等形式。

（2）展示匯報(bào)。

學(xué)生呈現(xiàn)了幾種不同的展示形式：

A.制作PPT進(jìn)行展示。

B.搜集視頻，通過抖音、B站、百度等小程序或網(wǎng)站搜集瓦楞紙實(shí)驗(yàn)視頻。讓同學(xué)們直觀了解瓦楞紙的承重能力。

C.也有的小組僅有發(fā)言稿，并未準(zhǔn)備視頻和PPT，圖片也是用紙張打印出來。

D.還有的小組用Word文檔的形式呈現(xiàn)了小組匯報(bào)的內(nèi)容。

階段性成果：

在小組匯報(bào)的過程中，學(xué)生介紹了瓦楞紙的基本原理、基本類型、抗壓強(qiáng)度和實(shí)驗(yàn)分析。學(xué)生經(jīng)過查找資料，分析、交流、研討，合力探索出瓦楞紙獲勝的原因：瓦楞紙通過將力進(jìn)行分散，使自己承重能力強(qiáng)。

學(xué)生明確了瓦楞紙承重能力強(qiáng)，涉及物理中壓力和壓強(qiáng)的關(guān)系。學(xué)生通過查找資料了解到，瓦楞紙有ABCDF五種類型以及它們的優(yōu)缺點(diǎn)，還發(fā)現(xiàn)了瓦楞紙楞型與抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系，并將每一種楞型的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析比對。接著，通過觀看《科學(xué)向未來》的瓦楞紙抗壓實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生直觀感受到瓦楞承重結(jié)構(gòu)的強(qiáng)大。

另外一組學(xué)生，以瓦楞紙為核心，拓展了其他常見承重結(jié)構(gòu)的梁、拱、桁架、網(wǎng)架，使同學(xué)們對建筑學(xué)方面的知識又有所了解，大開眼界，豐富了知識結(jié)構(gòu)。

任務(wù)三：產(chǎn)品設(shè)計(jì)

時間安排：1課時。

核心問題：繪制書架結(jié)構(gòu)的簡易示意圖。

研學(xué)提示：

A.如何制作書架，討論制作步驟。

B.需要準(zhǔn)備哪些材料和工具。

C.小組成員分工。

D.繪制產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖：畫出圖形，標(biāo)清長度。

任務(wù)四：制作產(chǎn)品

時間安排：5課時。

核心問題：利用瓦楞紙按照所繪示意圖制作成品書架。

學(xué)習(xí)活動1：學(xué)生按照示意圖初步制作書架。

安全須知：活動前。向?qū)W生強(qiáng)調(diào)剪刀和壁紙刀等鋒利工具的使用注意事項(xiàng)，如不能隨意揮舞、不要傷到自己和他人等。不用時要及時收好，在將鋒利工具遞給別人時，要將鋒利的一面朝下，將手柄遞給他人，保證活動安全。

A組在制作中，放入書本后書架發(fā)生傾斜，學(xué)生們因此發(fā)現(xiàn)平行四邊形的不穩(wěn)定性，決定把書架結(jié)構(gòu)改為三角形，以增加書架的穩(wěn)定性。但此種做法的缺點(diǎn)是重心偏墜，放置書的形狀受限，數(shù)量較少。（這里涉及四年級上冊數(shù)學(xué)的知識）

B組用一層瓦楞紙制作書架隔板倒塌，改進(jìn)為在下方增加三個豎向瓦楞紙支撐。但因承重能力弱，放入書本后瓦楞有凹陷的情況發(fā)生，甚至長時間放置還會出現(xiàn)坍塌。

階段性成果：略。

學(xué)習(xí)活動2：分析失敗原因，提高產(chǎn)品承重能力實(shí)驗(yàn)研究。

分小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：一層瓦楞紙和兩層瓦楞紙的承重對比。

一層瓦楞紙放置五本字典，成功；放六本，失敗。兩層瓦楞紙放置八本字典，成功。

通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，瓦楞紙的層數(shù)越多，厚度越大，承重能力越強(qiáng)。因此，學(xué)生探討出改良書架的方案—用多層瓦楞紙制作。

學(xué)習(xí)活動3：優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提升承重能力。

經(jīng)討論，學(xué)生首先確定長方體作為書架的整體結(jié)構(gòu)，再在長方體書架后面增加背板起到固定作用。

根據(jù)放置書本的尺寸，以課本為例，測量課本的長，確定書架每層的高度比課本的長度要大。根據(jù)課本的寬，確定書架的進(jìn)深（進(jìn)深是建筑用語，指院子、建筑物的深度，家具側(cè)視面的長度）。根據(jù)放置的書本重量確定隔板厚度，將兩到三層瓦楞紙板粘在一起，承重效果較好。

階段性成果：改進(jìn)設(shè)計(jì)圖如圖2所示。

圖2

學(xué)習(xí)活動4：根據(jù)優(yōu)化方案改進(jìn)書架結(jié)構(gòu)并美化產(chǎn)品。

安全須知：注意剪刀和壁紙刀等鋒利工具的使用，不能隨意揮舞，注意不要傷到自己和他人。不用時要收好，在遞給別人時，將鋒利的一面朝下，將手柄遞給他人。

制作步驟：

A.制作書架零件。（這里用到數(shù)學(xué)四年級上冊畫長方形的知識）

B.拼擺，采用膠粘或釘粘。（初步感知數(shù)學(xué)五年級上冊長方體展開圖的知識）

C.裝飾：涂色、貼壁紙、裝飾圖案，還有的同學(xué)給抽屜安裝滑道。（與美術(shù)相結(jié)合）

階段性成果：展示產(chǎn)品性能，分享活動收獲。

產(chǎn)品的展示與推廣：

學(xué)生們都將書架厚度增加，長方體書架后面加上背板起到固定作用。A組在抽屜上加上滑道，抽拉比原來順暢。B組利用了圓形和矩形的形狀，設(shè)計(jì)了一位數(shù)字密碼瑣。同學(xué)們在改進(jìn)、創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，又對柜體外觀進(jìn)行了創(chuàng)新性的美化，通過粘貼壁紙或包裝紙、設(shè)計(jì)美化圖案等進(jìn)行柜體裝飾。

總結(jié)性評價(jià)：作品評價(jià)如下頁表2所示。

表2

任務(wù)五：瓦楞紙創(chuàng)意作品制作

時間安排：1課時。

驅(qū)動問題：根據(jù)瓦楞紙的特點(diǎn)進(jìn)行創(chuàng)意制作。

學(xué)習(xí)活動：學(xué)生根據(jù)瓦楞紙板的特點(diǎn)，如單層瓦楞紙能夠卷曲、多層瓦楞紙板承重效果好等，結(jié)合其他承重結(jié)構(gòu)來進(jìn)行創(chuàng)意作品制作。

學(xué)習(xí)成果：

學(xué)生在改良優(yōu)化后，制作出了精美的瓦楞紙書架，并且用瓦楞紙制作了筆筒、裝飾品、小貨車、小桌子等作品。（學(xué)生瓦楞紙創(chuàng)意作品展示如圖3所示）

圖3

● 效果和反思

在本次活動中，筆者本著鍛煉學(xué)生動手實(shí)踐能力、培養(yǎng)學(xué)生動腦思考解決問題的能力，及提升學(xué)生綜合素養(yǎng)的原則，以生為本，讓學(xué)生成為活動的主人。因此，先以求助的形式讓學(xué)生進(jìn)行小組討論及全班交流，讓他們有了活動參與感和小主人翁意識，激發(fā)了學(xué)生的參與興趣。接下來，筆者設(shè)計(jì)了比賽活動環(huán)節(jié)，讓學(xué)生以比賽的形式開展小組角逐，進(jìn)行組內(nèi)實(shí)驗(yàn)，這樣既吸引了他們的注意力，也帶動全體學(xué)生參與進(jìn)來，激發(fā)學(xué)生的活動興趣，所有學(xué)生都產(chǎn)生了參與其中的興致。然后，組織學(xué)生積極投入到活動之中，由學(xué)生獨(dú)立探討設(shè)計(jì)、制作什么材質(zhì)的書架，如何制作書架，怎樣改良書架等，通過一系列的有序?qū)嵺`活動，既培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造能力、動手能力和發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，又培養(yǎng)了學(xué)生的獨(dú)立思考能力，豐富了學(xué)生的知識面，鍛煉了學(xué)生把理論運(yùn)用到實(shí)踐的能力。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的過程中，會多方面思考與承重結(jié)構(gòu)相關(guān)的問題，如拱形、瓦楞形，擺放的方向怎樣更合適，如何進(jìn)行材料加固等，學(xué)生通過“發(fā)現(xiàn)—分析—思考—實(shí)踐—驗(yàn)證得出結(jié)論”的一連串實(shí)踐活動，不斷思考創(chuàng)新，豐富理論知識，并運(yùn)用到動手實(shí)踐過程中，從而加深對瓦楞紙的承重能力的認(rèn)識，也對整個活動有了一個大體的認(rèn)知。接著，學(xué)生按照自己的知識需求，通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行大量的資料搜集和整理，自己動手制作PPT演示文稿并在小組內(nèi)、班級內(nèi)開展匯報(bào)交流，互幫互助，相互啟發(fā)。學(xué)生在收集、整理、匯報(bào)資料的過程中，培養(yǎng)了獨(dú)立思考的能力、搜集資料的能力、信息技術(shù)運(yùn)用的能力，也提升了綜合能力。本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了學(xué)與做的深度結(jié)合，既能激發(fā)學(xué)生的參與興趣，也能保證他們在興致盎然的狀態(tài)下，大膽實(shí)踐，開拓與提升自身的相關(guān)能力，實(shí)現(xiàn)對學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，是一個寓教于樂的項(xiàng)目活動。