STEAM項(xiàng)目案例-回力車的制作與研究

1、易拉罐回力車的制作與爭(zhēng)辯安吉縣南北湖小學(xué) 伊星成一、工程背景本工程案例改編于浙教版小學(xué)勞動(dòng)與技術(shù)中回力車一課，但與之不同的是側(cè)重于對(duì)回力原理的探究以及彈力、配重、推行距離對(duì)回力車行駛距離影響的爭(zhēng)辯。為增加工程趣味性以及與勞動(dòng)與技術(shù)學(xué)科的區(qū)分，本以校級(jí)活動(dòng)的方式進(jìn)展工程開展，制定了校級(jí)回力車錦標(biāo)賽。二、活動(dòng)目標(biāo)S科學(xué)通過制作和試驗(yàn)活動(dòng)，理解和把握回力在本課中的重要作用，會(huì)利用回力原理設(shè)計(jì)和制作一種回力車。T技術(shù)E工程學(xué)習(xí)和把握鐵絲捆綁、鋁制罐體裁剪和打孔、秒表的使用等技術(shù)和技能。利用回力原理，自主設(shè)計(jì)和制作一輛回力車，并能夠通過試驗(yàn)，轉(zhuǎn)變車子的行駛速度。A藝術(shù)設(shè)計(jì)出構(gòu)造完整、結(jié)實(shí)、美觀并可以進(jìn)展

2、試驗(yàn)的回力車。M數(shù)學(xué)能夠利用數(shù)學(xué)學(xué)問，記錄、分析皮筋數(shù)量和配重質(zhì)量對(duì)回力車產(chǎn)生的影響，并能夠運(yùn)用此原理轉(zhuǎn)變車速和行駛距離。三、活動(dòng)重、難點(diǎn)1.活動(dòng)重點(diǎn)：通過實(shí)踐和爭(zhēng)辯，把握回力的根本原理，會(huì)利用回力原理設(shè)計(jì)和制作可以用于試驗(yàn)的車輛，并在試驗(yàn)數(shù)據(jù)的幫助下對(duì)車輛進(jìn)展二次修改和完善。初步感知多學(xué)科融合下的 STEAM 課程所對(duì)應(yīng)解決問題的力量形成。2.活動(dòng)難點(diǎn)：實(shí)際生活技術(shù)的學(xué)習(xí)和把握，如鐵絲的折和綁、試驗(yàn)數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的問題理解，形成優(yōu)化思想。四、活動(dòng)預(yù)備1.學(xué)生預(yù)備：材料：易拉罐、飲料瓶、瓦楞紙各類包裝盒、廢電池、廢光盤等生活常見雜物和垃圾工具：剪刀、膠水教師預(yù)備：材料：細(xì)鐵絲、牙簽、皮筋工具：尖嘴

3、鉗、錐子、秒表五、工程課時(shí)安排活動(dòng)一主要突出：以科學(xué)的視角生疏回力，以技術(shù)的層面開展設(shè)計(jì)，以藝術(shù)的眼光打量圖紙?；顒?dòng)二主要突出：在制作中學(xué)習(xí)技術(shù)，在美化中呈現(xiàn)藝術(shù)，在成車中表達(dá)工程，在測(cè)試中應(yīng)用數(shù)學(xué)?；顒?dòng)三主要突出：數(shù)學(xué)使數(shù)據(jù)更有說服力，科學(xué)讓疑心得以好理解，技術(shù)讓想法得以示你我。六、工程實(shí)施過程活動(dòng)一：理解和設(shè)計(jì)1 課時(shí)工程開展為增加學(xué)生參與樂觀性和趣味性，開展校級(jí)回力車錦標(biāo)賽，并設(shè)置相關(guān)要求。圖為回力原理理解圖回力的由來通過介紹一些生活中常見的具備回力原理的物品，讓學(xué)生理解：什么是回力？ 3.視頻啟迪通過觀看回力車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的視頻，啟發(fā)學(xué)生思考：一輛回力車由幾個(gè)局部組成？猜一猜它的內(nèi)部有什

4、么？聰明泉出示任務(wù) 1:用廢電池、鐵絲、橡皮筋設(shè)計(jì)一個(gè)回力裝置。組內(nèi)自由爭(zhēng)辯和溝通。將想法繪制于設(shè)計(jì)表中。爭(zhēng)辯過程中教師進(jìn)展參與學(xué)生互動(dòng)并選擇具備代表性作品。圖為局部學(xué)生設(shè)計(jì)作品溝通坊小組選派學(xué)生代表上臺(tái)呈現(xiàn)小組設(shè)計(jì)方案。教師主要圍繞：如何連接？能否產(chǎn)生回力？ 這兩個(gè)要點(diǎn)問題進(jìn)展點(diǎn)撥和啟發(fā)。各小組依據(jù)所學(xué)修改回力裝置設(shè)計(jì)?；亓嚨脑O(shè)計(jì)出示任務(wù) 2:利用預(yù)備的材料，設(shè)計(jì)一輛回力車。小組爭(zhēng)辯和設(shè)計(jì)一輛回力車。將設(shè)計(jì)圖繪制在打算書中，并填寫相關(guān)思考過程。完成后小組溝通設(shè)計(jì)心得。圖為學(xué)生設(shè)計(jì)作品客觀評(píng)價(jià)對(duì)全部小組作品進(jìn)展客觀評(píng)價(jià)，主要從創(chuàng)意性、有用性、可操作性三個(gè)方面進(jìn)展評(píng)價(jià)。引導(dǎo)學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)圖做出客觀

5、評(píng)定，提高設(shè)計(jì)針對(duì)性。評(píng)價(jià)實(shí)行教師及學(xué)生點(diǎn)評(píng)，小組投票的方式進(jìn)展。方法相關(guān)獎(jiǎng)?wù)隆１净顒?dòng)設(shè)計(jì)意圖：本課時(shí)通過從感知觀看小組爭(zhēng)辯上臺(tái)呈現(xiàn)教師點(diǎn)評(píng)實(shí)際操作這樣的流程設(shè)計(jì)動(dòng)身，讓學(xué)生經(jīng)受從觀看爭(zhēng)辯呈現(xiàn)互動(dòng)動(dòng)手的過程，引導(dǎo)學(xué)生建立覺察問題、分析問題、解決問題的一般步驟和力量。在小組爭(zhēng)辯過程中主要關(guān)注合理性的爭(zhēng)辯，在上臺(tái)呈現(xiàn)局部則要關(guān)注學(xué)生各種創(chuàng)意亮點(diǎn)， 在點(diǎn)評(píng)階段教師要對(duì)本課時(shí)要點(diǎn)進(jìn)展準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)評(píng)和指導(dǎo)，幫助學(xué)生完善自我設(shè)計(jì)，提高學(xué)習(xí)力量。活動(dòng)二：制作和測(cè)試1 課時(shí)方法初探任務(wù) 1:開展小組合作學(xué)習(xí)，思考以下兩個(gè)問題：制作回力車的具體步驟有哪些？需要留意什么？學(xué)生自學(xué)后以流程圖的形式歸納小結(jié)制作步驟，并提示

6、學(xué)生在使用工具時(shí)要留意安全。嘗試制作任務(wù) 2:小組合作，制作一輛回力車。幫助學(xué)生布置具體分工內(nèi)容。提示學(xué)生留意安全和垃圾整理。活動(dòng)分工示意圖學(xué)生操作圖在操作過程中學(xué)生假設(shè)遇到技術(shù)性難題，可以上黑板觸發(fā)教師預(yù)先設(shè)置好的流程示意圖， 每個(gè)圖后對(duì)應(yīng)有相關(guān)教學(xué)視頻或教師現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)提示，幫助學(xué)生更好地把握制作技巧，從而突破教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)。預(yù)先設(shè)置好的流程示意圖現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)視頻測(cè)試調(diào)整學(xué)生完成制作后進(jìn)展任務(wù) 3:回力車的測(cè)試。方法：將回力車平穩(wěn)地向前推行一段距離，松開手讓車子在回力的作用下往回運(yùn)動(dòng)，觀看回力車的行駛過程?，F(xiàn)場(chǎng)教學(xué)求助示意圖學(xué)生測(cè)試過程中教師關(guān)注和指導(dǎo)學(xué)生對(duì)小車行駛途中消滅的問題進(jìn)展深入分析和理解

7、，如： “小車為什么不走？小車為何不走直線？小車為什么走的不穩(wěn)定？”等等問題，引導(dǎo)他們覺察問題、解決問題，并進(jìn)展二次改進(jìn)?？陀^評(píng)價(jià)測(cè)試后對(duì)全部小組作品進(jìn)展客觀評(píng)價(jià)，主要從有用性、美觀度、返回性三個(gè)方面進(jìn)展評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)實(shí)行教師及學(xué)生點(diǎn)評(píng)，小組投票的方式進(jìn)展。方法相關(guān)獎(jiǎng)?wù)?。本活?dòng)設(shè)計(jì)意圖：本課時(shí)學(xué)生從制作流程和步驟入手，到制作方法和技巧的學(xué)習(xí)與把握，再到車輛可行性的實(shí)踐和修正，經(jīng)受了從“認(rèn)知操作反思修正”的全過程，在體驗(yàn)中思考，在實(shí)踐中摸索。充分表達(dá)了 STEAM 教學(xué)的融合性，工程學(xué)中制作工藝的流程性特征，勞動(dòng)技術(shù)以及材料科學(xué)中的冗余與容錯(cuò)的考量。學(xué)生在這樣的活動(dòng)中，將會(huì)受益匪淺?；顒?dòng)三：試驗(yàn)和改

8、進(jìn)2 課時(shí)問題指引通過活動(dòng)二的學(xué)習(xí)，學(xué)生已完成了制作和測(cè)試環(huán)節(jié)，并且在活動(dòng)中已經(jīng)覺察了回力車在行駛過程中的諸多問題，本課時(shí)以“回力車跑的快慢可能與什么有關(guān)呢？”這一問題引導(dǎo)的方式開展探究性學(xué)習(xí)。任務(wù)驅(qū)動(dòng)回力車速度的爭(zhēng)辯通過問題指引，學(xué)生很快都能找到各自影響回力車行駛快慢可能的因素，于是開展回力車速度的爭(zhēng)辯，具體任務(wù)如下：任務(wù) 1：回力車速度的爭(zhēng)辯各小組依據(jù)自己小組的影響因素進(jìn)展試驗(yàn) 。試驗(yàn)方法：將回力車從 1.5 米線處往回?fù)軇?dòng)推動(dòng)到起點(diǎn)處，松開手讓車子在回力的作用下運(yùn)動(dòng)。觀看回力車行進(jìn)距離，用秒表測(cè)出行進(jìn)時(shí)間。將試驗(yàn)數(shù)據(jù)填寫在試驗(yàn)單中。溫馨提示：秒表使用請(qǐng)輕拿輕放！圖為學(xué)生測(cè)試過程和試驗(yàn)單數(shù)

9、據(jù)分析對(duì)試驗(yàn)中所得出的數(shù)據(jù)進(jìn)展系統(tǒng)分析和準(zhǔn)時(shí)總結(jié)，通過數(shù)據(jù)分析學(xué)生們得到了以下結(jié)論： 回力車的速度與橡皮筋彈力的大小和配重的重量大小有關(guān)。當(dāng)配重?cái)?shù)不變時(shí)，皮筋越多，回力車速度越快。當(dāng)皮筋不變時(shí)，配重越多，回力車的速度就越慢。但需要把握一點(diǎn)并不是皮筋數(shù)越多、配重越少回力車就能夠跑的越快，都需要在一個(gè)適量的范圍內(nèi)。學(xué)生分析后教師加以理論指導(dǎo)，為何需要在一個(gè)適量的范圍內(nèi)才能夠產(chǎn)生有效的回力運(yùn)動(dòng)。幫助學(xué)生建立科學(xué)的、有用的學(xué)問理念。定量爭(zhēng)辯回力車距離的爭(zhēng)辯當(dāng)學(xué)生對(duì)于回力車速度快慢與哪些因素有關(guān)具備肯定理論理解的根底上，引發(fā)學(xué)生對(duì)回力車行駛距離與哪些因素有關(guān)的思考。學(xué)生很簡(jiǎn)潔就聯(lián)想到與配重和皮筋數(shù)，由此

10、開展回力車距離的爭(zhēng)辯。具體任務(wù)如下：任務(wù) 2：回力車距離的爭(zhēng)辯每個(gè)小組選取以下兩組中的一組不同配比的配重和皮筋數(shù)，進(jìn)展不同距離回力試驗(yàn)，將試驗(yàn)數(shù)據(jù)以折線圖繪在表格中。具體配比方下：11 皮筋 2 配重，2 皮筋 2 配重，3 皮筋 2 配重21 配重 2 皮筋，2 配重 2 皮筋，3 配重 2 皮筋圖為后期對(duì)學(xué)生數(shù)據(jù)進(jìn)展后期加工后所得示意圖學(xué)生得出數(shù)據(jù)表后針對(duì)圖表內(nèi)容對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)展分析和總結(jié)，幫助學(xué)生梳理皮筋拉力大小和配重對(duì)回力車距離的影響。本課時(shí)設(shè)計(jì)意圖：本活動(dòng)利用兩課時(shí)時(shí)間，通過兩項(xiàng)試驗(yàn)，延長(zhǎng)和拓展回力車的行駛相關(guān)學(xué)問。利用不定量測(cè)定和定量測(cè)定的科學(xué)試驗(yàn)方法，讓學(xué)生能夠切身體會(huì)回力車的速度

11、和行駛距離受哪些因素的影響。從第一項(xiàng)試驗(yàn)中學(xué)生簡(jiǎn)潔看出皮筋與電池的多少與回力車的速度有關(guān)。在其次項(xiàng)試驗(yàn)中學(xué)生通過圖表可以直觀地感受彈力大小、推行距離對(duì)行駛距離的影響。通過這兩項(xiàng)試驗(yàn)的爭(zhēng)辯和記錄，學(xué)生們很簡(jiǎn)潔覺察配比的不同對(duì)回力車的影響，通過實(shí)驗(yàn)也可以從中找到最優(yōu)的配比，從而讓回力車又快又遠(yuǎn)。這充分地表達(dá)了工程、數(shù)學(xué)、技術(shù)各學(xué)科中都存在的優(yōu)化思想，對(duì)于他們今后從事學(xué)習(xí)、工作、生活各方面都會(huì)產(chǎn)生極其重要的影響。六、活動(dòng)反思本工程案例以 STEAM 教育理念為核心，分為三個(gè)活動(dòng)，每一個(gè)活動(dòng)中都強(qiáng)調(diào)學(xué)科的融 合，使學(xué)生通過自主、合作、探究的方式進(jìn)展學(xué)習(xí)，更多的培育他們動(dòng)腦與動(dòng)手相結(jié)合的力量。本次活動(dòng)中，所針對(duì)的學(xué)生受年齡所限，所以在后面的數(shù)據(jù)處理上只選取了以 0.5 米為單位