优秀STEAM教育课程案例:《一张纸的奥秘》

来源:STEAM在线
作者: 缪袁宇(毕业于华东师范大学应用化学专业、曾任K12上市公司教学副校长、原子科学体验馆创始人、STEAM教育实践者)

一、项目名称

一张纸的奥秘

二、项目背景

纸是我们学生日常生活、学习中接触最多的物品之一,本项目旨在通过生活中最常见的一张A4引导学生探索几何、力学方面的知识。让学生通过亲自动手实验,感受到科学的神奇奥秘。

本项目设置程参考《义务教育小学科学课程标准》,知识点涵盖物质科学领域中的力学知识和技术与工程领域的桥梁设计相关知识及剪刀、直尺的使用等。采用PBL教学法,让学生分组讨论,设计一张A4纸承重的最佳方案并执行,然后通过承载重物的质量来判断获胜的小组。并通过手握鸡蛋的实验及各类桥梁设计的优劣评价来反思学生们的设计方案。

三、项目硬件和环境要求

环境要求:创客教室(可容纳10人左右)硬件要求:A4纸、剪刀、铅笔、直尺、书、回形针

四、STEAM知识能力结构

Science:知道线、面、体的关系;了解力的分解;了解燃烧条件等。

Technology:会使用直尺、剪刀,会纸张对齐折叠等。

Engineering:了解桥梁的分类及原理。

Mathematics:学会度量,中点计算,简单除法,砝码叠加增加质量等。

认知收获:知道线、面、体的关系;了解力的分解;了解伯努利原理;了解摩擦力;燃烧条件等;学会度量和简单的计算。

能力收获:学会类比分析,能够打破常规思维解决问题,培养小组学习分工合作意识等。

五、课程基本信息

年级:2年级-6年级(已掌握直尺使用及长度度量)

规模:9人、3组、每组3人

涉及学科:数学、物理、化学

学校目标:能够知道线面体的关系、知道力的分散作用、知道燃烧的条件

六、材料清单

A4纸、剪刀、铅笔、直尺、书、回形针、吹风机、打火机、纸杯

七、课程引言

一张A4纸能套下一个人吗?如何让一张A4纸承受更大的质量?一张A4纸怎么才能让它不惧火烧?这些匪夷所思看似无法解决的问题我们是否可以借助物理、数学、化学的知识来解决呢?那么接下来我们9位小朋友分为三组,分组讨论看看你们有什么好的idea吧!

八、活动任务

学生分三组借助给定的材料,讨论并设计解决上述三个问题的方案并执行。问题一学生上台演示小组方案;问题二学生执行并记录能承受的物理的重量(用同等质量的奖章、书本叠加来增重,也可通过他们的数量来比较承重);问题三学生上台演示小组方案;

九、项目实施过程设计

(一)课程设计

1、学生分3组,每组3人;

2、针对以上三个问题分别做一些知识背景讲解与类比:

(1)针对问题一“如何用一张A4纸套住一个人?”常规思路下将A4纸中间扣一个洞显然是无法实现的,这时候类比生活中的一个实例“小苹果”,苹果皮再刀的“裁剪”下有一个面变成了一条长长的线,这时候把收尾连接可以围的很大。(面和线的关系)

(2)针对问题二“如何让一张A4纸承受更大的质量?”让学生先上台在白板上绘制他们想象中的桥梁的样子,然后老师再通过图片讲解,桥梁设计的几种方案及他们的优劣,引发学生思考,如何处理纸张让它承受的重力最大。

最后每组搭好自己的方案,并加重,加到垮塌为止并记录垮塌前重物的质 (同质量书本可以用数量代替)用于最后评价。

(3)针对问题三“一张A4纸怎么才能让它不惧火烧?”先讲解燃烧需要的三个条件,然后引导学生逆向思考如何让A4纸烧不起来。

(二)前测设计

长度度量与刻度标记,计算并标记中点位置、燃烧所需要的条件、通过手握鸡蛋演示力的分散

(三)项目过程评价表

(四)项目汇报展示方案

上台演示、简报

(五)项目终结性评价表

(六)项目反思

燃烧实验需注意操作安全

十、项目实施参考资料

参考《义务教育小学科学课程标准》、香港教育大学《教出STEM姿彩》

附:课堂实录

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