STEAM课程案例:设计制作小赛车(小学5年级)

看点:在本课的活动设计中,基于STEM教育理念开展教学:根据学生认知特点,本专题选取学生熟悉的气球为研究对象,在实际而非理论条件下,让学生整合自己科学、数学、技术及工程四方面的知识,以小组合作的形式,探究制作设计制作小赛车,在探究过程中引导学生对物体的运动进行感知和思考,以此完成本次课程教学目标。
设计理念
1、基于STEM教育理念的教学实践。在本教学的课堂实践中尝试将STEM教育的新理念、新技术、新方法运用到教学实践中去。
2、支持、引发学生与材料相互作用。提供丰富的可操作的材料为每个学生都能运用多种感官,多种形式进行探索提供条件。教师应鼓励、支持学生积极的与材料相互作用。
3、支持和发展学生探索研究问题、解决问题的能力。科学教育强调学生运用多种感官动手动脑探研问题.我们让学生参与科学探研实践活动,关键要让学生学会学习和解决问题的方法,而不是单纯的学会知识。
教学分析
1、学情分析。本次教学对象为小学五年级学生,经过2年多的科学学习,大多数学生已具备初步的探究能力及合作能力,对于周围世界有强烈的好奇心和探究欲望,喜欢动手,善于操作,为本课的实践活动打下良好的基础。
  2、教学内容分析。“设计制作小赛车”是教科版小学五年级上册第四单元《力与运动》综合实践活动课。和STEM课程的教学理念有许多相通之处。在本课的活动设计中,基于STEM教育理念开展教学:根据学生认知特点,本专题选取学生熟悉的气球为研究对象,在实际而非理论条件下,让学生整合自己科学、数学、技术及工程四方面的知识,以小组合作的形式,探究制作设计制作小赛车,在探究过程中引导学生对物体的运动进行感知和思考,以此完成本次课程教学目标。

教学过程设计
在“教学分析”的基础上,依据STEM教育理念,以“设计制作小赛车制作”为立足点,明确本次课程教学目标,进行学习活动、学习评价等关键环节的设计。同时关注“设计制作小赛车”制作完成后的交流与评价,让学生对自己的设计制作小赛车成品进行汇报,最后教师进行总结提升。具体的教学设计过程描述如下:         
1、STEM教学目标设计。本课是基于STEM教育理念开展的课堂实践,根据对学生及教学内容的分析结果进行本课程教学目标设计,形成学科和目标领域间的二维矩阵教学目标。
2.学习活动设计。“设计制作小赛车”专题的教学从设计制作小赛车的初步设计与试验、完善、装饰与产品发布及评价四个活动展开,计划共用2课时。学生在活动过程中逐步感知力与运动以及运动状态改变的影响因素等。
3.学习评价设计。STEM教学的目标在于促进学生能力的发展,更多地关注学生的学习过程及真实能力的评价。“设计制作小赛车”采用“教师评价+同伴互评+反思”的多元评价方式。真实能力的评价。“设计制作小赛车”采用“教师评价+同伴互评+反思”的多元评价方式。
具体实施过程
教学实践是将教学设计理念付诸行动的过程。实施过程需根据学生在实际课堂中的表现,如对问题情境的理解程度、对活动的参与程度,适时进行调整。具体分为2课时,可根据课堂实际进行调整。具体的实施过程如下:
1、情景导入。教师展示气球及动力小车相关视频,引起学生的注意,激发学生学习动机,导入本次课程。
2、活动1:设计制作小赛车初步设计及实验。教师讲解设计制作小赛车原理,给出本次课程的评价方案并在活动过程中给予适时的指导。学生运用已有科学、技术、工程及数学方面的知识,进行设计制作小赛车的制作与发射实验,使用iPad及计时器等记录小车运动的距离与时间,根据所学学科知识探究设计制作小赛车的速度,将设计制作小赛车速度发送到QQ讨论组,同时小组成员合作完成本小组的研发记录单。(STEM课程内容:①S:力与运动的关系,路程与距离的关系;②M:除法算法;③T:网络工具。)

3、活动2:设计制作小赛车改进试验。学生通过网上查阅资料,以工程的思想改进设计制作小赛车的材料或者改造设计制作小赛车的结构。有的学生选择教师提供的PVC管来代替之前的软吸管,有的选择剪短之前的吸管等形式,来进一步完善小组的设计制作小赛车,使得设计制作小赛车加速。在实验过程中学生借助科学、数学、工程和技术方面的知识进行探究,同时将探究结果发送到课堂QQ讨论组,并在研发记录单上填写每次探究的过程及结果分析。(STEM课程内容:①S:运动状态改变的影响因素;②E:以工程的思维思考设计制作小赛车的提速。)
4、活动3:设计制作小赛车的装饰及产品说明的设计。小组成员发挥自己的聪明才智,借助一定的技术工具对小组的设计制作小赛车成品进行美化装饰,同时对小组的设计制作小赛车构造、最远行驶距离及构造等进行文档说明。行美化装饰,同时对小组的设计制作小赛车构造、最远行驶距离及构造等进行文档说明。

5、活动4:设计制作小赛车产品展示发布及反思评价。选派小组代表对小组的设计制作小赛车产品进行展示介绍,对不足之处进行反思说明,同时小组之间根据教师的评价方案进行产品评价,在QQ讨论组以投票的形式对作品进行投票,“教师评价+小组评价”评选出优秀小组,并进行颁奖。最后教师对本次活动课进行总结。(STEM课程内容:①S:力与运动的关系,运动状态改变的影响因素;②E:以工程的思维撰写产品说明;③T:使用一定的技术完成产品展示。)
记录单设计

记录单包括尝试措施、是否改进、原因分析、反思等部分。第一,尝试措施。学生以工程的思想进行相关措施的思考,并对相关措施进行探究,在探究活动中体会科学探究的过程。第二,是否改进。学生结合学科知识借助一定的技术进行计算以分析是否增加了行驶距离,培养学生在解决问题的过程中,结合多学科知识进行思考的意识。第三,原因分析。引导学生从科学、工程、数学等方面分析每次成功或失败的原因,透析问题背后的原因。第四,反思。通过反思培养学生勤于思考的意识,发展学生的高阶思维能力。
来源:湖州师范学院南浔附属小学,设计人:蒋敏老师