STEAM课程案例:最美的“跨越”

-01-课堂一瞥

“我们的桥梁设计主要基于幸福县的实际需求,材料成本还不到10万,真正做到了经济、质优。我们采用的斜拉桥的设计方案,大家看桥梁的最顶端,这是桥梁的村之明珠,桥面上采用双向四车道,有机动车道和非机动车道……”

“大家好,这次招标会上,我们的桥梁设计虽然成本比较高,花了22万,但是质量好呀!不信你们看,承重10瓶水没有任何问题,桥梁外观设计非常有创意,它有一个大大的翅膀……”

“各位评委们,一定要投票给我们!我们的桥梁外观从黑色过渡彩色,寓意我国桥梁建设从至暗到高光的悲喜历程,艺术范满满……”

这是在哪里?这里究竟发生了什么?为什么会有招标会?怎会这样的“高大上”?

原来,这是南京托马斯实验学校初中部STEM课程“桥世界”专题成果展示活动,也是“桥世界”主题STEM活动的“收官”课程。

-02-课题简介
我们本次开设的《桥世界》STEM课程,主要源自美国康涅狄格科学中心编写的《桥世界》STEM案例集,该案例集由中国青少年科技辅导员协会、中国对外友好基金会与美国联合技术公司共同引进并进行本土化。

《桥世界》课程包括三个部分:工程问题引入、科学探究活动和解决工程问题,由7个活动组成。首先,要“定义工程问题”,通过系列活动了解与“桥”相关的科学与工程问题;

然后,完整体验整个工程问题的解决过程,包括画设计图——搭建模型——测试模型——收集数据——分析数据——改进设计等;

最后,“用工程过程解决问题”,在重新定义工程问题的基础上,完成工程建议书。循序渐进式的系列活动,旨在培养学生的综合问题解决能力以及创造性思维,激发学习科技及数学的热情。

-03-项目实践
(1)工程问题引入活动1:确立建桥任务。学生思考完成一个建桥任务所需解答的科学问题和工程问题。
(2)科学探究活动活动2:环球桥之旅。观察众多桥梁图片,根据桥梁的结构特点将它们分类,并画出阐明结构特点的桥梁简图。

活动3:桥梁中的张力与压力。感受身体受到的拉伸的力和挤压的力,分析多种桥梁中的部件承受张力还是压力,通过计算机软件了解不同材料承受张力与压力的能力。

活动4:扑克牌桥。学生设计多种扑克牌“桥”方案,从承重和耗材两个方面评价方案,并将方案与真实桥梁或钢材结构相类比。
活动5:桁架的形状。学生在桁架桥的各个面找到三角形结构,并分析各个面的三角形起到的防止形变的作用。练习使用热熔胶粘合冰棒棍,做成桁架结构和钢材结构。
(3)解决工程问题活动6:制作和检验模型。重申工程问题,明确工程建议书的内容。学生对桥梁做设计和制作模型,检验模型对各项约束的满足程度,并对设计进行改进。
活动7:工程招标会。学生们完成设计任务,编写工程建议书,参加工程招标会。这份建议书包括设计、预算、检验与数据搜集,以及说服性的文字。
-04-课程阐释
《桥世界》STEM主题课程以一个真实的问题情境开始,通过一系列背景经验活动,慢慢过渡到解决问题的活动,环环相扣、前后呼应,从一个工程师的角度完成建桥任务。围绕“桥”这一工程主题,将科学、技术、工程和数学深度融合,通过循序渐进式的系列活动,培养青少年综合问题解决的能力以及创造性思维。
南京托马斯实验学校课程以“打牢中国根基,拓宽国际视野;倡导全面发展,鼓励个性突出”为指导思想,坚持“国家课程为本,中西融合为术”,构建“德行与能力统一,科技与人文交融,全人与个性并重”的课程体系。学校课程博采东西方教育之长,以国家课程为基础,融合美国托马斯·杰弗逊科技高中STEM/iBET教学和剑桥大学导师团队的PBL教学,实施融合创新的国际化教育,打造教育创新标杆品牌。
南京托马斯实验学校非常重视学生们综合解决问题能力的培养,本学期初中部的STEM课程由“设计思维”、“桥世界”、“火星征途”等主题课程组成,充分调动学生的学习积极性,解决真实世界中存在的问题。
-05-课堂回眸
这节课上,学生们以小组为单位,展示他们一个多月来的项目成果——桥梁模型。这节STEM课按照招标会的流程进行,每个小组是一个工程组,需要提交工程建议书,向所有的评委们全方位介绍自己的作品,包括设计、预算、检测结果、创意等等。评委们由初中部的教师们组成,评委团队阵营庞大,有十几位老师参与项目评审。
经过激烈的角逐,最终“重起队”胜利中标!在大家的掌声与欢呼声中,胜利小组发表了获奖感言。
“桥世界”,完成了“最美”的跨越;“火星车”开启了“最酷”的“火星征途”。我们相信:STEM项目实践在深入,2021“飞天”会更精彩!
来源:南京托马斯