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时间:2018-11-21 15:15:32 来源: 作者:

 打破游戏与课堂的界限,将纸飞机活动变为STEM课程

 
布欧 
 
今天科技学堂将分享只需要一张A4纸就能完成的“纸飞机”主题STEM活动,在短暂的时间里让学生的STEM水平得到全面的提升。
当我们还是孩子的时候,自娱自乐的活动中少不了飞纸飞机,小伙伴们折叠出各式各样的纸飞机,比比谁的飞机在空中飞得最久、飞得最远。
纸飞机的门道也很多,有的纸飞机几步就能叠出来,而有的却要几十步才完工,有的纸飞机的翅膀宽大,有的纸飞机身材修长。
还有不少孩子飞前在纸飞机机头上哈一口气,希望这样能注入“仙气”,让飞行时间更长——然而专家告诉我们这只是图个吉利。
著名教育家皮亚杰认为,儿童游戏是一种积极的、主动的建构。在纸飞机游戏中,孩子们尝试各种方法让自己的飞机飞得更远,本身就是工程思维的建构过程。我们只需稍加引导,就能将纸飞机游戏转变为STEM课程。而引导的关键点,就在于将纸飞机活动与现实的工程设计联系起来。
 

 
科技学堂的课程《科学与工程在课堂中的整合》就介绍了一个“纸飞机”的课程案例。该课程案例面向对象是小学生。在项目中,学生们将运用科学知识去建立工作模型,在设计和测试工作模型的过程中,学生们努力去理解并掌握科学与工程技术的基本原理。
 
教学技巧
为了让纸飞机活动与现实工程设计联系起来,课程引入了《工程协议》活动。工程协议类似教师讲课的讲义,指导学生进行各种项目的建造,工程协议具备普适性,多种项目都可以使用。
 

 
工程协议分为说明书、技术指标、资源三个部分。并详细说明了需要遵循的时间表和报告标准。下面是纸飞机活动的工程协议:
 

 
在教学的过程中,教师将“纸飞机活动的科学与工程”的工程协议法案放给学生阅读。向学生说明讲义的每个部分模仿的分别是流程的哪些步骤,并给学生分发制作飞机所需要的材料。《工程协议》包括背景、需求、设计纲要和技术参数,提出资源和时间要求。工程协议的格式应用了系统的工程原理,并与工业上的产业研发流程紧密对应。之后教师引导学生对课堂项目与现实世界之间的联系进行讨论,工程协议相当于两者之间的桥梁,使项目更具有真实性。
 
课程活动
课程由“各种物体如何飞行”引入。先请学生进行讨论,关于飞行我们都知道什么,讨论过程中会引出各种物体如何飞行这个问题。此过程中,教师带领学生一起了解自然界和生活中各种会飞的物体,如鸽子、飞机、蜜蜂、宇航员、翼装飞行者等。想一想,这些会飞的东西有什么相似和不同。
接着,教师将《工程协议》引入课程。教师发放飞行距离的设计原型讲义,向学生说明讲义的每个部分模仿的分别是流程的哪些步骤,并给学生分发制作飞机所需要的材料。
拿到材料后,学生开始制作飞机并进行测试。在设计与制作时,学生们可以选择折叠或剪贴的方式(剪贴时可用少量胶带粘合)。 注意资源限制,每架飞机所用材料不超过一张A4 纸,从工程预算上对材料进行限制,从而培养对材料的节约、对工程制图与施工的感知。
在学生开始制作十到二十分钟后,教师可以打断学生的制作,与学生讨论为什么纸飞机能够飞得起来。认识飞机飞行所受的四个力。
在课堂中,我们可以让学生思考这些力的来源,用什么方法可以增加或减少这些力,并用表格记录下来。这个过程加深了学生对科学概念和科学探究的理解,促进工程问题的解决。
 

 
一系列讨论结束后,学生再次对自己的飞机原型进行设计和测试,如果讨论进行得好,学生在继续设计和测试飞机时,就会应用大量新学到的科学概念进行沟通。如改变飞机头部形状减少阻力,或改变飞机机翼形状增加升力等。
学生完成了纸飞机的设计后,开展进行性能测试。测试的时间最好安排在制作飞机的第二天,因为很多学生在回家后还会继续自己的设计和测试过程。测试地点需要选择教室、大厅和餐厅等面积足够大且没有障碍物的室内场所,这样可以让多名学生同时测试自己的飞机(在自己的飞机上写名字),在室外测试飞机并不是一个好的选择,因为即使有微风也会影响测试结果。除了教师和学生之外,有条件的情况下也可以请家长一起参与。
在测试过程中,教师应避免将测试简单地变为进行飞行距离或飞行时间的比赛,而是应该请学生注重记录各种设计变化对飞行动作的影响,所有飞行距离达到10米的飞机都是获胜者。纸飞机活动不是为了制造一架飞得最远或最高的飞机,而是在探索的过程中,让学生们体会探究理念和科学方法。
 
课程评价
项目评价分为评估标准和科学标准两部分。我们可以用下面这张表格评估学生的制作纸飞机的飞行性能。
 

 
除了关注纸飞机本身的工程设计之外,我们还要关注学生在活动中形成的纸面报告材料,这张表格可以帮助你评价学生的报告水平。
本课程最后一部分是项目成果,纸飞机这样的项目活动通过设计原型的方法让学生积极主动地投入学习,这种实践性强、以探究问题为导向的项目能使学生聚焦于研究那些科学家和工程师遇到的类似问题,对学生的创新型实践大有益处。
在整个STEM活动中,学生体会到的是科学探究与实现的过程,而不仅仅注重飞机最终飞了多远或飞了多久, 我们更需要重视的是学生参与活动中,在做计划、实施、收集分析数据、展示、团队协作等各方面的能力。
 
希望我们的这堂课程能够对教师的教学提供参考。
 
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