◇季元江（甘肅：隴西縣思源實驗學校）

一、學習背景與思路

（一）課例概述

用紙造一座“橋”是教科版小學科學六年級上冊“形狀與結構”單元中的一個課例。本課例運用STEM項目式學習方式，以生活中常見的低成本材料——紙設計制作具有一定大小和承重力的紙橋為載體，讓學生真實感受利用身邊低成本、自造物設計實驗的樂趣，從而認識橋，了解橋的形狀結構與受力特點。

（二）學習背景與核心任務

1.學習緣起

學校附近河面建造了好幾座拱橋和鋼索橋，學生每天從它身上走過，并引發(fā)觀察思考：這樣的形狀和結構有什么好處？它們又是如何受力的？于是教師決定讓學生就像真正的橋梁工程師那樣設計制作一座橋，來探究這些問題。紙是很容易找的低成本材料，易于剪裁，又較結實，學生正好可以用來制作一座紙橋，尋求問題的答案，體驗創(chuàng)造的快樂。

2.學習背景

如今，隨著我國經濟的騰飛和科技水平的提高，中國橋梁正在世界橋梁史上書寫屬于自己的篇章。這無疑喚起了廣大少年兒童的民族自豪感，迸發(fā)了強烈的創(chuàng)造熱情，激發(fā)了自己動手制作橋梁的濃厚興趣。而科學橋的形狀和結構、用紙造一座橋等知識內容，正好為小學六年級學生的課堂教學創(chuàng)造了契機。通過多課時整合，教師綜合運用跨學科知識組織學生對本課例進行了STEM項目式學習。

3.核心任務

設計、制作一座具有一定承重能力的紙橋，其寬度大于10厘米，能跨越35厘米寬的峽谷，并完成載物承重能力測試。

（三）學習思路

1.學習步驟

一是創(chuàng)設情境，觀賞各種拱橋和鋼索橋，開闊視野；二是探究橋的不同形狀和結構及其受力特點；三是激發(fā)興趣，明確造橋要求，確定目標任務；四是繪制草圖，制訂設計方案；五是發(fā)揮想象，進行紙橋制作和測試；六是評價“橋”并進行完善。

2.階段性任務

課件出示各種拱橋和鋼索橋圖片及視頻供學生觀看并觀賞家鄉(xiāng)的橋；回顧學習內容，深入了解拱橋、鋼索橋的受力特點；學習相關知識，課件出示造橋要求，確定目標任務；繪制草圖，厘清思路；制定設計方案，小組分工合作，制作紙橋；完成紙橋承重實驗，對橋進行客觀評價。

3.階段性成果

開闊視野，得到美的享受，介紹家鄉(xiāng)的橋；用自己的語言介紹橋，再查資料，進一步內化知識；學生明確要求和任務單，呈現(xiàn)設計圖紙，羅列材料清單并領??；各小組展示自己的紙橋作品并向大家介紹作品；采取個人自評和小組互評方式評價橋，進一步反思與完善。

二、學習主題與學習目標

（一）學習主題

1.學習主題

應用形狀結構的知識及經驗，設計與制作一座牢固、美觀且有一定承重力的橋。

2.核心問題

根據(jù)紙的特性，如何增強其抗彎曲能力和選擇什么樣的形狀及結構造橋，各部分材料怎樣分配，怎樣牢固地連接各部分？只有綜合考慮以上問題，才能造出一座具有一定大小和承重能力的橋。

3.STEM項目式學習

教師創(chuàng)設情境，聯(lián)系生活實際，提出一系列科學問題，給學生足夠時空，讓其合作探究，利用團隊優(yōu)勢，善用跨學科知識，進行STEM項目式學習，最終解決問題。

4.學生分析

適合的學段或年齡段：11～12歲學生，已有知識、經驗、掌握技能等特點；六年級學生經過多年科學課的學習，積累了不少知識和經驗，絕大多數(shù)人參加過機器人、創(chuàng)客、航模、編程等社團活動，參與過機器人、航模制作等活動，具備了一定的技能，非常符合此次以低成本材料紙造一座橋為課例的STEM項目式學習；學生學習過程中可能會遇到以下困難：怎樣設計紙橋并畫出紙橋設計圖，制作的橋要選擇什么樣的形狀和結構才能增強紙橋的抗壓能力，制作紙橋各部分的材料怎樣分配，又如何牢固地連接各部分。

（二）學習目標

1.知識目標

熟練掌握運用低成本材料紙設計和制作橋需要的科學知識，學以致用，順利完成STEM項目式學習任務。

2.能力和技能目標

STEM項目式學習強調培養(yǎng)學生的綜合能力。本課例通過操作、觀察、獲取的紙質實驗材料進行科學實驗，培養(yǎng)小學生的觀察、動手、創(chuàng)新能力，團隊協(xié)作能力和持續(xù)的創(chuàng)新能力。

3.情感態(tài)度價值觀

通過易得的紙質材料設計、制作紙橋，提升學生的綜合素養(yǎng)，增強學習的趣味性，使其感悟科學的真諦，探究科學的奧妙，感受學習的樂趣；既實現(xiàn)用簡易紙質材料設計實驗，又傳承勤儉節(jié)約的優(yōu)良美德。

（三）學習準備

1.教室空間分布

講臺前面多媒體設備教學區(qū)，中間六組課桌加電腦上網學習區(qū)，后面三組課桌椅作品制作區(qū)，左右兩邊材料和工具放置區(qū)，后面作品展示區(qū)。

2.教室內的硬件及工具

聯(lián)網電腦；多媒體設備；制作工具（剪刀、尺子、雙面膠、鉛筆、水彩筆等）；制作材料（A 4紙張，瓦楞紙板，少許鐵絲、卡紙等）。

三、應用紙質材料分組實驗與學習過程

（一）學習流程

創(chuàng)設情境，觀賞各種拱橋和鋼索橋，開闊視野；探究各種橋的不同形狀和結構及受力特點；創(chuàng)設情境明確造橋需求，確定任務目標；繪制草圖，厘清思路；制訂設計方案；發(fā)揮想象，并進行紙橋制作和紙橋承重測試；評價橋并進行反思與完善。

（二）學習過程

1.創(chuàng)設情境，觀賞各種拱橋和鋼索橋

拓寬學生視野，得到美的享受；初步了解拱橋和鋼索橋的受力特點。

活動一：觀賞橋梁，拓寬視野

課件出示各種橋梁圖片，播放橋梁建設視頻；學生觀賞各種拱橋和大跨度鋼索橋，開闊視野，得到美的享受；課件出示家鄉(xiāng)的拱橋和鋼索橋；學生觀看家鄉(xiāng)的拱橋和鋼索橋，初步分析其受力特點。

活動二：創(chuàng)設情境，激發(fā)興趣

創(chuàng)設情境，介紹我國橋梁的輝煌成就，激起學生的愛國熱情；學生談觀后感受，各抒己見發(fā)表自己的新見解；介紹家鄉(xiāng)的橋，喚起熱愛家鄉(xiāng)的情感，進而激發(fā)創(chuàng)作熱情；學生用自己的話描繪家鄉(xiāng)的橋給師生聽。

2.探究橋的不同形狀、結構及受力特點

通過查閱資料進一步內化科學知識，分析橋梁承重力特點，明確造橋要求，確定目標任務。

活動三：查閱資料內化科學知識，分析橋梁受力特點

教師課件出示資料和微視頻，深入分析拱橋和鋼索橋的受力特點；學生通過資料和微視頻了解橋梁為什么建成拱形和用鋼索?這樣的形狀結構有什么好處？用自己的話說說。

活動四：激發(fā)興趣，明確造橋要求，確定目標任務

教師首先創(chuàng)設情境，激發(fā)學生創(chuàng)作興趣，然后課件出示造橋要求，確定目標任務；（出示課件）

學生小組討論、交流：設計一座怎樣的橋既符合要求，又有一定的承重力？

交流后各小組填寫任務單。

3.繪制草圖，厘清思路制訂設計方案

通過繪制草圖，厘清學生思路，確定所用材料和工具，制訂設計方案。

活動五：圍繞制作要求和不同形狀結構的橋受力特點進行圖紙設計

教師提出設計要求，強調設計的重要性，并提示設計時需要注意什么；學生根據(jù)設計要求發(fā)揮想象，厘清思路，制定方案，繪制圖紙。

學生討論：根據(jù)紙的特性，選擇什么樣的形狀和結構，用什么方法增強紙的抗彎曲能力；教師在各小組間巡視，指導幫助有困難的學生。

活動六：按照設計圖，羅列材料清單和工具

教師要求學生羅列材料清單，選用合適的工具；學生開始填寫材料清單表，選擇工具。

4.發(fā)揮想象，進行紙橋制作和承重測試

綜合運用跨學科知識進行紙橋模型制作。

活動七：小組合作，進行制作

教師課件出示制作要求，指導學生按照小組設計的圖紙和制訂的計劃，選取材料和工具進行制作；教師指導學生根據(jù)要求制作不同形狀和結構的紙橋；學生在教師指導下，分組按設計圖紙和計劃選取合適的材料和工具，綜合運用跨學科知識，有序展開制作活動。

四、結語

本堂課典型地運用了多課時整合，完整地呈現(xiàn)了開發(fā)與應用低成本實驗器材進行STEM項目式學習的課例。為了實現(xiàn)教學目標，教師課前精心準備，詳細分析了高年級學生學情，制訂了符合高年級學生STEM項目式學習的教學目標。并通過創(chuàng)設情境，問題導向，由易到難，由淺入深，環(huán)環(huán)相扣，實現(xiàn)預期的教學效果。

通過學中做、做中學，打破了常規(guī)課堂教學文本的束縛；通過親歷實踐活動學生把課本知識內化為自我知識，學以致用。用跨學科融合知識解決了各種疑難問題。最難能可貴的是：學生不用購買昂貴的專用科學器材，而是從日常生活用品或廢舊品中就地取材，變廢為寶，把便于操作和推廣的舊報紙、瓦楞紙板、一次性筷子等物美價廉的低成本材料，當作實驗器材進行科學實驗，極大地填補了學校實驗器材的不足，順利地完成了橋梁制作任務。真正培養(yǎng)了學生的工程思維能力、動手實踐能力、團隊協(xié)作能力和STEM創(chuàng)新能力。

小學科學實驗教學中還有不少自制實驗教具的鮮活實例。我們每一位科學教師都應鼓勵和倡導學生善于開發(fā)和應用生活中的低成本本土資源開展一系列科學實驗活動，讓每位學生都成為學習的主人。這不僅提升了學生的綜合素養(yǎng)，還培養(yǎng)了學生的科學創(chuàng)新精神，更促進了學生的全面發(fā)展，為其今后開展更高一級的學習開了好頭。