STEM教育理念下_纸飞机活动_的思考_陈胜
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纸飞机是一种很常见的玩具飞机,深受儿童喜欢。
然而面对常见的纸飞机比赛或者活动,学生们发现了一些问题:为什么每次挑选纸飞机参赛选手时,老师总会挑选力气大的?在比赛时,每个人的力气都不一样大,每个人投射的角度都不一样,这样对于比赛结果而言公平吗?结合STEM 教育理念,在中国科协“做中学”科学教育改革实验项目教学中心(东南大学)和玄武区科学教研组的指导下,我带着孩子们对纸飞机比赛所产生的疑惑,为上海奉贤区STEM 科学教育考察团开设了一节主题为“做一架纸飞机”的活动课,探索STEM 教育理念在纸飞机活动中的具体实践方法。
一、借助工具:让活动从不公平走向公平
在学校活动中,纸飞机比赛是一种常见的科技活动,学生喜欢,也很容易操作,有比留空时间和距离长短两种赛事。
就拿比距离长短来说,我们不难发现,影响纸飞机飞行距离的因素有投掷力量的大小、飞机发射的角度、纸张的材质、天气情况等。
对于学生活动而言,使用发射器会带来很多附带的问题,例如如何安全、正确操作发射器?使用发射器时,纸飞机应该放在什么位置?使用发射器弹射纸飞机时,操作步骤应该是什么样的?这些都需要在学生完成一架飞机制作以后,结合教师的演示再进行尝试体验,通过这样的方式熟悉对发射器的使用,这就相当于产品使用说明的解读与试运行。
二、科学探究:让活动从趣味性走向科学性
使用发射器取代人力发射纸飞机,很大程度上增大了学生对活动的兴趣,尤其是对发射器的使用。
纸飞机活动的目的不是要制造一架飞得最远或最高的飞机,而是这个探索的过程,带给孩子们探究的理念和科学的方法。
为此,我将整个活动分解为两个主题:纸飞机投掷赛(本主题环节主要是组织学生开展纸飞机投掷比赛,分析纸飞机制作与飞行等相关因素,从而分析得出纸飞机投掷赛公平的做法);做一架纸飞机(本主题环节,主要是通过学生尝试设计、汇报、制作、试飞、分析等环节,做一架适合固定发射器的纸飞机,在制作的过程中控制相关因素及成本,以达到理想的投射距离)。
活动中,学生分析了解纸飞机的原理与结构,并把相关知识与自己的制作相结合,对纸飞机保持兴趣的同时,也在以探究的方式,对纸飞机活动所遇到的问题进行解决方案的寻求。
三、技术支持:让纸飞机飞的越来越远
在活动中,每一个小组都扮演了纸飞机制作工厂的角色。
从工厂生产的角度,每个步骤都是技术的体现。
在第二个活动中,学生在制作纸飞机前面临这些问题:每架飞机要用满一整张A4纸,怎样让纸飞机能够发射的更远?如何设计与制作飞机?结构如何?需要用到什么工具?先做哪一步?对以上问题的思考能够培养学生的技术素养。
在这个环节中,学生要经过不断的设计、制作与尝试,从而发现问题,再有针对性的改进飞机,使飞机越来越适合发射器,从而被发射的更远且不被损坏。
四、工程引领:让纸飞机从平面走向立体
在活动中,学生要能够根据要求设计出纸飞机制作的方案,绘
制或写出纸飞机的设计图或者折法,并尝试根据自己的设计做出一架相应的纸飞机。
通过尝试与改进,不断使设计出的纸飞机在完好无损的情况下被发射的更远。
在设计与制作的环节中,可以选择折叠或剪贴的方式(如果选择剪贴的方式则用少量胶带粘合,避免增重)。
但要注意每一架飞机需用一整张A4纸,从工程预算上对材料进行限制,这样可以培养学生对材料的节约意识、对工程制图与施工、产品安全以及性能测试重要性的感知。
五、数学辅助:让活动变得精确、精细、精准
整个活动看似与数学方面联系不大,但STEM 教育理念中,数学素养指学生在发现、表达、解释和解决多种情境下的数学问题时进行分析、推断和有效交流思想的能力。
“做飞机”活动中数学作为一种辅助工具,体现在学生记录测试数据、求平均值以及分析数据等过程中。
这不仅培养了学生的数学素养,还加深了学生对科学概念和科学探究的理解,促进了工程问题的解决。
六、难点突破:联系实际让活动由难而易
1.局部与整体的关系:在一次又一次做纸飞机、测试纸飞机、分析改进及再测试的过程中,学生始终会把问题放在容易出现的飞机尾翼部分。
因为每次测试,飞机的尾翼部位都会受到不同程度的损坏。
当然,学生们都知道是弹射器的威力很大的原因,受力点几乎都会有损坏。
甚至损坏严重的,飞机直接会被打烂。
有些尾翼坚固的,则会飞出一段距离,但尾翼依然有损坏。
从现象上看五年级的学生很难把重点放在飞机的整个机身上。
然而在真实的情境中,一旦飞机尾部出现问题,整个飞机也将出现问题,这个道理学生是明白的。
在与现实情况结合分析后,学生们能够把飞机的整体机身进行加固。
2.局部逆向模拟:对于五年级的学生而言,对“做一架纸飞机”的理解,大部分学生都停留在固有的思维———折叠,把飞机的机身固化成传统的纸飞机模样来进行制作。
然而这样的飞机,在威力很大的发射器上,必定会受到严重的创伤。
到底怎样加固,飞机的机身才不会有损坏呢?在这个问题上,我们采用了局部逆向模拟的实验办法:请学生用一张平铺的A4纸作为飞机的机身,把机身的一端朝下对着桌子,用手掌作为发射器,给机身一个冲击力,怎样做才可以让机身承受住手掌给的冲击力呢?把机身单独抽出来模拟,让学生对要研究的对象更有针对性的进行思考与分析,这样学生很容易想到用折或者卷的方法,折的越紧密、卷的越紧密、结构越紧密时,机身抵抗手掌冲击力的强度越大。
借助这个局部逆向模拟实验,学生很容易想到把飞机的机身用卷和折的方法,使其结构紧密,就可以抵抗弹射器的冲击力了。
整个活动中,STEM 教给学生的是一个科学的探究过程,一个创新与实现的过程,它不只是注重最终的结果,虽然飞得远的确是一项重要的指标,我们更需要考察的是学生整个活动中参与的过程,包括计划、实施、数据、展示、团队、创新等等各个方面的能力与素养。
STEM教育理念下
“纸飞机活动”的思考陈
胜
(南京理工大学实验小学,
江苏省210014)摘要:STEM教育理念盛行的当下,学生活动的内涵在不断丰富化与提升化。
然而在中小学常见的纸飞机赛事活动中,又有哪些操作
环节和理念与STEM教育理念相吻合呢?笔者尝试在组织小学五年级学生开展纸飞机活动后,结合STEM教育理念进行了相关分析与思考,形成了具体的实践方法。
关键词:纸飞机;STEM;局部与整体;逆向模拟中图分类号:G623.6文献标识码:A文章编号:1006-3315(2016)07-055-001
课堂经纬
总第860期
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DOI:10.16728/ki.kxdz.2016.07.050。