今天將分享只需要一張A4紙就能完成的“紙飛機”主題STEM活動,在短暫的時間里讓學生的STEM水平得到全面的提升。
當我們還是孩子的時候,自娛自樂的活動中少不了飛紙飛機,小伙伴們折疊出各式各樣的紙飛機,比比誰的飛機在空中飛得最久、飛得最遠。
紙飛機的門道也很多,有的紙飛機幾步就能疊出來,而有的卻要幾十步才完工,有的紙飛機的翅膀?qū)挻螅械募堬w機身材修長。
還有不少孩子飛前在紙飛機機頭上哈一口氣,希望這樣能注入“仙氣”,讓飛行時間更長——然而專家告訴我們這只是圖個吉利。
著名教育家皮亞杰認為,兒童游戲是一種積極的、主動的建構(gòu)。在紙飛機游戲中,孩子們嘗試各種方法讓自己的飛機飛得更遠,本身就是工程思維的建構(gòu)過程。我們只需稍加引導,就能將紙飛機游戲轉(zhuǎn)變?yōu)镾TEM課程。而引導的關鍵點,就在于將紙飛機活動與現(xiàn)實的工程設計聯(lián)系起來。
《科學與工程在課堂中的整合》就介紹了一個“紙飛機”的課程案例。該課程案例面向?qū)ο笫切W生。在項目中,學生們將運用科學知識去建立工作模型,在設計和測試工作模型的過程中,學生們努力去理解并掌握科學與工程技術的基本原理。
教學技巧
為了讓紙飛機活動與現(xiàn)實工程設計聯(lián)系起來,課程引入了《工程協(xié)議》活動。工程協(xié)議類似教師講課的講義,指導學生進行各種項目的建造,工程協(xié)議具備普適性,多種項目都可以使用。
工程協(xié)議分為說明書、技術指標、資源三個部分。并詳細說明了需要遵循的時間表和報告標準。下面是紙飛機活動的工程協(xié)議:
在教學的過程中,教師將“紙飛機活動的科學與工程”的工程協(xié)議法案放給學生閱讀。向?qū)W生說明講義的每個部分模仿的分別是流程的哪些步驟,并給學生分發(fā)制作飛機所需要的材料。《工程協(xié)議》包括背景、需求、設計綱要和技術參數(shù),提出資源和時間要求。工程協(xié)議的格式應用了系統(tǒng)的工程原理,并與工業(yè)上的產(chǎn)業(yè)研發(fā)流程緊密對應。之后教師引導學生對課堂項目與現(xiàn)實世界之間的聯(lián)系進行討論,工程協(xié)議相當于兩者之間的橋梁,使項目更具有真實性。
課程活動
課程由“各種物體如何飛行”引入。先請學生進行討論,關于飛行我們都知道什么,討論過程中會引出各種物體如何飛行這個問題。此過程中,教師帶領學生一起了解自然界和生活中各種會飛的物體,如鴿子、飛機、蜜蜂、宇航員、翼裝飛行者等。想一想,這些會飛的東西有什么相似和不同。
接著,教師將《工程協(xié)議》引入課程。教師發(fā)放飛行距離的設計原型講義,向?qū)W生說明講義的每個部分模仿的分別是流程的哪些步驟,并給學生分發(fā)制作飛機所需要的材料。
拿到材料后,學生開始制作飛機并進行測試。在設計與制作時,學生們可以選擇折疊或剪貼的方式(剪貼時可用少量膠帶粘合)。 注意資源限制,每架飛機所用材料不超過一張A4 紙,從工程預算上對材料進行限制,從而培養(yǎng)對材料的節(jié)約、對工程制圖與施工的感知。
在學生開始制作十到二十分鐘后,教師可以打斷學生的制作,與學生討論為什么紙飛機能夠飛得起來。認識飛機飛行所受的四個力。
在課堂中,我們可以讓學生思考這些力的來源,用什么方法可以增加或減少這些力,并用表格記錄下來。這個過程加深了學生對科學概念和科學探究的理解,促進工程問題的解決。
一系列討論結(jié)束后,學生再次對自己的飛機原型進行設計和測試,如果討論進行得好,學生在繼續(xù)設計和測試飛機時,就會應用大量新學到的科學概念進行溝通。如改變飛機頭部形狀減少阻力,或改變飛機機翼形狀增加升力等。
學生完成了紙飛機的設計后,開展進行性能測試。測試的時間最好安排在制作飛機的第二天,因為很多學生在回家后還會繼續(xù)自己的設計和測試過程。測試地點需要選擇教室、大廳和餐廳等面積足夠大且沒有障礙物的室內(nèi)場所,這樣可以讓多名學生同時測試自己的飛機(在自己的飛機上寫名字),在室外測試飛機并不是一個好的選擇,因為即使有微風也會影響測試結(jié)果。除了教師和學生之外,有條件的情況下也可以請家長一起參與。
在測試過程中,教師應避免將測試簡單地變?yōu)檫M行飛行距離或飛行時間的比賽,而是應該請學生注重記錄各種設計變化對飛行動作的影響,所有飛行距離達到10米的飛機都是獲勝者。紙飛機活動不是為了制造一架飛得最遠或最高的飛機,而是在探索的過程中,讓學生們體會探究理念和科學方法。
課程評價
項目評價分為評估標準和科學標準兩部分。我們可以用下面這張表格評估學生的制作紙飛機的飛行性能。
除了關注紙飛機本身的工程設計之外,我們還要關注學生在活動中形成的紙面報告材料,這張表格可以幫助你評價學生的報告水平。
本課程最后一部分是項目成果,紙飛機這樣的項目活動通過設計原型的方法讓學生積極主動地投入學習,這種實踐性強、以探究問題為導向的項目能使學生聚焦于研究那些科學家和工程師遇到的類似問題,對學生的創(chuàng)新型實踐大有益處。
在整個STEM活動中,學生體會到的是科學探究與實現(xiàn)的過程,而不僅僅注重飛機最終飛了多遠或飛了多久, 我們更需要重視的是學生參與活動中,在做計劃、實施、收集分析數(shù)據(jù)、展示、團隊協(xié)作等各方面的能力。
希望我們的這堂課程能夠?qū)處煹慕虒W提供參考。