邮发代码:82-418   刊号:ISSN1671-4350   定价:12.00

[追踪]“科技馆活动进校园”项目案例:陆战之王

徐 倩 何 垒/重庆科技馆

2019-01/总第274期

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全息投影技术也称虚拟成像技术,3D全息投影是将三维画面悬浮在实景的半空中成像,营造亦幻亦真的氛围,效果奇特。本教案以自制3D全息投影为主题,以现代大型舞台剧及G20峰会使用的全息光影技术和“纳米王子——足球烯”展项为切入点,运用STEAM教育理念,通过科学知识探究、数学几何建模、工程统筹思维、艺术审美提升,并结合中小学课程标准针对不同年级受众群体进行分类教学,培养学生的科学探究精神,提升学生的综合实践能力,是加强馆校结合活动的一次有益尝试。

“陆战之王”项目依托重庆科技馆馆校结合综合实践活动平台,是以国防科技展厅特色展品坦克为抓手,以STEAM、基于实践的探究式学习为教育理念,以探究式学习、情景教学为主要教学方法,以动手制作、趣味实验、展品体验等为活动形式开展的系列课程,对接义务教育阶段小学科学课程标准,注重与学校教育的合而不同,激发学生对国防科学的兴趣,培养学生的科学思维,陪伴学生快乐成长。

设计思路

“陆战之王”项目主题逐级深入,结合“快乐成长好伙伴”的设计理念,以坦克为切入点开发了3门课程,以满足各个学段的分层目标及不同学段学生的知识基础和身心特点。3门课程采用不同的教育理念、教学模式、教学方法,以适应对应学段学生的认知水平与操作技能,最大限度地激发学生探究科学、实践创新的潜质。

系列课程介绍

坦克的新装(3—4年级)

“坦克的新装”课程针对国防科技展厅展项“坦克演示”和小学科学课程中的物质科学内容,以“坦克装甲及其新材料”为主题,采用5E教学模式,让学生在体验展品、探究实验等过程中了解坦克装甲新材料的性质及新材料在日常生活中的应用,培养学生的科学探究能力、科学思维方法及勇于探索的科学品质。

第1阶段:引入。通过参观体验国防科技展厅“坦克演示”展项,对坦克外形形成初步认知,创设情境,导入问题,凝练出探究主题——复合装甲中新材料(合金、防弹陶瓷)的特性。

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第2阶段:探究。教师导入问题——复合装甲材料为什么要采用合金、防弹陶瓷,它们有什么特性?学生结合已掌握的知识进行大胆猜想并交流分享。接下来,进行各种材料的硬度实验、强度实验和耐蚀实验,教师指导学生分组选择实验材料进行探究,并在活动手册相应位置填写实验记录。

第3阶段:解释。学生分享小组探究成果,总结合金、防弹陶瓷的特性——硬度大、强度高、耐腐蚀,作为装甲材料可增强坦克的防御能力。

第4阶段:拓展。帮助学生了解新材料在日常生活中的应用,如陶瓷刀具、合金门框等。

第5阶段:评价。教师引导学生完成综合实践活动评价表,评价包括参与合作态度、发现探索问题、实验探究态度3方面,帮助学生作出自我评价与调整。

钢铁路面(5—6年级)

“钢铁路面”课程针对国防科技展厅展项“坦克演示”“坦克趣闻”和小学科学课程中的物质科学内容,以“坦克采用履带行走的原因及坦克是如何行走的”为主题,采用5E教学模式,让学生在体验展品、探究实验、动手制作等过程中了解坦克履带的相关知识,培养学生的科学探究能力和综合实践能力。

第1阶段:引入。观看视频,提出问题——坦克为什么能轻松自如地在复杂的地形上行驶?仅靠履带坦克可以正常行驶吗?坦克为什么要用履带行走呢?引出探究主题“坦克为什么要采用履带行走及坦克是如何行走的”。

第2阶段:探究。①坦克采用履带行走的原因。学生制订方案并进行实验探究,提供的实验材料有海绵垫、气球、小桌子、尺子、橡皮泥、铅笔、矿泉水瓶、砝码等,要求所选的材料能够模拟坦克及坦克特殊的作战环境(草地、雪地、沙地等)。学生需要在活动手册相应位置填写实验记录。②坦克是如何行走的。学生以小组为单位体验展项“坦克趣闻”和“坦克演示”,将收集到的信息填写到活动手册上,并根据获得的信息选择材料制作坦克传动装置模型(履带和轮子),要求制作出的传动装置转动其中一个轮子使得所有轮子都可以转动,并进一步探究坦克使用履带行走的结构及原理。

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第3阶段:解释。学生分享小组探究及制作成果。探究实验让学生知道坦克采用履带行走的原因之一是增大与地面的接触面积从而减小压强,学生从中掌握压力、压强与受力面积的关系。动手制作让学生了解在动力的驱动下,坦克的主动轮通过链传动的方式驱动履带围绕主动轮、从动轮往复运动,从而带动坦克行走。

第4阶段:拓展。履带、链传动在生活中的应用,比如挖掘机、自行车链条等。

第5阶段:评价。教师引导学生完成综合实践活动评价表,评价包括参与合作态度、发现探索问题、收集处理信息态度、是否有成品4个方面的内容,帮助学生作出自我评价与调整。

坦克模型DIY(7—9年级)

“坦克模型DIY”课程针对国防科技展厅“坦克演示”“坦克趣闻”“矛与盾的较量”展项和初中科学课程标准中的“科学、技术、社会、环境”为教学内容,以“设计制作坦克模型”为主题,以STEAM为教学理念,以基于项目的学习为教学模式,让学生能够设计并制作坦克模型,培养学生的创新精神、科学探究能力和综合实践能力。

第1阶段:选定项目。通过情景教学法和角色扮演法快速切入本次活动的主题——制作坦克模型,并讨论其应该具备的性能:行走、转弯、穿越障碍物等。

第2阶段:制订计划。小组合作,分配角色,制订任务计划,参观体验展项,收集制作坦克模型的相关资料,如坦克外形、结构及功能。

第3阶段:活动探究及作品制作。小组内讨论探究坦克模型的外形设计、内部结构设计、传动设计及制作模型所需的材料、电路连接方案、材料预算方案等,方案完成后即可到教师处购买材料进行坦克模型制作。制作完成后小组内进行测试,如不符合要求,则需讨论原因,改进方案,改进制作。

第4阶段:成果交流。组织学生在沙盘模型上进行演习,每个小组选取1名代表分享演习及制作过程中遇到的问题和解决问题的方法。

第5阶段:反思评价。组织学生填写综合实践活动评价表,评价包括参与合作态度、发现探索问题能力、收集处理信息态度、是否有成品4个方面的内容,通过自我评价和同伴评价帮助学生总结优势及不足,吸取经验。

活动评价

课程结束后通过填写问卷的方式向学校教师进行课程满意度调查,包含课程的总体满意度、知识性、趣味性、课时是否达标及实施课程教师的亲和力5个方面。调查结果显示,学校教师对课程的教学模式、教学方法充分肯定,认为其灵活多样,注重学生体验,引导学生通过基于实物的体验和基于实践的探究,实现对直接经验的认知。

课程结束后,对学生进行课堂随访,反馈信息集中为:课程主题新颖且内容与小学物质科学密切相关,在学生已有理论基础之上拓展思维容量,参观体验展品,方便开展深度探究,综合运用动手实验、观察记录、小组讨论等多种活动形式,充分调动参与积极性。

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