邮发代码:82-418   刊号:ISSN1671-4350   定价:16.00

[追踪]“科技馆活动进校园”项目案例:科学有“为”,省力有“道”

文_范向花 史 晓/吉林省科技馆

2022-05/总第314期

阅读数16

“科学有‘为’,省力有‘道’”项目以“省力”为主题,以“汲水工具发展史”为主线,综合利用科技馆“中国古代科技”展厅的教学资源,对接《小学科学课程标准》5—6年级“技术与工程”领域相关教学内容,采用STEM教学理念,基于项目的PBL学习、情境教学等教学方法,运用模型制作、对比实验、趣味游戏等多种活动形式,通过模型的绘制与拼搭,探索省力取水规律,将科学知识与科学方法更好地融合,激发了学生的创新思维,培养了学生的创造能力。

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尝试取水


教学目标

科学知识

认识杠杆、轮等常见的机械结构;了解杠杆、轮轴如何省力;理解机械是依据科学原理设计、制造的物品。

科学探究

能从省力取水实验中获取科学知识,能通过绘图表达自己的构想并将创意转化为模型或实物,可通过单一变量实验获取事物信息,运用分析、比较、推理、概括等方法得出结论,能与他人交流探究结果及观点。

科学态度

产生对事物结构、功能进行科学探究的兴趣;运用批判性思维大胆质疑,善于从不同角度思考问题,追求创新;实事求是,不断修正和完善自己的观点;综合小组成员意见,形成集体观点。

科学、技术、社会与环境

了解科学知识在日常生活中的应用,认识到社会需求是推动科学技术发展的动力。

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游戏中学科学


教学过程

阶段1:创设情境,绘制符合要求的取水装置草图

设置情境 老翁用瓮从河里取水浇灌田地,需要帮助老翁制作取水工具。

教师活动 提出要求:使用提供的道具制作取水工具;取水工具要坚固耐用;取水工具要有省力效果(1瓮水的质量=2块木方的质量,要用1块木方提起2块木方);桌面上5厘米为“水面”,装水的容器必须可以下到“水面”以下;将设计图纸画到学习单指定位置。学生分享后,教师向学生分享子贡帮助老翁制作取水工具的方法:“凿木为机,后重前轻,掣水若抽,数如沃汤”。

学生活动 小组交流、讨论,分享设计创意,介绍图纸,讲述取水工具使用原理。

阶段2:以任务为导向,拼搭模型,改进模型,在实践中找到规律

设置情境 逢大旱,老翁浇灌田地需要的水量增加,请帮助老翁制作更省力的取水工具。

教师活动 提出要求:其他条件不变,改进后的取水工具达到省力效果(用1块木方提起3块木方);对学生表现进行总结,给予肯定或鼓励。点明各种工具从无到有、从简单到复杂都不是某一个人的成绩,而是很多人共同智慧的结晶,各个地区的人相互交流,使其传播发展,工具经历“制作—使用—改造—再制作”的过程,不断取长补短使工具变得更加实用。组织学生进行拔河游戏,在游戏中找到胜利的秘密。

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借化直为圆思想,从桔槔转为辘轳

学生活动 小组讨论改进取水工具的方法;绘制改进后的图纸;按照图纸改进提水装置并尝试提水。对比2次设计图纸,找到不同之处,经过多次实验得出结论:取水工具两端悬挂物体质量与取水杆两端长度成反比。进行总结交流,分享各小组取水工具的设计思路,在尝试取水、改进取水工具的过程中遇到了哪些困难及解决方法。按小组进行拔河游戏,找出胜利的秘密在于2段绳子与竖杆连接点高度不同。

阶段3 了解汲水工具发展史,从生活中的其他方面得到解决问题的启示

设置情境 展示子贡设计的取水工具——桔槔,对比古代桔槔与学生制作模型的差异。讲述桔槔是古代水车发明的先驱,中国古代使用工具提水比西方国家早了近300年。

提出问题 将桔槔设置在距离小河1米处,用桔槔帮助老翁从河里取水。

操作并思考 ①若想用1木方提起3木方,桔槔杆最短长度为多少?取水需要走多远?②若想用1木方提起5木方,桔槔杆最短长度为多少?取水需要走多远?③若想用1木方提起10木方……

教师活动 通过使用桔槔解决实际问题,引导学生发现桔槔在实际生产应用中的不足之处。引发学生思考:如何改进桔槔,才能更加符合生活实际;组织学生带着问题参观展厅,引导学生通过观察古代人的其他发明,找到解决问题的办法。①思路引导,从凿井碓架模型和天车模型的对比,可将直线运动变成围绕一点的圆周运动,大大节省了距离。②组织学生体验展品辘轳,讲解辘轳的由来、构成、使用方法及普及应用,组织学生通过体验发现辘轳的优点,即相较于桔槔,取等量的水辘轳更省距离,并且辘轳还能取更深处的水;但是辘轳也存在缺点,相比桔槔不够省力,引导学生思考,如何改进辘轳才能更省力?

学生活动 参观展厅,找到相关展品,类比思考,找到相同点;体验辘轳提水,找到改进辘轳使其更省力的方法,并交流体验。

阶段4: 活动总结,让学生感受活动过程中体现的科学家精神,并开展学生自评互评

 通过本次活动,同学们有哪些感想?活动中自己或者小组成员作为一名小小科学家表现得怎么样?有什么优点或需要改进的地方?设计、制作、改良、发展汲水工具的过程是科学家工作的缩影,活动中,无论是小组成员齐心协力共同商议还是与其他小组一起交流分享,都是科研过程的必要环节,观察、思考、交流、实践、合作是科学家走向成功的必经之路。


项目亮点

本次活动突出学生的主体地位,辅导员负责引导和辅助,每一个结论的得出都是基于学生操作体验的真实感受,突出直接经验的获取,让学生体验科学家进行科学研究的过程,更好地领悟科学家精神。

内容上,本活动对接课标,结合展品,与传统学校教育“合而不同”,引导学生像科学家一样探究,使学生认识到工程技术的需求来源于生活,工具在实际生活中起到很重要的作用,可以解决生活中的实际问题。

本次活动融入了中国古代科技史,让学生在科学实践过程中不仅能了解到中国古代汲水工具发展史,也能体会到中国古代劳动人民对科技发展的推动与贡献,达到人文教育与科技教育的统一,坚定学生的文化自信。


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