“火车是如何转弯的”课程以“基于展厅资源，引导学生自主探究，提升学生科学素养”为宗旨，以“火车车轮结构与轨道转弯功能研究”为主线，借鉴《义务教育小学科学课程标准（2022年版）》中针对5-6年级必做探究实践活动“观察轮轴在生产生活中的应用”的要求，聚焦“火车轮对为什么里大外小”问题，引导相应学龄段学生开展实验探究进行验证，带领学生深入“铁路背后的科学”，激发探索精神，发展科技创新能力。

教学过程

阶段1.课前引入

阶段目标 提出问题，引入主题

学情分析及教学策略 学生容易对有些熟悉但又不太确定的问题产生浓厚的兴趣，辅导教师可通过提问，将学生的注意力转移到教学内容上。

教学活动脚本 在“火车是如何转弯的”课程开始之初，辅导教师提问：“火车有方向盘吗？汽车是靠操纵方向盘实现转弯，轮船和飞机利用舵转弯，那火车如何实现转弯呢？”通过一系列提问引发学生思考，在一问一答过程中激发学生的好奇心。

阶段2.创设体验环境

阶段目标 利用生活中的跑道为学生创设熟悉的现实情境，引导学生将已有知识与生活经验相联系，为下一环节引出车轮踏面形状影响火车转弯内容作好铺垫。

设计意图 创设体验环境，让学生能从真实情境中获得启发，从对跑道真实情境的理解迁移到对火车转弯可能原因的猜想。

学情分析及教学策略 当所探究问题与个人的现实生活、行为习惯相关联时，会激发学生思考和解决科学问题的兴趣，但仅通过思考和推理有时并不能完成探究性思维的过程。因此，辅导教师在这一环节创设了跑道这一真实的环境，进一步激发学生探究的兴趣。

教学活动脚本 辅导教师提前在博物馆室外展厅画好起跑线（无论哪条跑道，起跑线均为水平线），让学生选择跑道，学生均倾向于选择最内侧的跑道，认为内侧跑道距离会短一些。辅导教师利用提问进行引导：“为了确保公平，大家认为应该如何划起跑线？”学生回答：“不同跑道不能在同一条起跑线上，应该按照跑道跑圈距离确定起跑线的位置。”随后，辅导教师可自然地将学生的注意力引导至火车转弯过程中也存在类似问题：“火车的起跑线是一样的吗？它是如何实现转弯的呢？”

阶段3.观察火车轮对

阶段目标 通过参观，了解火车车轮的形状结构，分析车轮哪些结构可能会对火车转弯产生影响？

设计意图 通过观察让学生了解火车车轮踏面对火车转弯的影响。

学情分析及教学策略 学生对火车车轮有一定的前概念，比如火车车轮与其他交通工具的车轮质地不同，火车车轮比较大，火车车轮中间有1根轴，火车车轮踏面不一样等，但通常不能准确将思路引至火车车轮形状对火车转弯的影响上，通过设计“找”“做”“问”三部曲，让学生自主寻找探究主题，找到车轮的哪些结构会影响火车转弯。

教学活动脚本 博物馆展品是开展基于实践的探究式学习最合适的教育载体之一。博物馆教育不同于学校教育最大的特点是博物馆的情景式教学方式，因此，最大限度利用好博物馆内模型、展品或文物具有重要意义，尤其是博物馆特有的展品，更能体现博物馆教育活动的可辨识度。在课程中设计了参观环节，通过在真实情景中“找”“做”“问”提升学生的学习体验。①找。找到与火车转弯相关的展品（火车轮对）。②做。通过观察，聆听辅导教师讲解，动手触摸实物，动脑思考，提升学习效果。③问。通过教师与学生的互动问答，讨论与轮对相关的科学知识，加深理解。

阶段4.提出假设

阶段目标 通过参观，了解火车车轮的形状结构，要求学生能从观察到的现象中抽取、识别、确定火车可以转弯的假设。

设计意图 假设的提出源于学生的知识储备及对日常事务的细致观察和思考，在科学探究环节，要把学生提出的各种假设聚焦在能通过科学研究（实验）解答的部分。

学情分析及教学策略 该阶段学生提出的假设是基于前概念提出的，一开始学生可能并不知道能提出什么可探究的假设，辅导教师可将学生进行分组，并给出相应的提示。

教学活动脚本 ①提出假设。抛出“火车车轮哪些结构特征会对火车转弯产生影响？”这一问题，运用头脑风暴法开展小组讨论，提出不同的假设。②分析问题。将提出的假设进行分类，比如“火车转弯是因为车轮上的车轴”“火车转弯是因为火车车轮踏面的形状”等。③确定可探究的假设。通过分析法帮助学生筛选出可继续探究的假设，并解释不能用作科学探究的假设是出于什么考虑，比如“火车车轴的存在是为了负担车辆重量，并传递各方向的动、静载荷，与火车转弯并无直接关系”。根据火车转弯时车轮踏面与钢轨直接接触这一现象分析讨论确定“火车车轮踏面的形状可能会对火车转弯产生影响”这一假设。

此课程荣获2021年度“北京地区博物馆优秀教育活动”，并入选全国科普教育基地科技学堂慕课资源。