STEM教學探究房屋結構關系

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一、項目目標

通過交流討論設計圖紙，完成房屋搭建任務，從而讓學生更了解工程與結構方面的內容；在任務中依據限制因素尋求解決辦法，不斷完善紙牌屋搭建及承重設計的多種方法，建立反思與改進的思維模式；通過限制條件的有無，認識到實際生活中解決問題只能是依據實際情況分析，尋求次優解。

二、任務設計

一是，各小組成員在組長的帶領下，根據活動方案，分組開展探究活動，理清任務目標。二是，活動過程中學生以照片、記錄本的形式記錄下初步設計與每次修改思路和修改圖。三是，辦一個小型展覽，向全校師生、家長展示活動成果。四是，每組依據記錄本和各自心得，提煉出重要部分，形成文章，打印附在stem專欄。

三、探究過程

（一）了解任務背景及明確任務目標

宣讀任務：每個小組一副紙牌，只能使用紙牌一種材料，搭建一個至少30厘米高的房屋模型。意在鼓勵孩子科學認識建筑結構，讓其認識到房屋的受力性、結構性、美觀性等。

（二）自主探究，設計思路

鼓勵學生多途徑收集資料，在小組范圍內交流想法，擬定思路后在設計圖上畫出房屋基本結構及主要受力結構裝置。

（三）開展實際活動，搭建模型

依據設計圖搭建，并根據實際情況可修改方案。觀察制作情況。教師引導部分設計明顯錯誤的小組，記錄有代表性的小組序號，并記下其最大亮點。引導問題：紙牌怎樣使用有要求嗎？能不能折疊、撕開、打孔等操作？可不可以使用膠水？可以使用多少張紙牌？越少越好還是用完好？

（四）整理分析，得出要點

學生分享制作過程，記錄下自己小組沒做到的地方，并提出自己不理解的地方。邀請有代表性的小組進行展示，說一說設計的思路和制作過程。教師應總結提煉出學生匯報亮點，如材料的創新使用，能不能使用膠水等。反思房屋結構，收集解決辦法，提出猜想。

（五）新問題產生，依據要點提出解決方案

使用一副紙牌以及熱熔膠槍制作出高度至少為30厘米的房子，并且能承受一本約400頁的書的重量不倒塌。學生分析問題，發現變化因素（材料、任務），分析評價標準，（見后文）確立思路。根據任務，考驗學生在有限制條件的情況下重新看待問題的能力。提出創意方案，交流想法，小組內設計圖紙。

（六）修改設計圖，實際搭建

學生開始制作，不斷修改計劃并記錄。教師要強調膠槍的安全使用。教師協助學生修改設計，提醒記錄下修改的過程。這一過程中教師應鼓勵每個人大膽說出設計依據，不管是成熟或者不成熟。

（七）測試結果，交流分享

給每個小組幾分鐘的時間介紹制作過程，并適時提問。其余小組也可自由提問。教師總結亮點（或引導學生說出亮點）。全班交流意見，系統分析任務及依據。

（八）得出結論，提煉要點

房屋或建筑結構的基本知識，選取代表性作品進行提問引導。房屋是否合理？依據是什么？不同位置的紙牌分別承擔房屋的什么功能？房屋是盡量高一些還是低一些好？認識房屋各個結構的不同作用，從做中學，再拓展到生活中去。

四、拓展延伸

部分孩子對房屋的結構開始質疑時，可適當引出房屋的物理受力關系，通過分析各個方向的受力作用，最終歸結到房屋結構的牢固性上。給學生看一副實際的房屋設計圖，并鼓勵孩子對其作出合理猜想，鼓勵其課后查閱真正的房屋設計圖，讓學生了解到更多的設計細節和房屋結構關系。

五、活動總結

（一）學習成果

第一，學生通過小組合作，通過設計、修改、制作，設計新情況，再次修改、制作，得到兩個簡易房屋模型。在這兩個房屋模型里面，學生得到的不僅僅是動手能力的提高，更是對房屋模型結構有了一個更為清晰的認知。第二，通過對結構及受力關系的分析，以及承載重物的數量關系分析，學生綜合應用到了數學、物理學、科學、工程學等方面的知識。第三，在修改前后過程中，學生學會了一些基本的科學研究方法，如觀察分析、對比、控制變量、合作討論、及時記錄等等。

（二）評價機制

評價機制多種，包括了具有一定創新的評價機制量表，學生可從中得知各個細節影響程度。同時，貫穿整個過程的小組合作模式，讓學生可以不斷自評、小組互評及全班互評，不斷反思是否完成了目標，更快去發現自己的問題并修正，取長補短，合作共進。評價標準：

（三）后續影響及反思

在本活動以后，很大一部分學生開始對結構感興趣，這促使他們更深層次地去了解各種各樣的結構；同時由于對受力關系分析的好奇，部分孩子課后自行去了解物理力學知識；在小組合作中，扮演領頭羊角色的學生也鍛煉了領導能力。

作者：鄒苗 單位：四川師范大學附屬上東小學