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发布时间:2021-08-29
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  【摘 要】本案例基于STEM教育理念的引领,借助重力这一科学前概念,让学生利用已有的数学知识以及一定的技术支持认识并寻找物体的重心。通过层层递进的问题,让学生认识到物体重心的位置特点,并做到面对不同的问题能够选择最适合的方法解决问题的能力。
   【关键词】小学科学;STEM;教学案例
   STEM教育是近几年最热门的新教育方式,它的到来促进了我国小学科学课堂的大变革。它的教育特点是:融合科学、技术、工程和数学四个领域;以工程设计为主导;借助已学或现学的各科知识与技能解决相应问题的探究实践活动,为学生整体的认识这个世界提供机会。
   为了使STEM理念能有效融入小学科学课堂,我们教师的课堂教学策略也需要发生相应的改变。《找重心》这节课以寻找各种图形的重心为问题主线,借助重力这个科学前概念,通过数学几何图形的知识和一定技术支撑的学习和整合,最终利用多种方法找到规则与不规则图形的重心位置。在STEM理念引领下的科学活动中,学生不仅掌握了科学知识,更重要的是获得综合运用知识解决问题的能力。
   【教学过程】
   教学片段一:魔术导入,认识重心
   1.糖盒魔术
   师:为什么圆形糖盒能稳稳立在斜坡上呢?只要你认真学完这堂课的内容,你就能解释其中的奥秘了。
   2.了解重心
   师:苹果向地面下落;树叶落到地面上;高处的水往低处流;抛高的物体落回地面。为什么会出现这些现象?
   生:因为地球有吸引力。
   师:由于地球的吸引而使物体受到竖直向下的力叫作重力。
   师:铅笔受到重力作用吗?手中的铅笔一松手会怎样?小组内尝试用一根手指顶铅笔,使它不往下掉。
   师:铅笔保持平衡时手指顶住的位置会受到竖直向下的重力和手指顶住的力,这两个力同时作用在这个位置上,一个往上一个往下,使它保持平衡了。我们把能使物体保持平衡的这个位置称之为“重心”。一个物体只有一个重心。
   教学片段二:多种方法,寻找重心
   1.找规则物体的重心
   师:老师给每一组都准备了一张纸板,你能想办法找出它的重心在哪里吗?
   生:用画对角线的方法找到長方形纸板的重心。
   师:为什么想到用画线的方法找它的重心呢?
   生:猜测长方形的重心就在它的中心,画对角线就能找到它的中心点了。
   生:我们组用对折的方法找到了圆形的重心。
   师:为什么对折就可以找到圆形的重心呢?
   生:因为对折两次后的交叉点就是这圆形的圆心,也就是它的重心点。
   生:我们组是用量的方法,同样找到了正方形的重心。
   师:为什么用画、折、量的方法找到了这些纸板的重心?
   生:因为它们都是规则图形,它们的重心正好就在中心点的位置。
   师:除了这些方法,还有没有其他方法找到纸板重心的?
   生:我们组是直接拿铅笔顶的,能用铅笔顶住不掉下来的位置就是这三角形的重心点。
   2.找不规则物体的重心
   师:形状规则的纸板重心都找到了,形状不规则的你们能够找到它的重心在哪里吗?
   生:用顶的方法可以找到它的重心。
   师:顶可以,不过还需要试顶好多次呢。还有其他方法吗?画、折能找到它的重心吗?
   生:不能,形状不规则,这些方法找不到它的重心。
   师:所有小组都用顶的方法找到纸板的重心了吗?
   生:L形纸板没有找到重心。
   师:有没有方法能把所有的纸板重心都找到,而且比顶更准确的呢?
   (观看教学视频,介绍悬挂法)
   师:现在就请同学们用悬挂法找出你们组不规则图形的重心位置吧!
   师:用悬挂法都找到重心了吗?L形纸板找到了吗?
   生:原来有些物体的重心不在物体上。
   师:这么多找重心的方法,你们最喜欢哪种?
   师:每种方法都有它的好处,也都有它的弊端,我们应该
  学会根据不同的情况,采用相应的最适合最方便的方法来解决问题。
   教学片段三:重心位置与其稳定性
   1.揭示糖盒的秘密
   师:这个形状规则的糖盒,它的重心应该在哪里?第一次放在斜坡上怎么样了?第二次呢?其实第一次和第二次老师拿了两个糖盒,它们外表一样,区别就在里面,第一次的糖盒是空的,第二次的糖盒里面放有重物。
   师:为什么放有重物的糖盒能稳稳的立在斜坡上呢?
   师:一个物体重心位置会影响这个物体的稳定性,重心偏下,物体更稳定。
   师:你在生活中有没有见过类似的使重心偏下,让物体更稳定的例子?
   2.竹签陀螺
   师:老师给大家带来一个小玩具:竹签陀螺,你能尝试将竹签陀螺立于手指上吗?(不成功)
   师:要使竹签陀螺立在手指上,也就是要它变得更稳定可以怎么办?想想刚刚的糖盒是怎么变得更稳定的?
   生:想办法让它的重心下移。
   师:老师再提供两个橡胶塞,再次尝试。(成功)
   师:为什么在下面加上橡胶塞后,就能稳稳的立于手指上了呢?
   生:重心下移可以使物体更平稳。
   【教学评析】
   1.借助STEM实践活动,培养学生综合素养
   STEM学习活动,重探究,更重动手实践,在活动中,教师既要保证探究的有效性,还要兼顾学生实践能力的发展。在课前学生对“重心”的概念是很模糊的,课堂伊始,学生由寻找铅笔的重心的方法,借助一定的数学几何知识顺理成章的找到了规则图形的重心;面对不规则图形这个新问题也能想到借助规则图形中“顶”的方法多尝试几次来寻找;竹签陀螺几乎不可能立在指尖,由糖盒的魔术得到启发,在两脚处加上两个重物竹签不仅稳稳的站住,还能自由的转动起来。利用已有的数学知识、刚学的新方法、刚立的新概念来灵活应对面临的新问题,在这样的STEM课堂中,学生边学边用,“学以致用”的需求得到很好的满足,很大程度上激发了学生对探究更高层次知识的兴趣以及综合运用知识的能力。
   2.依据STEM教育理念,重建科学课堂结构
   新课程改革以来,以学生为主体的探究式学习方式越来越被追捧,课堂中教师任何的一个知识的灌输都会被批判为过时的填鸭式教育方式。STEM教育理念更是倡导以学生为中心的主动探究活动,不过,在STEM活动中却存在着很多的“灌输”。
   完整的STEM教育活动应该包括聚焦问题、前期研究、设计制作、修改完善、展示评价、拓展提升等环节,,其中“前期研究”其实就是一种“灌输”,包括知识的灌输、技术的灌输等等。《找重心》这节课最重要的一个知识灌输就是“重心”一词,重心,在物理学上是指在重力场中,物体处于任何方位时所有各组成支点的重力的合力都通过的那一点。这对小学生而言无疑太过于抽象,笔者从生活现象出发,飘落的树叶、掉落的苹果、飞流直下的瀑布,提取学生脑中已有的科学前概念——重力,再由手托铅笔寻找平衡点的游戏,让学生体会到这个点就是这支铅笔的近似重心,从而揭示重心的概念。这种借助学生已有经验的基础上,将知识进行类比、分类、归纳、推理,寻找它们之间的规律和联系,形成新的科学概念。学生在建构科学概念的过程中,探究能力、实践能力和创新能力等都将得到应有的发展。在STEM理念引领下的课堂,科学概念的建构过程是有序且有层次的,对学生探究能力、实践能力和创新能力的培养都有很大的影响。
   【参考文献】
   [1]张勇.透视课例,厘清关系——浅谈小学科学概念的教学[J].新教师,2015,(06)

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