打造未来的共享单车

丰泽区第四中心小学陈育恒

【主题内容分析】

本STEM课例主题是结合六年级教科版科学教材《工具和机械》单元最后一课《自行车上的简单机械》进行重新设计改编，通过任务驱动引导学生利用自己发现的问题及所学知识，综合性地改造一辆属于自己的“未来”共享单车。

通过本课的活动，可以评价学生运用所学到的有关简单机械原理的能力。每一个学生将分析自行车上的链条和齿轮两个机械结构，然后寻找自行车上更多的简单机械，最后集中探讨本单元所认识过的简单机械的种类和它们的作用，形成对简单机械的总体认识。在学完简单机械的认识后，本案例着重对学生身边的共享单车进行系统的调查，进行问题梳理及形成问题清单，最后在教师的引导下，设计并改造共享单车。

六年级学生对自行车已经很熟悉了，但真正深入去观察它的构造、研究运动原理、发现不足及改造还是头一次。因此，就会产生浓厚的研究兴趣，故本课例包含了以下四个活动流程：

引入问题与确定需求：研究自行车上的简单机械，提出改造计划

调查研究与学习支持：分组调查共享单车的特点及使用中存在的问题。

分析观点与建立模型：设计属于自己小组的“未来”共享单车

测试优化与解决问题：未来共享单车的部件展示、测试及评价

本节课意在有效地将科学、技术、工程、数学之间形成相互碰撞、相互支撑、相互补充、共同发展，把它们交织在一起，融合在一起，实现深层次的学习、理解性学习，培养学生各个方面的技能和认识。

【主题教学目标】

科学（S）

共享单车是许多简单机械组成的，可以拆除、组装与改进。

自行车运用了轮轴、斜面、杠杆等简单机械的原理，是应用广泛的交通工具。

技术（T）

在探究实验中，学生的动手能力、观察能力、交流合作能力都得到了锻炼与提升。

运用录播室进行多角度地交互式教学。

工程（E）

合作设计单车中的某一部件，并不断改进

学会绘制图纸、看懂其他小组绘制的图纸及方案

数学（M）

在探究活动过程中，学生通过观察测量数据

记录数据从而获得改进单车所需要的尺寸数据

成本的初步估算及控制。

【适用年级】

六年级

【建议课时】

4或5课时

【材料清单】

学生分组活动材料准备：

前期调查表、单车或共享单车（每组由一名学生提供），图纸，改进所需材料（学生自带）、工具箱等。

教师教学材料准备：

课件、板书贴、1辆自行车或完整的自行车结构图、工具箱、根据学生设计另行添置的辅助材料若干。

【主题教学过程】

第一课时：研究自行车上的简单机械，提出改造计划

学习教科版科学《自行车上的简单机械》

目标:

了解自行车是许多轮轴、斜面、杠杆等简单机械组成的

理解简单机械在自行车上的作用

通过实物观察、图片展示分解出简单机械部件，能正确计算大小齿轮的转速关系

活动一：对链条和齿轮的研究：

我国是一个自行车大国，自行车是重要的交通工具，那么自行车是利用一个怎样的工作原理前进的呢？

1.在自行车上的各个部分中，你最好奇的是哪个部分？

思考：链条与两个齿轮啮合，能起到什么作用？

2.观察前后2个齿轮，你发现了什么？齿轮的大小对自行车速度有什么影响？

3.对自行车的前后2个齿轮进行观察研究，并做好记录工作。

4.小组内进行探究讨论，发现2者之间的关系，并进行总结。（大齿轮带动小齿轮，转动速度变块，小齿轮带动大齿轮，转动速度变慢）

活动二：寻找自行车上的简单机械：

1.自行车上应用了许许多多的机械原理，找找看，我们能在自行车上发现哪些简单的机械的应用。

2.和小组的同学交流，把大家的发现记录下来。

3.教师提出问题：我们身边有许多共享单车，和小组同学一起制定一个研究共享单车的外观、性能及存在问题等的计划，然后开展研究。

第二课时：分组调查共享单车的特点及使用中存在的问题

目标：

小组能分工合作调查共享单车的特点及问题，能对调查的结果进行合理的分类

严谨地表述观察到的现象，适量的计算、绘图或使用表格

通过查阅资料，提出有价值的研究问题，提升自主学习能力

活动三：已学共享单车知识调查

新四大发明和共享单车的图片导入。

“一带一路”沿线的20国青年评选出中国的“新四大发明”，你知道是什么吗？（高铁、网购、支付宝、共享单车）

我们今天的主题就是这新四大发明之一，和我们的出行息息相关的交通工具——共享单车。这两年共享单车如雨后春笋般出现，遍布泉州的大街小巷。

我们来欣赏欣赏它的风采。（欣赏图片）

课前，老师已经布置同学们去观察了解共享单车，现在我要考考同学们对共享单车知多少？

①共享单车在外观上有什么特点？

（简单机械、新型材料、颜色鲜艳、时尚省力、调节高度、夜间辨识等）

②共享单车在优势和性能上有什么特点？

（低碳环保、使用便捷、价格便宜、定位寻找等）……

活动四：小组讨论汇报“共享单车存在的问题”

课前已经布置同学们回去调查了共享单车存在的问题，请拿出调查表，哪个同学愿意来和同学们交流交流。

学生汇报。（恶意破坏、乱停乱放、挤占空间、公车私用、返修率高、存在安全隐患、涂改二维码、不适合儿童、受天气影响、速度有限）

课件出示学生调查问题的图片、汇总问题清单。

问题是创新设计之源，解决一个问题往往比发现问题更难，我们本系列课的主题就是要针对这些问题进行改进，去设计未来的共享单车。

第三课时：学习改进方法，设计改造单车

目标：

懂得选择适当的方法进行改进单车部件

小组合作共同完成设计环节

共同收集所需材料，查阅网上资料进行知识的再补充

初步学会考虑材料的成本及使用价值

活动五：设计属于自己小组的“未来”共享单车

设计的前提是解决共享单车的问题，要体现共享单车的本质,它的本质特点是低碳环保、交通工具、使用便捷。

任何设计都离不开创意，而创意又需要发现灵感的设计方法。

老师给同学们带来了几种设计的方法：

第一种是加一加，水笔加上涂改液，组合成新学习用品，使用更方便了。

会读出水温的杯子

第二种是减一减，无线话筒和无线耳机，减去了电线，使用更方便了。

第三种是改一改，骑自行车时，双手握着车把怎么撑伞，于是就把雨伞改为了伞帽；最早的手机只能接听电话和短信，样式、大小、在不断地改变，功能也越来越多了。

第四种缩一缩，把某件事物压缩、缩小，它的功能不变，如可以放在汽车和办公桌上的迷你冰箱，折叠凳等。

第五种仿一仿，把遥控器用于拖把中，仿照出了可遥控的拖把，你也会喜欢上扫地的；智能扫地机器人能够轻松自如的避开房间的障碍物，灵巧地完成清扫工作，据说这是将用于军事的“躲避地雷的移动技术”应用到了吸尘器上。

第六种是代一代，这点很重要，用别的材料代替，用别的方法代替；破旧立新，与众不同。

减一减，改一改，缩一缩，仿一仿，破一破

出示图片，生观察

学会了这些设计的方法，再看看这些问题，你灵感的火花是否闪现出来了呢？

出示视频，激发学生创作的灵感

小组讨论完成“我们的设计图”

要求：小组内每个人先说说自己的想法，选择一个最理想的想法，小组讨论学生分组进行自主设计，教师巡视指导。交流汇报，评价改进

出示汇报评价要求、指定小组学生展示设计图并加以说明，师生共同交流评价、提问、建议与回应。

各组罗列交流所需器材，布置收集材料任务，下节课带来（可提前带上交科学委员）。

第四课时   根据设计要求，改进单车部件

（本课时可根据情况课内或者课外开展）

目标：

能够通过使用工具安装、改造所需部件（侧翼灯）

估算及控制所需耗材

在试验中及时沟通，不断改进、优化方案

活动六：根据图纸改造一辆共享单车

根据图纸，选择适当的材料，小组合作完成改造单车任务

对于几种不同部位的改造，鼓励改进相近或相同的学生进行再分组，共同完成改造单车的任务（只要求做出模型或改装部件进行展示）。

教师巡视指导，给与必要时指导，提示注意完成时间

（对于需求时间较长的，鼓励多名同学同步进行，实在需要的，可课后延伸）

本课时以学生改造侧翼发光灯为例：

D组同学提出的问题是共享单车的夜行安全问题

请其他小组倾听D组的设计思路

可添加部位为车把两侧、车支架、尾翼、车轮轴承,如图。（注意提醒学生避开车的机械运动部位）

D组同学要在车架侧边装上发光装置，其他小组有什么补充？

（需考虑电源、发光物选择，是否加开关、装的位置及方法等因素）

可否将接头改为手机三用接头的转换器，用手机来供电？

可否接入太阳能板，用太阳能提供能源？（注意价格的控制）

拿出部件，小组讨论并进行改造，必要时师提供简单的工具

第五课时：未来共享单车的展示、测试及评价

目标：

大方、自信地展示及准确的语言表达

体会不断改进设计对结果的影响

通过测试，不断优化改良自己的设计，达到评价要求

活动七：展示与测试评价

教师提前检查学生的设计改造情况

投影学生的设计图纸、介绍使用的材料

出示评价量表,小组完成自评表，统计得分。

请1-2组学生分组上台出示并简要介绍改造后的单车模件。

（以测评共享单车侧面装发光灯为例，加一加是否可行、减一减是合理、仿一仿是否成功都是教师要进行评价的内容）

D小组材料是够发光？是否能固定在车上？

其他小组进行必要的质疑补充与提出意见。

小组进行采纳与否的必要解释回应。

是否可以通过联系共享单车运营商，合作打造一台扫二维码开启锁后才能使用侧灯的共享单车？

是否考虑了太阳能供电？是否由车轮部分机械发电？（参照YouBike微笑自行车前大灯）

完成、充实项目报告单（着重测试阶段，主要从能否装上、是否美观、实用、是否易推广等角度进行评价），注意收集其他小组的意见，适当进行改进。

总结：一天一小步，社会在不断进步。同学今天的设计定将会改变未来的社会，请同学课后继续修改完善小组的创意设计，描述要尽量详细具体，配上图纸说明；关于图纸绘画或者科学科技方面可以向美术老师和科学老师请求帮助。

最后，条件允许的情况，将学生制作出来的部件，共同安装在实验室提供的自行车上，全班进行交流与展示。

布置课外任务：没有完成的小组利用课余时间继续完善，多向同学、老师交换意见，完成的小组计划一下，如何让你们的合理设计应用于生活实际。

【板书设计】

打造未来的共享单车

共享单车优势和性能

共享单车存在的问题

创意的设计

完整的图纸

合作改造单车

分享与交流……

【表格设计】

共享单车的问题调查表

         调查人:

              打造未来的共享单车设计

项目报告单

第小组

   项目评价量表

以上评价满分100分，每项能达到的记为20，部分达到的记10分，不能达到的记0分。

其他同学的评价请4组评价，每组满分5分。