STEM主题教学案例——造一艘小船

STEM主题教学案例——造一艘小船

泉州市丰泽区第二实验小学   陈小蓉

【主题内容分析】

《造一艘小船》是教科版小学科学五年级下册第一单元“沉和浮”的第四课，属技术与工程领域范畴。本课引导学生通过制造一艘橡皮泥小船，研究相同重量下，怎样增加排开的水量从而达到载重量；还引导学生用其他材料造船，把科学知识运用于工程设计制作小船的技术中，希望学生能够按照设计的计划进行有目的的活动，进一步加强科学、技术和社会的联系；最后举办船的展览会和回忆船的发展史，希望学生保持对科学、技术的兴趣，激发创造欲望。

为了有效提高学生实际思考和解决问题的能力，我将教材这一课设置成以项目式学习的科学拓展课，分4课时完成。在整个项目学习的过程中老师只是项目的辅导员，为学生提供工具，监管项目进行的方向、进度和最后的评价总结，但具体任务是学生自己负责的。这样可以让学生在项目的具体操作过程中，不断地进行测试优化，发展技能，加强科学、技术和社会的联系。

本项目包含了以下活动流程：

确定需求：设计并制作一艘装载量大、平稳美观的小船

调查学习： 对造船的简单原理及船的结构、船的发展史的认识

设计制作：小船的设计草图及船体制作

测试优化：小船载重量的测试

展示评价：组内自评、组间互评、教师点评

本项目创设了一个真实的情境：学生以工程师的身份，围绕“如何设计和制作一艘装载量大的船”进行了系列的探究，通过自学、交流、信息收集与整理、技术应用等体现多元发展的能力观，师评、学生组间点赞互评、组内自评，具体细化的评价量规，体现多维展示的评价观。培养学生综合运用知识、技能、态度解决问题的高级能力，对学生核心素养的培养具有积极意义。

【主题教学目标】

科学（S）

增大船浸入水中的体积，减小船体重量，可以提高载重量。

降低船体重心、合理布局可以提高船的稳定性。

技术（T）

懂得选择适宜的材料造船，体验小船载重大小和船舱大小之间的关系。

懂得使用合适的方法组合各种材料制作小船。

工程（E）

设计制作一艘载重量大又平稳美观的小船。

通过测试，不断优化改良自己的设计，达到可重复检测的要求。

数学（M）

能够通过估算控制所需耗材。

通过测量与估算船的体积，做一艘大小符合要求的小船。

通过快速统计评分，提高数学口算能力。

【适用年级】

五年级

【建议课时】

4课时

【材料清单】

学生分组材料：

平板电脑、活动记录单1张、自备造船材料

工具包：刻度尺1根、笔1支、剪刀3把、螺丝刀1把、美工刀2把、宽带胶、双面胶、泡沫胶

改进材料区（自选）：竹棒、竹签、橡皮筋、各种各样的瓶子、泡沫块、KT板、吹塑纸、铝箔纸、橡皮泥、保鲜膜、扭扭棒、棉线

优化材料区（自选）：彩色塑料盖、超轻彩泥、卡纸、彩笔、彩色超轻吸管

教师教学材料：

小组编号贴、点赞评价表、希沃教学助手软件、课件

【主题教学过程】

第一课时：确定需求、调查学习

目标:

科学和技术紧密相连，它们为人类的发展作出了巨大贡献。

通过查阅资料，感受人类创造发明的历程，提升自主学习能力。

活动一：创设情境，项目导入

1.视频播放：东亚文化之都泉州港的历史文化传承及最新军舰在泉州港展出的资料。

中国有悠久的航海及造船历史，泉州更是有很多商家需要把很多货物运送到远方。这不，刺桐港造船公司发布任务：需要负责船舶设计制作的工程师，替客户设计制作一艘装载量大的船，今天你们的身份是负责船舶设计制作的工程师，敢接受这个艰巨的任务吗？

2.出示项目主题：设计制作一艘装载量大、平稳美观的小船。

活动二：查阅资料，自主学习

1.小组使用平板电脑，连接网络查阅相关资料，简要将收集的信息整理成文档资料以“我了解的船的知识”命名，把最想分享的部分备注链接。

2.查阅老师提供的资料库：

a文字图片资料：造船的简单原理、船的发展史、船模图片,

b视频资料：海洋和谐号、中国航空母舰、新西兰鲨鱼快艇

3.船的知识交流分享会。每组有2分钟的时间进行交流，其他小组认真倾听。

活动三：回顾旧知

1.复习五年级上册第一单元沉与浮的知识点，掌握相同重量的橡皮泥，船浸入水中的体积越大，排开的水量越大，装载量越大。

教师课件出示：木筏、独木舟、明轮、帆船、气垫船、远洋货船、现代客轮、航空母舰。简要再次介绍船的发展史，让学生意识到船越来越安全、方便、舒适、载重量大、行驶快、功能多、动力新颖、材料环保等等。

2.了解船的基本结构：船舱、船舷、船底、甲板、龙骨、肋骨、桅杆、锚、动力系统等。

回忆四年级美术所学：船的绘画

3.数学概念：体积、重心。

活动四:我的造船计划

1.课件出示:造船计划，提前作好准备材料。

2.温馨提醒：材料的选择要注意可以考虑成本、变废为宝，体现环保意识；也可以虽成本高但有创意，体现科技含量、安全意识。

第二课时：设计与制作

目标：

懂得选择适宜的材料造船，体验小船载重大小和船舱大小之间的关系。

懂得使用合适的方法组合各种材料按设计的方案制作小船。

能够通过估算控制所需耗材。

通过测量与估算船的体积，做一艘大小符合要求的小船。

活动五：设计

（一）准备

组织学生围绕以下问题小组讨论。轮流说出自己想法，再统一一个想法。

1.我的小组想造什么样的小船？

2.我希望它有什么特点？如何满足客户装载量大、平稳美观的需求？

3.造这艘小船需要什么材料？

（二）设计

1.画出船的设想草图：先画船的大致形状、再画船的各个部分。

标明船各部分的尺寸和所使用的材料，创意点是什么。

船体(头、尾、帮)，船舱、甲板、桅杆、锚、导航、雷达等，

种类：帆船、轮船、舰艇、快艇、潜水艇等。（注意考虑装载量大的船的种类）

2.预估耗材成本、预估船的体积，进行标注。

3.分工安排

4.小组设计，师巡视并用希沃教学助手拍照上传各小组的设计方案。

5.交流设计方案并进行完善方案

活动六：制作

1.制作步骤及技巧：

a.剪切、削锯，b. 组拼、堆叠，c粘合、捆绑、插接、围合，d．装饰、整理

2.制作要求：

a根据设计选取适合的材料；

b成员分工合作，共同努力；

c制作时间15min，音乐声响，收拾材料；(来不及可课后补充)

3.温馨提示：

   （1）严格按照设计图完成制作，材料不足的可以到自助材料站补充领取。

（2）制作使用刀具时，要注意安全。

4.小组按照设计图开展制作，师巡视并用希沃教学助手直播记录各小组的制作过程。

第三课时：测试优化

目标：

增大船浸入水中的体积，减小船体重量，可以提高载重量。

降低船体重心、合理布局可以提高船的稳定性。

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，达到可重复检测的要求。

活动七：小组汇报自己的设计制作

1.部分小组介绍自己的小船。

2.师作简要点评。

3.预测：哪艘小船的载重量符合需求，说说想法。

活动八：测试

（一）测试

过渡：到底是哪艘小船载重量符合客户的需求，同时能在水中保持稳定，我们要测试下。1.测试材料：重物、水槽、毛巾，

2.测试要求：

A.载重量达到1000克（2个花泥）即符合要求。

B.每组测试2次,测试时间：2分钟

3.温馨提醒：

A.尽量找到船的平衡点放置重物。

B.每次测试后用毛巾擦干船身，尽量不将水洒地上。

4.请各组监督员、测试员就位，现场测试小船。师用希沃投屏拍下成功载重的小组。

（二）反馈

1.测试结束，投屏成功载重的小组，点赞表扬。

2.成功载重的小组分享成功经验。

（适时板书：减小船体重量，增大浸入水中的体积，合理布局，降低船体重心.....）

3.未成功载重的小组分析原因，并全班讨论交流改进方案。

活动九:优化

1.总结学生交流的改进方案，即小船的优化技术。

2.（微课）改进诀窍：

问题1.结构不稳——改进方法：固定支架；分隔船舱；降低重心使船身对称、平衡。

问题2.漏水——改进方法：用防水材料包裹或者替换，如铝箔纸、透明胶；连接牢固、注意细节。

问题3.载重量不够——改进方法：减小船体重量；增高船舷、加宽船底，增大船浸入水中体积。

问题4.不美观——改进方法：装饰、整理，色彩表现。

3.教师提供工具包和优化材料，包括装饰材料和改进材料，已达到测试要求的到装饰区选择材料，未达到测试要求的到该改进区选择材料。

4.优化要求：先改进优化后进行测试。

5.讨论优化方案，把优化要点写在设计方案的优化栏。

6.学生根据优化方案领取材料，自主改进、美化小船，教师巡视指导。

7.测试，先完成的小组可同时通过希沃投屏观看其他组完成情况。利用希沃投屏照顾学生差异，让优先完成的小组继续思考，让未完成的孩子多点时间优化。

活动十：优化后展示交流

1.测试结束，为优化后达到测试要求的小组点赞。

2.小组交流：小船进行了哪些优化？

3.优化后还是未达到要求的小组，找找原因。

第四课时：展示与评价

目标：

通过快速统计评分，提高数学口算能力。

通过量化评价，提升学生自我评价以及小组互评的能力。

活动十一：“我的小船”的展示与评价

出示评价量表,小组完成自评表，统计得分。

小组汇报：我们是如何评价自己的小船的？结合评价表得分进行汇报。

（1）展示制作的小船，从造型、材料、功能、制作过程、制作技巧、创作灵感等某一方面或者某几方面阐述。

（2）设计制作过程中遇到了哪些困难？怎么解决的？

（3）你认为你设计的小船有什么成功的地方，又存在什么不足之处？怎么改进？

3.每组有2分钟时间进行展示汇报，其他小组要认真倾听并商量选出自己最喜欢的小组给予点赞，并对他们的设计从可借鉴的地方或不足之处提出自己的看法，汇报的小组成员可做出相应的解释说明。

活动十二：“我的小船”的颁奖

汇总各组的师评、自评评价量表成绩，并请各组组长上台为喜欢的小组点赞。

评选出本次造一艘小船项目学习中的最佳展示奖和超级工程队，分别颁给点赞数最高的小组和总分最高的小组。

活动十三：拓展延伸

1.观看视频:正在制造中的世界上最大的船。

2.你们认为未来的船应该是怎样的？

3.说一说，你还想再怎么进一步优化你的小船模型呢？

【板书设计】

               造一艘小船

       载重量         （减小船体重量；增大船浸入水中体积）

测试            优化     

       平稳性          （合理布局、降低船体重心）

【附：项目活动记录表】

《造一艘船》项目活动记录表

   第（   ）组

【附：项目评价量表】