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基于项目的STEAM 课程设计与实践

——以《探究气球动力车的性能》为例

一、项目式学习

项目式学习可以是一个长期复杂工程，有时整个学期就完成一个大项目（通常被拆分成很多小项目）。另外，PBL 比较强调真实世界的任务和问题，并且产出“有形”产品来解决问题。有两个关键点：一个引发活动的问题或难题，学生自主创造出一个成果来回答问题或解决问题。经典的项目式学习选取跨学科的主题内容，让学生基于现实情境，解决实际问题，它能从更广、更深、更结构化的层次对学生的综合能力进行培养和提升。

二、项目解析

力无处不在，运动永不停歇。生活中有很多情形的产生都与力和运动有着密不可分的联系。当有学者们在滑冰场滑旱冰的时候，用手推墙壁，身体会向后移动；人们蛙泳的时候，双脚向后蹬水，身体会向前移动；火箭升空时，箭尾喷出的气体推动箭体升空；运动员在跳高时，用

单脚起跳，使身体腾空而起，跨过横杆……

本项目是有学者校基于苏教版科学四年级下册《物体的运动》和《万能的力》单元，自主研发的STEAM 课程。依据《小学科学课程标准》中物质科学领域“知道测量距离的方法”、“知道生活中常见的摩擦力

是直接施加在物体上的力”和工程技术领域“工程的设计是核心，学生能将自己简单的创意转化为模型”的核心概念，引导学生将摩擦力、反作用力等科学概念应用于实践，培养学生内在的学习动机和兴趣。

三、教学过程

（一）发现

1.游戏引入：当有学者吹起一个气球，松手后，气球会呈现什么样的状态呢？

2.课堂展示。学生在讲台进行演示，其他同学仔细观察并描述气球的运动状态。

教师通过此游戏，让学生观察气球的运动方式，初步感知作用力与反作用力是方向相反的，再通过观察图片分析生活中常见的有关作用力

与反作用的现象，引导学生分析这两个力之间的联系。

3.出示图片并追问：人在船上向岸边奔跑，船会怎样运动？拉弹弓后松手，石头是怎样运动的？学生进行描述。

图 1 人在船上向岸边奔跑 图 2 拉弹弓

4.总结知识点：两个物体之间的作用力和反作用力，在同一条直线上，大小相等，方向相反。教师可以通过课前阅读学习的方式充分理解此概念，从而生动准确的讲解使学生理解气球是靠反作用力运动起来的，同时气球运动的方向和气体排出的方向是相反的。

5.发布任务：随着不可再生资源日益减少，如果不能用新能源取代汽油，那么人们的出行就会受到很大的影响。今天，有学者们就用清洁能源——空气，制作气球动力车并研究气球动力车的性能。

（二）设计

1.设计汽车

（1）明确任务，合理分工；

（2）发放制作材料及工具；

（3）根据材料进行设计，设计图包括汽车的简单结

构以及所用的对应材料。

学生需要根据气球动力车的结构特征进行材料筛选，

并利用工具对材料进行加工和组合，从多角度挖掘材料的

价值，让学生自带装饰性材料，是为了充分体现学生在车

体外形的独特设计，彰显自己的个性和创意，从而培养学

生思维的延展性和创造性。

2.评价并改进设计图

为了培养学生的语言表达能力，教师可以从以下方面

引导分享者和听众进行交流：

分享者：有学者们小组设计的气球动力车，利用（）制作它的（听众：这个设计的优点在于（），有学者认为还

可以从（）方面进行改进。

（三）实践

1.制作气球动力车。明确制作要求：

（1）正确使用工具；

（2）充分使用材料。

2.明确测试标准。以小车车头距起始点的垂直距离作

为评判标准。

根据小车的整体情况以及测试环境，明确测试标准的目的在于

使

学生统一要求测试、分析、总结。

3.测试前充分准备。

成员根据测试标准进行头脑风暴，分析小车在制作方面需要进行调

整的地方并完善自己的小车。如学生发现气球里面的气体不充足，需

要再把气球吹得大一些；吸管与气球的连接处漏气，需要加强密封性；

小车的轮子与轴之间有些松动，需要再次加固等，小组成员需要根据讨

论结果对气球动力车进行调整，为第一次测试进行充分的准备。

4.第一次测试。测试要求：

（1）以红线作为起点；

（2）准备时间为十秒，听到口令后放手；

（3）测量后在任务单上记录第一次测试数据。

为了保证测试的公平性，统一起始位置和准备时间。为了帮助学

生能够直观认识本组气球动力车的性能，学生应该准确读数并且记录数

据，在此环节为了让全班同学参与到测试过程，使用信息化教学策略，

利用电子书包直播的方式，也可以将该项目的授课地点安排在室内体育

馆进行，让大家清楚观察每组测试过程。

5.全班展示分享交流。

谈一谈：A.有学者们的小车存在什么问题？

B.怎样改进小车会跑得更远？

教师鼓励学生并让其大胆猜测未成功的原因，并让学生给出合理化

的解决方案，培养学生的语言组织和表达能力。通过分享交流，体现多

样性、开放性，加强学生的思想碰撞，培养学生的批判性思维。

6.优化改进。改进要求：

（1）填写任务单，总结本组的问题，填写优化方案；

（2）优化制作，时间为15 分钟，也可以根据学情适当调整；

（3）控制音量，高效合作；

（4）率先完成优化的小组获得优先测试权。

为了帮助学生梳理小车出现的问题，掌握改进气球动力车性能的方法，学生通过自主探究的方式将发现的问题在活动单上一一梳理出来，

根据每一个问题进行分析改进。为了提高改进的效率，教师以“率先完成

优化的小组获得优先测试权”作为奖励。

7.第二次测试。测试要求：

（1）以白线作为起点；

（2）准备时间为十秒，听到口令后放手；

（3）测量后在任务单上记录第二次测试数据。

为了验证改进后的效果，教师组织各组进行第二次测试，并且记

录运动距离。通过数据比较，大部分小组在距离上都有了提高，但是小

部分小组的成绩却不如人意，此时老师应该告诉孩子，结果不是最主要

的，有学者们更应该关注探究过程，仔细剖析问题产生的原因，掌握改

进的方法。

表1 项目活动单-测试结果