基于STEM理念的科学探究教学实践

术
结构
分 析 结 构 及 引导分析 提 高 分 析问
制作的原理
题的能力
三、基于STEM理念的科学探究实践
案例3：鞭炮STEAM （6E）
三、基于STEM理念的科学探究实践
案例3：鞭炮STEAM （6E）
环节 活动内容 学生活动 教师活动
设计意图
鞭 炮 内 可 在教师的引导 给 出 鞭 炮 化 运 用 科 学 知 识 ，
配比的调试 烧 情 况 分 别 中的单一变量
寻 找 KNO3/
通过不断改变单
C/S的最佳配 引导学生根据配比与 一变量，不断重复
比
火焰燃烧的规律，思 实验培养科学精神
考与猜测，并论证
三、基于STEM理念的科学探究实践
案例3：鞭炮STEAM （6E）
环节 评价
活动内容
学生活动 教师活动 设计意图
从以下几个维度评价：
解释 燃 物 的 分 下，深入理解 学 反 应 方 程 合理解释。
析 —-- 火 鞭炮爆炸的原 式 ， 明 晰 原
药
理
理
材 料 及 结 拆解并阐释双 协 助 、 指 导 、发 展 工 程 学 思
构分析 响炮的各密闭 拓展
维，及培养科
空间的用途及
学原理和工程
响声缘由
技术的融合的
思想
三、基于STEM理念的科学探究实践
反应加热
“空中生烟”对比实验
三、基于STEM的科学探究实践
案例3：探究空气流速和压强的关系 核心概念：空气流速越大，压强越小
实验1.0版
实验2.0版
显性化
数字化
气体压强传感器
风速仪
实验2.0版
流速(m/s) 14 19 25
压强(KPa) 99.8 96.8 90.1
事实表明，气体的压强与流速的大小有关。流速越大 ， 压强越小。
案例3：鞭炮STEAM （6E）
环节 活动内容 学生活动
教师活动 设计意图
提 供 少 量 1. 思 考 给 定 材 提供材料
以制作一个
火 药 ， 给 料的用途
小鞭炮为E，
出 制 定 材 2. 根 据 材 料 制 引导设计方案 让 S 、 T 在 制
料，制作 作一个密闭空
作中融合，
工程 一 个 单 响 间
协助制作，启 提 升 解 决 问
炮
3.装入火药 发解决疑难问 题的能力。
4. 采 用 一 定 的 题
技术密封
三、基于STEM理念的科学探究实践
案例3：鞭炮STEAM （6E）
环节 活动内容 学生活动
教师活动
设计意图
嵌 入 式 学 习 ：学 习 火 药 的 提 供 一 定 的 素 材 ， 提 升 嵌 入 式 学 习
基于STEM理念的科学探究教学实践
一、一课引发的思考
案例1：《神经调节》
核心概念：人体是在神经系统调节下的完整的有机体。
S: 脊蛙实验引出，神经调
节需要除感受器、神经中枢、 效应器之外的传入神经和传 出神经。
一、一课引发的思考 案例1：《神经调节》
核心概念：人体是在神经系统调节下的完整的有机体。
宏观辨识
取固定有两朵“小白花”的橡皮塞，分别滴 上酚酞溶液，打开盛放浓氨水的小药瓶瓶塞， 立即用小烧杯罩住，观察现象。
探析1.0
微 观 探 析
浓 氨 水
实验2.0版
氨分子的运动对比现象
常温
生石灰与水反 应加热
探析2.0
浓 氨 水
生石灰与水反 应加热
常温
浓 氨 水
实验3.0版
常温
生石灰与水
STE
沉默的“E”
二、STEM的概念框架
运用工程设计作为STEM学习的 催化剂是至关重要的。是STEM学科 整合的关键，它ຫໍສະໝຸດ Baidu供了探明四门学 科之间交集并建立联系的机会。
目前担任美国国家科学教师协会非正式科学教育委员会委员， 并担任国家海洋教育工作者协会教育研究委员会联合主席。
三、基于STEM的科学探究实践
环节 探索
活动内容 学生活动 教师活动 设计意图
1. 慢 镜 头 播 观看视频 引 导 学 生 提 深度剖析鞭
放鞭炮爆炸
问：为什么 炮爆炸的原
的视频
回顾爆炸的 能爆炸？可 理
原理，回答 燃 物 是 什 么 ？
构造如何？
2. 拆 解 鞭 炮 ，动 手 拆 解 ， 协助、指导 提 高 拆 解 技
研究结构 边 照 片 记 录
（一）实施路径：从局部整合到“E”为核心的整体融合 学习STEM教育，是学其神，非仿其形
STE
案例2：分子 无规则运动
STEM
案例3：气 体流速与压 强的关系
STEAM
案例4：鞭 炮STEAM
三、基于STEM的科学探究实践
案例2：分子无规则运动
实验1.0版
核心概念：分子永不停息的做无规则运动 且受温度的影响
黑 火 药 的 成 发展史。 或提供网络电脑，查 能力,激发学生爱
分
找相关资源。
国热情，体现艺术
和人文性。
探 究 ： KNO3 、分 组 ， 设 计 定基准：
培养基于数据和
深化 S 、 C 三 种 实 验 方 案 ， C/S/KNO3=1:1:1 ， 总 实证的探究能力。
成 分 的 最 佳 根 据 火 药 燃 质量5g，逐一改变其
三、基于STEM理念的科学探究实践
（二）实施程序 1.确定探究主题：以 《一个鞭炮的诞生》为例 2.聚焦核心概念
2KNO3+ S + 3C ==== K2S + N2 ↑+ 3CO2↑ 爆炸：在有限的空间里，急剧燃烧
三、基于STEM理念的科学探究实践
（二）实施程序
3.确定探究目标
1.从技术维度
对拆卸鞭炮技术性的评价
发展同学
对制作技术的评价
们分析问
对密封技术的评价
展示照片、
题，归因
2.从查阅资料维度
自 评 、 互 引导评价 能 力 和 评
3.从工程设计维度
评
价分享的
4.从探究能力维度
能力。
5.从数据分析维度
6.从小组合作维度
7. 对 鞭 炮 做 不 成 功 失 败 归
因能力的评价
STEM
三、基于STEM理念的科学探究实践
案例3：鞭炮STEAM （6E）
环节 参与
活动内容 学生活动 教师活动 设计意图
观看点燃 观看视频。提 供 视 频 ，激 发 学 生 对 烟
鞭炮视频
引 入 鞭 炮 花、鞭炮的研究 制作。 动机，唤起参与
意识。
三、基于STEM理念的科学探究实践
案例3：鞭炮STEAM （6E）
T: 引出实验，测量反应快慢。 探讨测定方案,可以直接用秒表测量，也可以用转换法用直尺测量。
放
接
读
一、一课引发的思考
案例1：《神经调节》 核心概念：人体是在神经系统调节下的完整的有机体。
M: 剔除无效数据，通过反应时间
和尺子下落距离的函数关系图， 通过下落距离，转换回反应时间。
引自港版《科学探索》P 192