优秀STEAM案例 风的观测

发布时间：2024-11-29 15:09:35 丨 浏览次数：

　　《风的观测》选自新教材三年级下册第4单元《天气★◆、气候和我们》第19课，科学教材内容如下图1所示，教学活动1和活动2分别是判断风向、了解风力，教材以风帆小船比赛导入◆★◆，引出问题■■★★★◆“如何知道风的方向★■◆◆★”，通过活动1学生了解可借助生活中常见事物来判断风向，也可通过气象工具来测量■★■★★，教材中有提到风向标这一气象工具，但没有再进一步的介绍如何将风向转为可测量的量。

　　基于STEM理念的小学科学课程设计包含科学、技术、工程和数学四个方面的要素★◆◆■，从科学的角度提出问题“风向标测量风向的原理是什么★◆★？”，从技术的角度研究“怎样让风向标测量风向？”从工程的角度设计“风向标”实现测量风向，从数学的角度设计风向标的大小、分清分向的八大方位★■★◆。通过真实的问题情境，提出问题、设计方案，实施方案，测试改进、评价交流等教学流程，着重突出学生的主体地位■◆，使学生在解决问题的过程中获取科学知识、勇于探究，领悟科学思想。

　　基于STEM教育理念设计丰富多彩的教学活动★★■■，整合跨学科知识★■，开展基于实际问题的教学活动，采用多元化评价手段，重视对学习过程的评价，注重学生动手动脑能力的培养，提高学生解决实际问题的能力，激发学生对科学的学习兴趣，培养学生的交流表达能力。

　　小组根据评价量表中的标准进行组内的自评和互评，评价量表如上表2所示。组员通过图片◆★★■★、视频或上台演示等方式展示自己小组的风向标，并汇报风向标的工作原理、使用说明、测试结果等内容■◆，认真倾听其他小组的评价，尤其是提出的改进建议。如下图8的风向标在测试时能旋转，但并不能很自由地旋转，其他小组的同学给出了改进旋转轴的意见，图9 的风向标是用大头针作为旋转轴■■，风向标能自由旋转，但作为风向杆的吸管太细了，箭头和尾翼都是用轻薄A4纸制作的，整个风向杆都很轻，当有风时，图9所示的风向标一直转不停★★■◆■★，箭头不能指示风向，还需要再改进。其他小组给被评小组打分，选出最喜欢的三个作品，并说明理由。最后★★◆，教师点评总结。

　　在活动2中，学生同样是通过周围事物的表现来了解判断风力的等级◆◆◆◆■■。教材中缺少学生动手实践的探究活动，而三年级的学生好奇心强，喜欢动手实践，思维较直观具体，对风有了解，但对风力的大小与风速的大小没有具体的概念。因此，基于STEM教育理念，笔者增加设计制作风向标的活动■◆★■◆★，学生不仅能利用风向标直观地测量风向■★■★，更在实践的过程中培养对科学的探究兴趣，体验解决问题的过程，让学习真正地发生。

　　制作风向标◆★■◆，测试风向标。小组成员分工合作，选择卡纸，瓦楞纸，铅笔，木筷子，吸管等常见材料，依据设计图制作风向标，如下图4、图5所示。制作完成后，先用指南针确定好教室方位，再通过用风扇吹■◆，检测风向标的箭头是否能准确地指向风向，并用图片、视频等记录作品■◆■■、测试风向标的过程★◆◆★◆■。

　　本文以粤教版小学科学三年级下册第4单元《天气、气候和我们》第19课《风的观测》为例■◆★◆，基于STEM教育理念，采取创设真实的问题情境、设计解决方案、实施方案，测试优化、评价交流四个环节的教学策略，尝试以项目式学习的形式，使课程更有意义与趣味性，促进学生主动探究◆■◆★■。

　　教师组织展评学生风向标设计简图，学生汇报自己的设计思想，学生之间先相互评估提出改进意见，教师再点评补充。这不仅给予了学生交流表达、学会倾听的机会◆◆■★◆，也给予了学生独立思考的空间。如上图3■★◆★★，这个小组选择瓦楞纸板作为风向标的底座，选择了带橡皮擦的铅笔作为支架，但这样支架比较难固定，因此学生提出意见可将瓦楞纸板改为橡皮泥◆■◆★◆◆，小组成员在倾听同学们的意见后，也提出可在瓦楞纸板上戳一个洞，将铅笔放进洞里，再用橡皮泥固定■◆★。

　　文章原名：《基于STEM教育理念优化小学科学教学设计 ——以《风的观测》一课为例》，文章有删减

　　为解决问题★★■■★■，学生需要进行及时的反思和与同学交流来及时调整、改进自己的方案★◆◆■，学生可参考评价量表进行自评、互评■■■★★，风向标评价量表如下表2所示。采用学生容易理解的语言来编制，让学生明确得分的标准★◆◆。教师也可通过评价量表检测学生在设计制作过程中存在的问题，对本节课的探究兴趣，对知识的运用程度◆★◆■，从而改进教学设计，也对学生进行适当的激励和鞭策。

　　基于STEM教育理念，结合小学科学课程标准★■■◆，笔者将教学目标制定如下表1所示■◆★◆。在本课中，学生经历提出问题、设计方案、实施方案，测试优化★◆★■、交流评价■■◆◆★◆，最终解决实际问题的过程，以期培养学生实践创新，运用所学知识解决实际问题的科学素养■■★。

　　反思改进，优化方案★◆◆。学生根据评价表对风向标的检测结果■◆、制作工艺★★■、创新性等方面进行比较，在测试、比较与反思中发现问题，改进的设计方案，找到最优方案。同时，教师在学生制作过程中进行指导★■◆★★，给予需要帮助的小组一些意见。学生像工程师一样亲历设计制作的过程◆★◆★，以风向标测试结果为依据★◆◆◆■，在反思过程中发现问题、解决问题。如下图6■★、图7 所示，学生在制作的过程中进行测试，检测风向标能否自由地旋转，风向标的箭头能否准确地指向风向◆◆■◆，在制作的过程中不断地进行调整■◆◆■，下图6中小组制作的风向标箭头能准确指向风向，但学生在测试过程中需要借助粉笔盒固定风向标，风向标底座不稳固，还需要再改进，下图7中的风向标并不能准确地指向风向■★★，且底座不稳定，小组还需要想办法进行改进■■★。

　　教师播放“风力发电机”的视频■★★，引导学生观察风力发电机的朝向有什么特点。学生不难注意到风力发电机都朝向一个方向，思考风力发电机的安装方向与风向的关系，工程师是怎么知道风向的呢？引导学生从工程师的角度去思考，根据风向选择风力发电机的安装方向■★★■★。提出问题，怎样才能知道风的方向呢■★◆？

　　在课堂上学生的思维很发散■★，学生在思考生活中有什么常见事物可以判断风向时，有同学还提出可以用头发，衣服来判断。为了更准确地测量风向★★■★★，学生可自主选择生活中常见的材料，并搜集关于风向标的信息■■■★，如“风吹来的方向就是风向”“风向标的工作原理”等■★■，并画出风向标的设计简图，如下图 2★◆、图3 所示。