STEM教学探究房屋结构关系

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一、项目目标

通过交流讨论设计图纸，完成房屋搭建任务，从而让学生更了解工程与结构方面的内容；在任务中依据限制因素寻求解决办法，不断完善纸牌屋搭建及承重设计的多种方法，建立反思与改进的思维模式；通过限制条件的有无，认识到实际生活中解决问题只能是依据实际情况分析，寻求次优解。

二、任务设计

一是，各小组成员在组长的带领下，根据活动方案，分组开展探究活动，理清任务目标。二是，活动过程中学生以照片、记录本的形式记录下初步设计与每次修改思路和修改图。三是，办一个小型展览，向全校师生、家长展示活动成果。四是，每组依据记录本和各自心得，提炼出重要部分，形成文章，打印附在stem专栏。

三、探究过程

（一）了解任务背景及明确任务目标

宣读任务：每个小组一副纸牌，只能使用纸牌一种材料，搭建一个至少30厘米高的房屋模型。意在鼓励孩子科学认识建筑结构，让其认识到房屋的受力性、结构性、美观性等。

（二）自主探究，设计思路

鼓励学生多途径收集资料，在小组范围内交流想法，拟定思路后在设计图上画出房屋基本结构及主要受力结构装置。

（三）开展实际活动，搭建模型

依据设计图搭建，并根据实际情况可修改方案。观察制作情况。教师引导部分设计明显错误的小组，记录有代表性的小组序号，并记下其最大亮点。引导问题：纸牌怎样使用有要求吗？能不能折叠、撕开、打孔等操作？可不可以使用胶水？可以使用多少张纸牌？越少越好还是用完好？

（四）整理分析，得出要点

学生分享制作过程，记录下自己小组没做到的地方，并提出自己不理解的地方。邀请有代表性的小组进行展示，说一说设计的思路和制作过程。教师应总结提炼出学生汇报亮点，如材料的创新使用，能不能使用胶水等。反思房屋结构，收集解决办法，提出猜想。

（五）新问题产生，依据要点提出解决方案

使用一副纸牌以及热熔胶枪制作出高度至少为30厘米的房子，并且能承受一本约400页的书的重量不倒塌。学生分析问题，发现变化因素（材料、任务），分析评价标准，（见后文）确立思路。根据任务，考验学生在有限制条件的情况下重新看待问题的能力。提出创意方案，交流想法，小组内设计图纸。

（六）修改设计图，实际搭建

学生开始制作，不断修改计划并记录。教师要强调胶枪的安全使用。教师协助学生修改设计，提醒记录下修改的过程。这一过程中教师应鼓励每个人大胆说出设计依据，不管是成熟或者不成熟。

（七）测试结果，交流分享

给每个小组几分钟的时间介绍制作过程，并适时提问。其余小组也可自由提问。教师总结亮点（或引导学生说出亮点）。全班交流意见，系统分析任务及依据。

（八）得出结论，提炼要点

房屋或建筑结构的基本知识，选取代表性作品进行提问引导。房屋是否合理？依据是什么？不同位置的纸牌分别承担房屋的什么功能？房屋是尽量高一些还是低一些好？认识房屋各个结构的不同作用，从做中学，再拓展到生活中去。

四、拓展延伸

部分孩子对房屋的结构开始质疑时，可适当引出房屋的物理受力关系，通过分析各个方向的受力作用，最终归结到房屋结构的牢固性上。给学生看一副实际的房屋设计图，并鼓励孩子对其作出合理猜想，鼓励其课后查阅真正的房屋设计图，让学生了解到更多的设计细节和房屋结构关系。

五、活动总结

（一）学习成果

第一，学生通过小组合作，通过设计、修改、制作，设计新情况，再次修改、制作，得到两个简易房屋模型。在这两个房屋模型里面，学生得到的不仅仅是动手能力的提高，更是对房屋模型结构有了一个更为清晰的认知。第二，通过对结构及受力关系的分析，以及承载重物的数量关系分析，学生综合应用到了数学、物理学、科学、工程学等方面的知识。第三，在修改前后过程中，学生学会了一些基本的科学研究方法，如观察分析、对比、控制变量、合作讨论、及时记录等等。

（二）评价机制

评价机制多种，包括了具有一定创新的评价机制量表，学生可从中得知各个细节影响程度。同时，贯穿整个过程的小组合作模式，让学生可以不断自评、小组互评及全班互评，不断反思是否完成了目标，更快去发现自己的问题并修正，取长补短，合作共进。评价标准：

（三）后续影响及反思

在本活动以后，很大一部分学生开始对结构感兴趣，这促使他们更深层次地去了解各种各样的结构；同时由于对受力关系分析的好奇，部分孩子课后自行去了解物理力学知识；在小组合作中，扮演领头羊角色的学生也锻炼了领导能力。

作者：邹苗 单位：四川师范大学附属上东小学