创意科学STEM课例

2018-01-17 13:29谢云
江苏科技报·E教中国 2018年17期
关键词:磁悬浮列车磁极磁力

教学背景

教育部在《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见》中提出,要“探索STEAM教育、创客教育等新教育模式,使学生具有较强的信息意识与创新意识”。STEM教育是整合科学、技术、工程、数学的融合教育,是有效促进学生科学核心素养的重要手段。自2017年新修订的《义务教育小学科学课程标准》将工程与技术列入课程内容后,全国各地的中小学都在积极探索和实践STEM教育课程。

课例简介

“磁悬浮列车”是陕西师范大学胡卫平教授主编的《创意科学》六年级教材中的一课,该课通过磁力特性等科学知识的学习,结合磁铁在生活中的应用,设计制作磁悬浮列车。在制作过程中,学生不断反思,不断改进优化,从而提高学生的科学素养。在科学知识环节的学习,教师主要采用演示实验,创设学习情境,启发学生思考从而发现磁力特性。在设计制作环节,学生主要采用观看视频、设计方案、合作实验、反思改进等方法,体验磁力特性。

科学知识

两块磁铁之间或者磁铁与铁之间相互吸引或排斥的力,叫作磁力。磁铁互不相同的两极相互吸引,相同的两极相互排斥。磁铁之间或磁铁与铁之间不用接触,隔着一定的距离就能发生作用。磁悬浮列车就是利用了磁铁同极相斥、异极相吸的原理。

科学探究

1.探究磁力的特性和在生活中的应用。

2.能够发现不足,反思过程,不断改进自己的设计制作。

科学态度

1.培養学生的合作精神。

2.培养学生实事求是、不怕失败、积极探索的科学精神。

教学目标

1.了解磁力的特性,理解磁极靠近时会产生引力或斥力的特点。

2.了解磁悬浮列车的基本原理和优点。

3.经历制作磁悬浮列车模型的活动,体验磁力的特性。

4.能够对自己的设计制作进行反思改进。

教学重点与难点

教学重点 了解磁悬浮列车的基本原理,并设计制作磁悬浮列车模型。

教学难点 能够发现制作中的问题并改进。

教学过程

一、活动导入

播放磁铁实验视频。(见右侧二维码)

提问:为什么杯子和鸡蛋会被压碎,陀螺会悬浮起来?

学生交流。

师:两块磁铁之间或者磁铁与铁之间相互吸引或排斥的力,叫作磁力。

二、知识体会

师:那么什么情况下两块磁铁之间会相互吸引或排斥呢?

利用两块条形磁铁演示实验,复习磁铁“异极相吸、同极相斥”的性质。

师:这里有两块没有标记的磁铁,你能找到它们的相同磁极吗?

引导反向思维:同极相斥,相斥即为同极。

师:磁铁是多么神奇,磁力现象是多么有趣!我们在生活中利用磁铁的例子很多,你能举一些吗?

学生交流。

师:那你知道这是利用了磁铁的哪个性质吗?

借助生活实例,帮助学生巩固磁力特性的知识。重点引导到磁悬浮列车。

师:磁悬浮列车与普通列车有什么不同呢?磁悬浮列车的优点是什么?

学生讨论交流,激发对磁悬浮列车的学习兴趣。

三、实践体验

师:想要制作磁悬浮列车模型,首先得设计制作方案。

阅读方案,了解方案。(如下表)

播放制作视频,帮助学生了解制作步骤及注意事项。(见右侧二维码)

第一步:制作轨道 第二步:粘贴轨道磁条

第三步:粘贴列车磁条 第四步:制作列车

师:你认为制作过程中最关键的一步是什么?为什么?

引导学生关注制作中的关键点:列车能否悬浮,要看列车下面与轨道上面的磁铁是不是同极相斥。

师:橡皮磁铁上并没有表明磁极,如何判断它们的磁极是否相同呢?

前面有知识预设,学生很快就找到解决办法。

师:工程建造往往要注意安全,也要注意节省开支。提供的双面胶带数量有限,请同学们做好预判,确保制作顺利完成。

各小组进行制作和测试,要求两人一组,合作完成,并填写活动记录。

四、反思改进

师:将列车放到轨道上,你看到了什么现象?将轨道微微倾斜,轻推列车,又看到什么?(如下图)

请成功完成制作的小组进行展示。

师:没有制作成功的小组请汇报一下你们的问题是什么。能找到是什么原因吗?

问题罗列:

列车没有悬浮起来——列车与轨道磁铁磁极不相同;

列车倾斜,无法滑动——磁铁磁极一侧相同,一侧不同;

磁极相同,列车仍旧无法滑动——列车和轨道的磁铁没有对接上,宽度不一致;

……

师:应该怎样进行改进呢?同学们能帮助他们改进吗?

鼓励学生自我反思,并互相合作。

师:同学们,现实生活中的磁悬浮列车是很复杂的工程,但是其悬浮的基本原理和我们制作的模型是一样的。希望同学们课后能够继续研究,改进自己的模型,也欢迎同学们利用科学知识对生活中的物品进行大胆设计和创新,从而改善我们的生活。

教学反思

STEM课程是将科学知识的学习与工程制造、技术设计等融合的教育课程。“磁悬浮列车”这一课,主要是要让学生理解磁悬浮列车的工作原理,并运用科学知识设计和制作磁悬浮列车模型,而且能够运用所学知识检测和改进模型。这堂课以磁铁实验的视频导入,激发了学生对磁力的学习兴趣。接着通过演示实验,帮助学生复习、梳理磁铁的基本特性,为设计制作磁悬浮列车模型做预设。然后让学生举例说出磁铁在生活中的具体应用,逐步引导学生对磁悬浮列车产生兴趣。最后是设计和制作磁悬浮列车模型。在观看完制作视频后,组织讨论如何让列车悬浮的设计。制作时提醒学生注意工程预算和安全。测试模型时,引导学生寻找失败原因,思考和探讨改进方法。这堂课体现了“提出任务—设计方案—制作实践—反思改进”这一STEM教育课程的基本流程。

专家点评

本课例是在2018年广西中小学校长STEM培训班上,由来自江苏省宜兴市的谢云老师执教的一堂STEM教学展示课。科学课堂无论是开展科学探究,还是与其他学科领域整合,归根结底是要发展学生的思维素养、动手能力和创新精神。谢老师这堂课正是体现了STEM教育的核心理念。

谢老师用有趣的演示实验,让学生感知磁铁的特性,也为学生设计磁悬浮列车打下思维基础。制作过程中,谢老师引导学生交流“意外”,发现问题,启发学生思维,指导学生改进模型。有目的、有计划、有方法地动手制作才是动手能力的体现。谢老师让学生了解制作方案,观看制作视频,讨论制作的关键步骤,要求学生团结合作,提醒学生安全,帮助学生提高动手制作的规范性和有效性。磁悬浮列车是一种新型的交通工具,谢老师特意让学生将它与普通列车进行比较,了解它对人类巨大的好处。谢老师鼓励学生改进模型,鼓励学生对身边的事物进行创新设计,激发了学生的创造潜能。

(点评人:林大华,广西电化教育馆教育技术研究与培训部副主任,广西教育学会中小学信息技术教育专业委员会秘书长,全国教育信息技术研究课题评审专家)

该案例是江苏省教育科学“十三五”规划乡村教师专项重点资助课题“科学、工程、技术整合的教学案例研究”(课题编号:XC-a/2016/04)研究成果。

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