新加坡《组装F10赛车比赛》案例与启示

丁险峰

前不久，我有幸参加了湖北省教育厅组织的湖北省中小学科学学科骨干教师教学能力培训——赴新加坡南洋理工大学访学活动，为了让我们更好地理解新加坡小学科学教育的具体实施过程与特点，新加坡资深培训专家吕嘉锋博士以“组装F10赛车比赛”为课题，“真刀真枪”地演绎了原生态的新加坡科学课堂。

案例呈现

1.情境导入

师：新加坡举办过一项精彩刺激的赛车活动，你们知道是什么活动吗？

学员：F1大奖赛。

师：是的，世界一级方程式锦标赛新加坡大奖赛，简称F1大奖赛。我们一起来聆听发动机的轰鸣声，一起来感受F1的速度与激情。

（播放视频：世界一级方程式锦标赛新加坡大奖赛，之后画面定格在F1赛车上。）

师：大家觉得这种赛车酷吗？喜欢吗？

学员：很酷！喜欢！

师：F1赛车在赛道上奔驰时最大的特点是什么？

学员：速度非常快！

师：请大家思考，F1赛车的速度为什么这么快？根据你自己的理解，可能跟什么有关系？

学员：跟赛车的动力有关。动力越大，速度越快。

学员：赛车很轻，用特殊材料做成的。

学员：车型好看，而且是流线型的。

学员：赛车是一个团队合作，汽车制造商用到了当今世界上的尖端技术。

学员：赛车手不能太高，不能太重，身高和体重控制在标准线上，有利于汽车降低自身的重量，提高车速。

师：大家已经说了很多，表述得也很好！通过今天这节课的学习，就能验证你们的说法是否正确，现在我们就一起来研究赛车。我们的活动主题就是组装F10赛车比赛。

（出示课题：F10赛车。）

2.组装赛车

（教师给每组分发材料并提示：每组分发的材料可以组建6辆不同的赛车。材料盒里有：小电动机、电池、车轮、漏斗型塑料材料、小扇叶、气球、竹筷、塑料板、塑料棒、纸板、彩纸、胶带、小刀等，如图1。）

师：（出示F10赛车评分元素表，见表1）从评分元素表中你们读出了哪些信息？

学员：从评分元素表中可以看出，小组內的每一名学员都要组装一辆完整的赛车。

学员：组装的赛车要美观、牢固、实用，有平衡感，能持续直线行驶。

学员：发挥团队中每一名组员的特长，合作完成组装任务。

学员：组装的赛车要体现设计者的特点，有自己的主题。

学员：赛车比赛以直线速度为评价标准。

学员：赛道长3米，要在10秒之内完成赛车任务。

师：大家表述得很好，把F10赛车组装的要求找出来了。在科学课的学习和科学探究中，我们一定要认真了解问题是什么，要求是什么，像科学家那样去观察、去探究、去发现、去验证。

师：如果在组装赛车的过程中，遇到困难，你们准备怎么办？

学员：在小组内交流，综合团队的意见，寻求解决办法。

学员：如果小组内解决不了的问题，也可以让其他组的组员帮忙解决，或者请教老师。

师：好的！看样子你们都准备好了，那就开始属于我们的“伟大创造”吧！

（学员在组装的过程中，大体经历了四个阶段：一是组装初阶段——无序思考阶段。学员刚开始组装赛车时，不知道从什么地方着手，他们一会看看这个材料，一会看看那个材料，拿不定主意。二是讨论交流阶段——理序思考阶段。学员开始交流自己的发现，随着第一个学员的表述，其他学员好像也找到了研究的方向，纷纷表达自己的看法，场面开始热闹起来。比如一个学员说我发现材料中有气球，说明可以用反冲原理作为赛车的动力，但怎么固定吹足了气的气球是个问题;还有学员说我看到材料中有小扇叶，可以用风力作为赛车的动力，可以加小电机让风扇转起来……在讨论交流的过程中，当学员提出问题时，其他学员也在思考，同时也会提出解决的办法，组装赛车的思路越来越清晰。在这一环节，教师和助教频繁地在各小组内走动，听小组成员对问题的表述，鼓励所有组员要积极参与讨论学习，表达自己的见解，为小组合作做出自己应有的贡献。三是制订计划阶段——整理思路阶段。学员们根据小组内分发的材料，结合赛车的基本构造以及学员们的发言重点进行合作，制订本组组装赛车的计划，图2为第五小组的组装赛车计划。四是正式组装阶段——执行计划阶段。学员各自领取了不同的材料，根据赛车的五大组成部分，开始组装赛车。赛车的五大部分怎么组装的问题在小组内已解决了，但由于材料比较分散，给组装增加了难度，细节方面的问题频频出现，比如两个轮子用什么连接在一起？两轮的间距是宽一些好，还是窄一些合适？用四轮还是用三轮组装，哪种赛车速度会更快？气球固定后，在什么部位“放气”能达到最好的效果等问题。学员们经过独立思考，再加上中组团队协作，都完成了组装任务。在整个组装阶段，授课教师拿着相机在各小组间不停地拍照片，偶尔听一听组员们的讨论和交流。）

3.第一次比赛与研讨交流

（教师公布比赛要求：以小组为单位，所有赛车参加比赛;没有到达终点的赛车重新回到起点再次比赛，但用时累加;以所有车辆用时来计算成绩，用时最少的小组获胜。之后，学员开始比赛。每组组装的赛车按顺序比赛，从结果上来看，每组都有没有到达赛道终点的赛车，完成比赛的赛车很少。）

师：针对第一次比赛的情况，请每位学员说一说小组内赛车的优点和不足，重点说一说失败的原因，再谈一谈改进的措施，有没有处理不了的问题，需要什么样的帮助等。

学员：我觉得我的赛车能够顺利完成比赛的原因是赛车整体比较牢固;轮子也固定了方向（保证赛车在直道上不走弯）;赛车的高度比较低，避免了因阻力的影响而翻车;充分考虑到了赛车的平衡。

学员：我的赛车不够牢固，胶带没有固定好车身，比赛的时候赛车散架了，没有完成比赛。下次，我会认真检查，将各个连接点都固定好。

学员：我的赛车走弯了，没有到达终点。原因是车轮比较灵活，遇到赛道有一点点的凸起，就会偏离方向。下次，我会先清理赛道，保证赛道的平整，另一方面，我会固定车轮的方向。

学员：我组装的是气球赛车，气球出气的位置没有问题，问题是“口子”太小，反冲力量不够大，试车时，“出气口子太大”赛车容易翻车，这次我控制了“出气”量，所以速度比较慢。在下次赛车之前，我要多试车，寻找合适的“出气”量。

学员：我的赛车出现的问题在车身上，考虑到环保因素，我用的是纸板，但纸板易折、易皱，刚开始还不觉得是个问题，但比赛之前，我的赛车试过几次，导致正式比赛的时候，由于空气的阻力，车身出现了问题，使赛车偏离了原来的方向。我会用两层纸板来做车身，这样应该不会出现问题了。

学员：我把小风扇放在车尾，电池也放在车尾，导致赛车头轻尾重，在比赛的时候倒了。我准备把电池往中间移动，使赛车能保持平衡。

组长：我觉得，大家很想表现出自己的优点，组装赛车都很快，也根据组装计划进行了试车，但大家试车的次数太少，观察得不仔细，所以赛车的问题没有显现出来，结果在正式比赛的时候出现了问题，这个大家要深思！

（交流结束后，教师鼓励学员对赛车进行改进，并在小组内试车，检验改进后的效果。经过反思和组员的帮助，学员们对赛车的组装有了更深的认识，全部在指定时间内完成了整改任务。在时间允许的情况下，有的学员还对赛车进一步美化，给自己的爱车取名，还对赛车的外观进行了升级，车身更具流线型，更加有利于赛车高速行驶，如图3。小组成员的理由是，用这样的材料做车身是为了让赛车散热效果更好，车头微微下倾是为了减小风阻。）

4.第二次比赛与总结

师：你们说一说，速度最快的赛车获胜的原因是什么？

学员：赛车的动力用的是小电机，动力越大，速度越快。

学员：赛车做得扁平，左右车轮距离较大，很平稳，很牢固。

学员：流线型的车身，风阻很小，用到了空气动力学原理。

学员：车身的材料用得较少，赛车较轻。

师：跟你们课前的猜想一致吗？

学员：是一致的。

师：为什么说开始活动前的表述是猜想而不是结论？

学员：因为没有得到验证。

师：现在可以说是结论吗？

学员：在这节课上，通过大家的验证，可以说是结论了。但在现实生活中，在真正的赛车比赛中还有很多我们不知道的知识和操作方法。所以我们还要认真学习，掌握更多的知识和方法来探究未知的问题，今天我们掌握了基本的学习方法和研究技巧，以后的探究之路会更平坦。

（教师和学员给予掌声。）

师：说得真好！在这节课上，除了你们说的这些影响速度的因素外，还有其他的原因嗎？

学员：我觉得团队合作是最重要的因素，一个人的能力是有限的，每个人都有不同的特长，在组装甚至是设计赛车的活动中，只有发挥每个人的优点，才会创造出更优秀、更完美的作品。

师：看来你们的收获还不小！是的，我们要像科学家一样去置疑、去思考、去探究、去解决问题，在解决问题的过程中，大家要依靠团队的力量来完成任务，这样会更轻松，同时也能感受到更多的乐趣，体验到更多的成功。

（教师根据两次赛车比赛的结果和表2所示的小组活动评价表，选出了速度最快赛车和最佳表现小组。）

案例启示

1.注重多学科融合

科学课是一门综合性的基础学科，通过本节课的学习活动，我们对此有了更多、更直观的感受。从赛车组装要求和评分元素可以看出，学员不仅要综合运用已有的多学科知识储备，考虑赛车设计的科学性，注重赛车外表的美观，还要考虑赛车的平衡力学、空气动力学等问题。组装赛车的过程中，学员主动思考，把科学、美学、力学、技术等各学科零碎的知识应用在解决问题的环节中，学习目的性更强，更贴近生活，更好地提高了学习的积极性。

在我们参与的另外一个《玩具展销》实践活动中，学员五人一组，教师要求各小组成立公司，设计公司LOGO及创意说明，共同设计或发明新的产品，然后根据现代公司的运营职责和每个人自身的优势，担任公司首席执行官CEO、首席信息官CIO、首席技术官CPO、首席运营官COO五个角色，共同完成玩具展销活动。在活动中，学员们会遇到写作、设计、营销、财务、运营、人际交往、新闻发言等各方面的考验。整个活动的过程中，学员们把自己生活中的经验与多学科知识融会贯通，使每个人的科学素养得到提升，使个人贡献得到认可。

2.体现多元化评价

与我国传统科学教学中重结论、重知识、轻过程的倾向明显不同的是，在F10赛车比赛中，教师对小组的评价主要分三个方面：

第一，小组成员合作的态度、技巧和参与度。在讨论交流和制订计划环节，教师对学员的参与度、有效的发言、有价值的解决问题的方法等给予了非常明确、积极的评价指向。

第二，赛车的设计与效果。教师引导不同组的学员互评，评价内容主要是使用环保材料的搭配、赛车整体的美观、车身的牢固（耐震撞）、平衡感、能否持续直线行驶等。

第三，初赛后的交流、分析、改进、总结。新加坡小学科学课程标准指出：从评价结果中，教师要做出明智的决定，怎样去加强学生的学习或者改进自身的教学。这种评价导向，不仅关注认知和结果，同时也重视行为和过程，切实着眼评价的改进功能，使教师的教学得到反馈并及时调整，实现教学最优化，进而促进学生的全面发展。

3.着眼深层次感悟

在整个学习活动中，教师虽然语言不多，但很精练，特别注重方法的指导，保证了学员们在学习中倾情投入。针对探究过程中出现的问题，教师不是直接给出答案，而是抛出新的问题让学员思考，或者给出一点提示，始终让学员处于积极思考的状态，培养学员的科学思维。

小组准备列出组装F10赛车的计划时，教师没有给出固定的模式，他认为只要小组内每个组员都认可，有可操作性，就是合适的组装计划。教师认为，让学员经历猜想、制订计划、合作探究、验证，最后得出结论的探究过程，是非常有意义的。当学员一开始面对整盒材料不知所措时，教师提出问题：你们知道赛车是由哪几部分组成的吗？学员的思路一下子就清晰了。在让学员找最快速赛车获胜的原因时，教师更多的是让学员通过观察、对比、思考、交流，找出明显的特征，鼓励学员学着用科学家思考问题的方式来解决问题，起到了非常好的效果。

4.强调项目式统领

在组装F10赛车比赛的活动中，我们可以明显地感受到，活动强调项目统领学习，注重任务实现的全过程。不管是组装F10赛车比赛，还是玩具展销活动，每个学习内容都有明确的、完整的任务，都是以任务为统领，以设计和探究为手段，运用科学与工程设计的思想，注重团队合作参与，并积极分享观点、计划和结论，提升解决实际问题的综合能力和跨学科的思维能力。在实践体验中，学员们充分感受到项目式统领学习的快乐以及更多积极的心理情感体验。

（作者系《科学课》杂志承办的2019年湖北省“小学科学专业知识技能专题提升培训项目”学员。）

前不久，我有幸参加了湖北省教育厅组织的湖北省中小学科学学科骨干教师教学能力培训——赴新加坡南洋理工大学访学活动，为了让我们更好地理解新加坡小学科学教育的具体实施过程与特点，新加坡资深培训专家吕嘉锋博士以“组装F10赛车比赛”为课题，“真刀真枪”地演绎了原生态的新加坡科学课堂。