基于STEAM理念的項目式學習——航模F16戰斗機模型的設計與制作

設計依據

STEAM理念是我校自辦學以來一直堅持著的一項教學觀點，因此我校大力支持并開展STEAM課程，并結合我校的航模課程特色，將航模與STEAM進行有機整合，組建研究團隊，在“航模STEAM”課程中進行實踐。

課例特色

我校在教學實踐中不斷完善“航模STEAM”校本課程，并自主編印校本教材《“添翼”之小小飛行員》。本課程以航模基礎課為載體，融入文學、體育、品德等學科，再結合科學、技術、藝術、工程、數學等領域，鼓勵學生在探究學習的過程中實現自我發展。本課程促使學生學會自主提問、小組探究和解決問題等技能。

STEAM體驗園，是我校為開設STEAM課程而特地修建的四個專用教室，分為模擬飛行艙、夢工廠、無人機小屋和遠航教室，配備了多種專業用具和材料。該區域為學生的動手實踐和探究創新等能力發展提供了條件，是我校實現跨學科育人功能的良好平臺。

教學目標

知識與技能

認識各類航模；能說出航模的飛行原理，并整合運用跨學科的航模知識。

過程與方法

通過自主探究與小組合作，進行具體的實踐操作，體會認識—設計—制作—調試的過程，實現全方位的綜合能力。

情感態度與價值觀

在探究與實踐過程中，增強小組合作意識與創新意識；形成獨立解決問題的能力；提高藝術審美和技術運用的能力。

內容呈現

一、認識航模F16戰斗機模型

學生通過課件欣賞與知識鏈接，了解不同類型的航模作品。教師重點介紹F16戰斗機模型，讓學生清楚各部分的結構特征，并將其種類進行分類。

觀看視頻：F16戰斗機的飛行場景。教師引導學生思考，并提出問題——F16戰斗機是如何起飛的？圍繞這一問題，全班開展小組合作與科學探究，并組織開展風洞實驗，發現并總結實驗結果，最后進行小組匯報交流，得出F16戰斗機的飛行原理——伯努利原理。

設計意圖：教師在課堂上提供充足的資源，讓學生去欣賞、去了解，健全學生對F16戰斗機的認知，拓寬學生的綜合視野，發展學生的藝術（A）素養。教師通過視頻引導學生展開思考，提出問題，幫助學生形成自主提問的能力。學生圍繞一個問題展開科學探究與實驗操作，增強了動手實踐能力與小組合作意識，并在實踐過程中落實了他們的科學（S）素養。

二、設計航模F16戰斗機模型

仔細研究F16戰斗機的各部分結構及其作用（如圖1），F16戰斗機分為機頭、機翼、機身、垂直尾翼、水平尾翼。師生共同討論，對各部分結構的形狀與種類進行思考和探討，交流得出不同結構產生的不同功能。根據教師提供的設計樣紙，全班學生進行技術發揮，設計F16戰斗機（如圖2），要求附有標注和設計說明。

在設計之前，教師引導學生體驗“比例”的優點，強調比例圖與實際圖的相同與不同之處，滲透“比例”的數學知識。在設計過程中，教師鼓勵學生運用“比例”等數學知識，將設計圖紙進行同比例縮小，方便畫圖，同時進行精確測量（精確到mm），規范設計要求。

設計意圖：基于STEAM課程的模型類教學，離不開技術設計這一層面，通過對各部分結構及其作用的深入剖析環節，幫助學生清楚每一個設計要素，將想象付諸實踐，并通過畫筆記錄下心中的航模造型，強化學生的技術（T）素養。并且在課程設計環節滲透“比例”的數學知識，以及按比例縮小模型的數學概念，體會數學給生活帶來的便利，落實了學生的數學（M）素養。

圖1

三、制作航模F16戰斗機模型

教師提供實物教具，詳細講解材料的質地與用途，以及各類工具的使用方法，并適時組織學生進行動手實踐，規范學生正確使用工具。

開展師生討論，選擇制作航模F16戰斗機模型的材料和工具，學生以小組為單位，動手實踐，制作航模F16戰斗機模型（如圖3）。

設計意圖：通過認識與使用材料和工具，體會航模與生活的密切聯系，加強學生獨立解決實際問題的能力，規范各類生活用具的正確使用方法。以小組為單位開展制作活動，提高了學生動手實踐能力與小組合作意識，最終實現學生的工程（E）素養。

四、調試優化航模F16戰斗機模型

學生在放飛航模的過程中，發現飛機無法平穩飛行，教師引導學生自主提問：飛機為什么飛不穩？圍繞這一問題，學生開展自主探究，科學理解飛機無法平穩飛行的原因，即飛機前后重量不一樣。

根據研究結果和原因分析，引導學生開展技術探究，思考正確合適的技術方法來進行飛機配重的調試，即增加機頭配重，或減輕尾翼配重。在教師的輔導和提示下，可在機頭插入若干枚釘子（如圖4）。學生兩人為一小組，去操場上進行飛機配重的調試，直至飛機能夠平穩飛行。

最后優化航模F16戰斗機模型，達到美裝的作用（如圖5）。

設計意圖：在本環節教學中，圍繞一個問題“飛機為什么飛不穩”引導學生進行問題解決與技術研究，以及思考“使飛機前后一樣重”的技術方法，在思考過程中落實技術（T）素養。進而將其付諸實踐，利用工程理念進行飛機配重的調試，學生自己動手實踐，調節試飛模型飛機，實現工程（E）素養的發展，且此環節在戶外進行，開放了教學形式。在學生調試成功之后，進行飛機美裝，激發了學生的創意思維，發展了學生的藝術（A）素養。

圖4 圖5

實踐反思

通過多次的課堂實踐，我們發現STEAM課程考驗的是教師的綜合素質。一節融合了科學、技術、工程、藝術、數學五大領域的綜合性課程，需要全能型教師的教學，加上本課分為室內教學和戶外教學，更加考驗執教者的課堂把控能力。由于STEAM課程需要學生以小組為單位，開展動手操作等活動，這就需要教師具備正確引導與有效調控的能力，因此活動前的任務布置十分關鍵，讓學生清晰了解自己所要負責的項目，從而實現有效教學。

通過STEAM課堂的教學，學生加強了對各方面的了解，學會主動提問，開始積極思考，并會結合各類素養進行深入探究，輕松拓寬了綜合視野。

教學點評

在STEAM課堂中，經過獨立思考與小組探究，學生就像“飛機工程師”一樣，設計并制作出了一架架航模F16戰斗機模型，STEAM理念就這樣實現了。學生圍繞一個問題“飛機為什么會飛”，以小組為單位綜合運用科學、技術、工程、藝術和數學等跨學科的知識與技能，自主探究，創新優化，理解了飛機的飛行原理，并親手設計和制作出飛機模型，且進行成功調試與美裝優化。

在完成項目任務與解決問題的過程中，學生需要認識各類材料，熟練地進行工具使用與技術應用，學會裝飾藝術與數學測量，多種學科技能整合實施，拓寬了綜合視野，發展了綜合能力。另外，基于STEAM理念的項目式學習需要教師具備綜合的教學素質。教師能夠進行課程整合與有效教學，幫助學生在創新實踐中，激發創新思維，提升創新意識，最終落實創新能力。（點評人：梁靈輝，浙江省臺州市教研室）