STEM課程之《橋》

早在原始社會時，我國就有了獨木橋和數根圓木并列拼接成的木梁橋。戰國時期，單跨和多跨的木、石梁橋已普遍建造。橋的種類有很多種，如梁橋、拱橋（單拱橋、雙拱橋）、索橋（懸索橋、斜拉橋、吊橋）、拉升橋、旋轉橋、高架橋等。橋也是很多的故事起源，如趙縣的趙州橋、飛奪瀘定橋、黃河大橋等。

STEM課程之《橋》中，我們給學生介紹中國橋梁的驕傲歷史，教育他們立志做祖國的棟梁之材，具體教學內容如表1，適用年級為7—8年級。

建造橋梁是一個大工程，在實際的建造過程中，需要考慮很多因素，在實際的科學課堂中，不可能面面俱到。以第二課《靜止的橋》為例，我在執教時選取了最關鍵的橋梁和橋墩作為研究對象，選用了最常見的A4紙、雙面膠作為材料。

《橋》的主要材料包括：20張A4紙/人、60枚硬幣/組、雙面膠、剪刀、鉤碼、吸管、回形針、棉繩、定滑輪、竹簽等。

教學片段：人體大橋游戲

（可能是因為在北方的緣故，談到橋，學生了解得并不多。所以我在課堂上首先引導他們走進橋的世界，橋是怎么出現的？橋有哪些種？為什么會有這么多種不同類型的橋？同時，適時引入“人體大橋”游戲。）

師：我們來玩一個有趣的游戲，需要6名男生，哪些同學敢來挑戰一下？

（6名男生跑上來。）

師：我們需要7個凳子，一字排開，每個人坐在一個凳子上，然后前面一個人躺在后面一個人的腿上，依次躺下去，再把下面的凳子抽掉。

（6名同學按照指示依次躺了下去，然后撤掉凳子。）

師：他們做到了！現在大家討論一下，他們為什么可以不倒？

（學生分小組討論。）

生：這就是一個梁橋的模型，身體構成了橋面，小腿構成了支撐的橋墩。所以它能夠穩定住，不倒塌。

學生通過游戲親身體驗，能真正理解橋梁基本的構成和受力情形，并且大大增加了課程的趣味性。

教學片段：橋墩測試

師：橋梁由四個部分組成，它們分別是橋跨、橋墩、橋臺、支座。今天我們用紙橋做一個簡單的測試，首先我們來做一個橋墩。大家先假想一下，哪種柱體的橋墩最堅固呢？為什么？

生：三棱柱，因為三角形具有穩定性。

生：四棱柱，因為四棱柱多了一條邊。

生：五棱柱，因為五棱柱又多了一條邊。

（學生哄堂大笑。）

生：圓柱，因為圓柱是圓的。

師：好，我先不公布答案。大家用你們手上的A4紙做出這幾種柱體，然后進行承重測試。

（學生測試。）

師：哪個小組公布一下你們的測試結果？

生：圓柱承重最大，五棱柱第二，四棱柱第三，三棱柱承重最小。

師：好，你的回答很完整、很準確。所以，我們平時所見到的柱子大部分都是圓的。

通過提問，了解同學們對橋的結構的了解程度;通過猜想，增加了同學們對橋墩測試的興趣。

教學片段：橋面的設計

師：橋面是橋的主體部分，有一定的跨度。我們學過一首毛主席的詩，里面就有這樣的語句，哪位同學知道？

生：我知道，毛主席的《水調歌頭·游泳》寫道：“一橋飛架南北，天塹變通途。更立西江石壁，截斷巫山云雨，高峽出平湖。”

師：老師為你的文學素養點贊！下面我們就要進行橋面的稱重測試。我們測試一下平面形、凹形、W形、O形。

（PPT展示，測試過程略。）

師：好了，時間到。哪位同學展示一下你們的測試結果？

生：通過測試，我們發現O形的是最結實的，能夠承受的重量最大，然后依次是W形、凹形、平面形。

師：好的。你總結得很到位。那么我們還可將以上的幾種形狀進行組合，構成更加堅固的結構。大家小組討論一下有哪些組合？

（討論十分鐘后，學生得出了一些組合，如圖1。）

師：下面各小組就可以根據之前了解的知識來搭建一座紙橋。

通過同學們熟悉的詩句入手，轉入對橋面的研究。由于同學們對于橋面形狀掌握得不夠多，直接提出可以降低難度。學生通過實驗，切身體會不同結構的不同結果。

教學片段：硬幣懸浮橋

師：除了用紙，我們還可以用硬幣來搭建橋梁。

生：只用硬幣嗎？

師：對。我現在問大家一個問題，一枚硬幣放在桌邊，怎樣才能不掉下去？

生：多靠里面放一些。

師：還有別的辦法嗎？

生：上面壓上東西。

師：還有別的辦法嗎？大家想辦法在桌邊用硬幣搭建一個伸出桌面的懸浮橋（出示圖片，如圖2）。現在大家開始嘗試。

師：剛才我們用硬幣進行了懸浮橋的設計，其實硬幣還可以做出其他樣式的橋梁。

生：真的嗎？

師：當然是真的。我們先來看幾種橋梁的圖片（出示圖片，其中有拱橋、梁橋等多種類型的橋），你們用硬幣嘗試一下。

開始做的過程中，同學們掌握不好力度，硬幣特別容易掉落，但他們一旦掌握了硬幣與硬幣銜接的位置，一座橋很快就可以搭起來。通過不同材料的使用，學生明白，很多種材料都可以為我們所用，只要是設計合理，都可以達到使用的效果。通過親身實驗，他們在嘗試過程中，體驗神奇的力學力矩。

這個環節的學習，讓同學們開闊思維，發揮自身想象力和動手能力，做出不同種類的橋。當然這還是存在一定難度的，因為想到和實際做到還是存在一定差距的。

點" 評

橋是中國智慧的典型代表，很多文人墨客利用橋來抒發自己的情懷。對于王老師的STEM課程之《橋》，學生在學習的同時將橋梁的發展歷史、構造、與橋梁有關的重大事件等有機結合，極大培養了學生的情感素養，體現出冀英中學STEM課程的另一道風景線。本課程內容很細致，每節課專注一個點、放大一個面，讓學生掌握并能動手操作，使學生真正了解中國的橋梁特征。

知識的獲得來源于對問題的認識和解決。學習開始時遇到問題，激發了學生學習的內在動力。STEM的魅力也正在于此！它往水塘里扔一個石子，學習者就開始對自己提出一個又一個問題，激發了一圈又一圈的自我漣漪。

河北省保定市冀英中學（071000）