“投石機”STEM活動案例研究

李祥

STEM教育是科學、技術、工程和數學教育的統稱，不僅僅是各個學科的簡單疊加，也不是相關分立學科的統稱，而是在教育項目中更多地進行整合。基于STEM的課程理念，更有效地開展符合學生特點的自主探究學習，充分吸引了學生的興趣和參與。我們以小學STEM活動《投石機》的課程結構為例，分析該課例如何達成STEM的4個領域的集成與創新。科學：研究杠桿原理在投石機中的應用；研究拋物速度與投石臂的關系。技術：能夠繪制草圖，使設計方案可視化。工程：按照設計圖紙完成投石機的制作；測試投石機的效果，優化改進投石機。數學：了解投石最高點與拋物距離的關系，理解拋物線的運行軌跡。整個課程框架分為以下五個部分。

一、工程問題的引入

工程與技術活動源于工程學中需要解決的某個難題，這是課程的主體。首先通過情境創設給出問題簡介，即任務或項目的簡介。通過活動前搜集的博物館和影視基地里的相關投石機模型的圖片和視頻，提出相關的探索問題：投石機在古代是怎樣進行攻城或防守的？我們能否復制或者創造一臺投石機，模擬古代戰場開展安全趣味的攻防大戰呢？活動的科學本質是力學中能量的傳遞問題，圍繞這條隱形的線索設計STEM活動，就可以將科學與工程技術有效地結合在一起。

在分析問題的基礎上，為學生提供更多的背景經驗活動，要求教師在課前需要搜集大量有效的信息，進行篩選和分類，除了投石機的模型和視頻，還需要搜集不同樣式的DIY小型簡易投石機的圖片資料，甚至實體玩具，讓學生在課程中可以進行思維創新，而不是根據單一的投石機模型進行簡單仿制，這就違背了STEM活動的課程初衷了。……