小學(xué)科學(xué)STEM教育案例《找重心》教學(xué)實(shí)錄與評析

陳燚

【摘 要】本案例基于STEM教育理念的引領(lǐng)，借助重力這一科學(xué)前概念，讓學(xué)生利用已有的數(shù)學(xué)知識以及一定的技術(shù)支持認(rèn)識并尋找物體的重心。通過層層遞進(jìn)的問題，讓學(xué)生認(rèn)識到物體重心的位置特點(diǎn)，并做到面對不同的問題能夠選擇最適合的方法解決問題的能力。

【關(guān)鍵詞】小學(xué)科學(xué);STEM;教學(xué)案例

STEM教育是近幾年最熱門的新教育方式，它的到來促進(jìn)了我國小學(xué)科學(xué)課堂的大變革。它的教育特點(diǎn)是：融合科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)四個領(lǐng)域;以工程設(shè)計為主導(dǎo);借助已學(xué)或現(xiàn)學(xué)的各科知識與技能解決相應(yīng)問題的探究實(shí)踐活動，為學(xué)生整體的認(rèn)識這個世界提供機(jī)會。

為了使STEM理念能有效融入小學(xué)科學(xué)課堂，我們教師的課堂教學(xué)策略也需要發(fā)生相應(yīng)的改變。《找重心》這節(jié)課以尋找各種圖形的重心為問題主線，借助重力這個科學(xué)前概念，通過數(shù)學(xué)幾何圖形的知識和一定技術(shù)支撐的學(xué)習(xí)和整合，最終利用多種方法找到規(guī)則與不規(guī)則圖形的重心位置。在STEM理念引領(lǐng)下的科學(xué)活動中，學(xué)生不僅掌握了科學(xué)知識，更重要的是獲得綜合運(yùn)用知識解決問題的能力。

【教學(xué)過程】

教學(xué)片段一：魔術(shù)導(dǎo)入，認(rèn)識重心

1.糖盒魔術(shù)

師：為什么圓形糖盒能穩(wěn)穩(wěn)立在斜坡上呢？只要你認(rèn)真學(xué)完這堂課的內(nèi)容，你就能解釋其中的奧秘了。

2.了解重心

師：蘋果向地面下落;樹葉落到地面上;高處的水往低處流;拋高的物體落回地面。為什么會出現(xiàn)這些現(xiàn)象？

生：因?yàn)榈厍蛴形Α?/p>

師：由于地球的吸引而使物體受到豎直向下的力叫作重力。

師：鉛筆受到重力作用嗎？手中的鉛筆一松手會怎樣？小組內(nèi)嘗試用一根手指頂鉛筆，使它不往下掉。

師：鉛筆保持平衡時手指頂住的位置會受到豎直向下的重力和手指頂住的力，這兩個力同時作用在這個位置上，一個往上一個往下，使它保持平衡了。我們把能使物體保持平衡的這個位置稱之為“重心”。一個物體只有一個重心。

教學(xué)片段二：多種方法，尋找重心

1.找規(guī)則物體的重心

師：老師給每一組都準(zhǔn)備了一張紙板，你能想辦法找出它的重心在哪里嗎？

生：用畫對角線的方法找到長方形紙板的重心。

師：為什么想到用畫線的方法找它的重心呢？

生：猜測長方形的重心就在它的中心，畫對角線就能找到它的中心點(diǎn)了。

生：我們組用對折的方法找到了圓形的重心。

師：為什么對折就可以找到圓形的重心呢？

生：因?yàn)閷φ蹆纱魏蟮慕徊纥c(diǎn)就是這圓形的圓心，也就是它的重心點(diǎn)。

生：我們組是用量的方法，同樣找到了正方形的重心。

師：為什么用畫、折、量的方法找到了這些紙板的重心？

生：因?yàn)樗鼈兌际且?guī)則圖形，它們的重心正好就在中心點(diǎn)的位置。

師：除了這些方法，還有沒有其他方法找到紙板重心的？

生：我們組是直接拿鉛筆頂?shù)模苡勉U筆頂住不掉下來的位置就是這三角形的重心點(diǎn)。

2.找不規(guī)則物體的重心

師：形狀規(guī)則的紙板重心都找到了，形狀不規(guī)則的你們能夠找到它的重心在哪里嗎？

生：用頂?shù)姆椒梢哉业剿闹匦摹?/p>

師：頂可以，不過還需要試頂好多次呢。還有其他方法嗎？畫、折能找到它的重心嗎？

生：不能，形狀不規(guī)則，這些方法找不到它的重心。

師：所有小組都用頂?shù)姆椒ㄕ业郊埌宓闹匦牧藛幔?/p>

生：L形紙板沒有找到重心。

師：有沒有方法能把所有的紙板重心都找到，而且比頂更準(zhǔn)確的呢？

（觀看教學(xué)視頻，介紹懸掛法）

師：現(xiàn)在就請同學(xué)們用懸掛法找出你們組不規(guī)則圖形的重心位置吧！

師：用懸掛法都找到重心了嗎？L形紙板找到了嗎？

生：原來有些物體的重心不在物體上。

師：這么多找重心的方法，你們最喜歡哪種？

師：每種方法都有它的好處，也都有它的弊端，我們應(yīng)該

學(xué)會根據(jù)不同的情況，采用相應(yīng)的最適合最方便的方法來解決問題。

教學(xué)片段三：重心位置與其穩(wěn)定性

1.揭示糖盒的秘密

師：這個形狀規(guī)則的糖盒，它的重心應(yīng)該在哪里？第一次放在斜坡上怎么樣了？第二次呢？其實(shí)第一次和第二次老師拿了兩個糖盒，它們外表一樣，區(qū)別就在里面，第一次的糖盒是空的，第二次的糖盒里面放有重物。

師：為什么放有重物的糖盒能穩(wěn)穩(wěn)的立在斜坡上呢？

師：一個物體重心位置會影響這個物體的穩(wěn)定性，重心偏下，物體更穩(wěn)定。

師：你在生活中有沒有見過類似的使重心偏下，讓物體更穩(wěn)定的例子？

2.竹簽陀螺

師：老師給大家?guī)硪粋€小玩具：竹簽陀螺，你能嘗試將竹簽陀螺立于手指上嗎？（不成功）

師：要使竹簽陀螺立在手指上，也就是要它變得更穩(wěn)定可以怎么辦？想想剛剛的糖盒是怎么變得更穩(wěn)定的？

生：想辦法讓它的重心下移。

師：老師再提供兩個橡膠塞，再次嘗試。（成功）

師：為什么在下面加上橡膠塞后，就能穩(wěn)穩(wěn)的立于手指上了呢？

生：重心下移可以使物體更平穩(wěn)。

【教學(xué)評析】

1.借助STEM實(shí)踐活動，培養(yǎng)學(xué)生綜合素養(yǎng)

STEM學(xué)習(xí)活動，重探究，更重動手實(shí)踐，在活動中，教師既要保證探究的有效性，還要兼顧學(xué)生實(shí)踐能力的發(fā)展。在課前學(xué)生對“重心”的概念是很模糊的，課堂伊始，學(xué)生由尋找鉛筆的重心的方法，借助一定的數(shù)學(xué)幾何知識順理成章的找到了規(guī)則圖形的重心;面對不規(guī)則圖形這個新問題也能想到借助規(guī)則圖形中“頂”的方法多嘗試幾次來尋找;竹簽陀螺幾乎不可能立在指尖，由糖盒的魔術(shù)得到啟發(fā)，在兩腳處加上兩個重物竹簽不僅穩(wěn)穩(wěn)的站住，還能自由的轉(zhuǎn)動起來。利用已有的數(shù)學(xué)知識、剛學(xué)的新方法、剛立的新概念來靈活應(yīng)對面臨的新問題，在這樣的STEM課堂中，學(xué)生邊學(xué)邊用，“學(xué)以致用”的需求得到很好的滿足，很大程度上激發(fā)了學(xué)生對探究更高層次知識的興趣以及綜合運(yùn)用知識的能力。

2.依據(jù)STEM教育理念，重建科學(xué)課堂結(jié)構(gòu)

新課程改革以來，以學(xué)生為主體的探究式學(xué)習(xí)方式越來越被追捧，課堂中教師任何的一個知識的灌輸都會被批判為過時的填鴨式教育方式。STEM教育理念更是倡導(dǎo)以學(xué)生為中心的主動探究活動，不過，在STEM活動中卻存在著很多的“灌輸”。

完整的STEM教育活動應(yīng)該包括聚焦問題、前期研究、設(shè)計制作、修改完善、展示評價、拓展提升等環(huán)節(jié)，其中“前期研究”其實(shí)就是一種“灌輸”，包括知識的灌輸、技術(shù)的灌輸?shù)鹊取！墩抑匦摹愤@節(jié)課最重要的一個知識灌輸就是“重心”一詞，重心，在物理學(xué)上是指在重力場中，物體處于任何方位時所有各組成支點(diǎn)的重力的合力都通過的那一點(diǎn)。這對小學(xué)生而言無疑太過于抽象，筆者從生活現(xiàn)象出發(fā)，飄落的樹葉、掉落的蘋果、飛流直下的瀑布，提取學(xué)生腦中已有的科學(xué)前概念——重力，再由手托鉛筆尋找平衡點(diǎn)的游戲，讓學(xué)生體會到這個點(diǎn)就是這支鉛筆的近似重心，從而揭示重心的概念。這種借助學(xué)生已有經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，將知識進(jìn)行類比、分類、歸納、推理，尋找它們之間的規(guī)律和聯(lián)系，形成新的科學(xué)概念。學(xué)生在建構(gòu)科學(xué)概念的過程中，探究能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力等都將得到應(yīng)有的發(fā)展。在STEM理念引領(lǐng)下的課堂，科學(xué)概念的建構(gòu)過程是有序且有層次的，對學(xué)生探究能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)都有很大的影響。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張勇.透視課例，厘清關(guān)系——淺談小學(xué)科學(xué)概念的教學(xué)[J].新教師，2015，（06）