小學科學STEM教育案例《找重心》教學實錄與評析

陳燚

【摘 要】本案例基于STEM教育理念的引領，借助重力這一科學前概念，讓學生利用已有的數學知識以及一定的技術支持認識并尋找物體的重心。通過層層遞進的問題，讓學生認識到物體重心的位置特點，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。

【關鍵詞】小學科學;STEM;教學案例

STEM教育是近幾年最熱門的新教育方式，它的到來促進了我國小學科學課堂的大變革。它的教育特點是：融合科學、技術、工程和數學四個領域;以工程設計為主導;借助已學或現學的各科知識與技能解決相應問題的探究實踐活動，為學生整體的認識這個世界提供機會。

為了使STEM理念能有效融入小學科學課堂，我們教師的課堂教學策略也需要發生相應的改變。《找重心》這節課以尋找各種圖形的重心為問題主線，借助重力這個科學前概念，通過數學幾何圖形的知識和一定技術支撐的學習和整合，最終利用多種方法找到規則與不規則圖形的重心位置。在STEM理念引領下的科學活動中，學生不僅掌握了科學知識，更重要的是獲得綜合運用知識解決問題的能力。

【教學過程】

教學片段一：魔術導入，認識重心

1.糖盒魔術

師：為什么圓形糖盒能穩穩立在斜坡上呢？只要你認真學完這堂課的內容，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。為什么會出現這些現象？

生：因為地球有吸引力。

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。

教學片段二：多種方法，尋找重心

1.找規則物體的重心

師：老師給每一組都準備了一張紙板，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：因為對折兩次后的交叉點就是這圓形的圓心，也就是它的重心點。

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：因為它們都是規則圖形，它們的重心正好就在中心點的位置。

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的，能用鉛筆頂住不掉下來的位置就是這三角形的重心點。

2.找不規則物體的重心

師：形狀規則的紙板重心都找到了，形狀不規則的你們能夠找到它的重心在哪里嗎？

生：用頂的方法可以找到它的重心。

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，形狀不規則，這些方法找不到它的重心。

師：所有小組都用頂的方法找到紙板的重心了嗎？

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，而且比頂更準確的呢？

（觀看教學視頻，介紹懸掛法）

師：現在就請同學們用懸掛法找出你們組不規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，我們應該

學會根據不同的情況，采用相應的最適合最方便的方法來解決問題。

教學片段三：重心位置與其穩定性

1.揭示糖盒的秘密

師：這個形狀規則的糖盒，它的重心應該在哪里？第一次放在斜坡上怎么樣了？第二次呢？其實第一次和第二次老師拿了兩個糖盒，它們外表一樣，區別就在里面，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穩的立在斜坡上呢？

師：一個物體重心位置會影響這個物體的穩定性，重心偏下，物體更穩定。

師：你在生活中有沒有見過類似的使重心偏下，讓物體更穩定的例子？

2.竹簽陀螺

師：老師給大家帶來一個小玩具：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定可以怎么辦？想想剛剛的糖盒是怎么變得更穩定的？

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，就能穩穩的立于手指上了呢？

生：重心下移可以使物體更平穩。

【教學評析】

1.借助STEM實踐活動，培養學生綜合素養

STEM學習活動，重探究，更重動手實踐，在活動中，教師既要保證探究的有效性，還要兼顧學生實踐能力的發展。在課前學生對“重心”的概念是很模糊的，課堂伊始，學生由尋找鉛筆的重心的方法，借助一定的數學幾何知識順理成章的找到了規則圖形的重心;面對不規則圖形這個新問題也能想到借助規則圖形中“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，由糖盒的魔術得到啟發，在兩腳處加上兩個重物竹簽不僅穩穩的站住，還能自由的轉動起來。利用已有的數學知識、剛學的新方法、剛立的新概念來靈活應對面臨的新問題，在這樣的STEM課堂中，學生邊學邊用，“學以致用”的需求得到很好的滿足，很大程度上激發了學生對探究更高層次知識的興趣以及綜合運用知識的能力。

2.依據STEM教育理念，重建科學課堂結構

新課程改革以來，以學生為主體的探究式學習方式越來越被追捧，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教育理念更是倡導以學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教育活動應該包括聚焦問題、前期研究、設計制作、修改完善、展示評價、拓展提升等環節，其中“前期研究”其實就是一種“灌輸”，包括知識的灌輸、技術的灌輸等等。《找重心》這節課最重要的一個知識灌輸就是“重心”一詞，重心，在物理學上是指在重力場中，物體處于任何方位時所有各組成支點的重力的合力都通過的那一點。這對小學生而言無疑太過于抽象，筆者從生活現象出發，飄落的樹葉、掉落的蘋果、飛流直下的瀑布，提取學生腦中已有的科學前概念——重力，再由手托鉛筆尋找平衡點的游戲，讓學生體會到這個點就是這支鉛筆的近似重心，從而揭示重心的概念。這種借助學生已有經驗的基礎上，將知識進行類比、分類、歸納、推理，尋找它們之間的規律和聯系，形成新的科學概念。學生在建構科學概念的過程中，探究能力、實踐能力和創新能力等都將得到應有的發展。在STEM理念引領下的課堂，科學概念的建構過程是有序且有層次的，對學生探究能力、實踐能力和創新能力的培養都有很大的影響。

【參考文獻】

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