基于小組合作的STEM學習案例

周伯良

蒸汽動力船在航海歷史中具有重要的地位，它的出現改變了人類航海活動的歷史。下面我們就利用簡單的材料做一個蒸汽小船的模型。

所需用品：易拉罐、泡沫、空心銅管、蠟燭、啤酒瓶蓋、小塑料瓶（動脈飲料瓶）、美工刀

情景導入，問題提出

制作一艘蒸汽動力玩具船，在自制的蒸汽馬達的推動下，它能夠輕易駛過一個游泳池，或是橫渡一條小河，聽起來是不是個不可能完成的任務？

圍繞問題，小組探究

用什么原理獲得動力？易拉罐和裝滿水的銅管提供的動力是否一樣？

設計方案，準備實踐

以小組合作討論，歸納制作方法

把塑料瓶剪去一半，當做船體或把易拉罐規定在泡沫上當船體。

（2）把空心銅管在小塑料瓶上繞上幾圈。

（3）在船體稍后部位的適當位置扎兩個小孑L，把銅管的兩頭分別插進這兩個小孔。

（4）把蠟燭放進啤酒瓶蓋里，再用白膠粘到銅管之下。

（5）把蠟燭點燃，小船就會在水中航行了。

船體是半個縱向剖開的塑料瓶，燃料是一只小蠟燭，馬達就是一段細銅管。這種銅管在修空調的那里能買到，是1/8英寸口徑的，也就是大約4毫米。把銅管在一支粗一點的筆或者其它圓柱形的物體上繞兩圈，兩端穿過船尾，浸在水里。圖里紅色箭頭所指的是水平面的位置，以下的部分在水里。

小組競賽，激發情趣

競賽內容：各個小組利用自制的發動機驅動小船向前跑，看哪個小組的船又快又穩，順利穿過小河的小組勝利。

小組討論：同樣的器材，為什么有的小船跑的快，有的跑得慢，發動機力道不足，使不上勁。

5.小組探究，原因分析

用易拉罐當動力的蒸汽船，往里面灌點水，后端留個小孔，加熱產生水蒸氣，讓水蒸氣向后噴出，利用反作用力使船前進。那樣的裝置因為噴出的蒸汽壓力很小，動力很弱，也就是在臉盆里跑跑。

用銅管制作的小船，先把銅管里灌滿水，注意一定要灌滿水，可以把銅管一端浸在水里，另一端套上軟管用嘴吸。如右圖，然后用手指堵著銅管的兩端，如一圖那樣把船安裝好。點燃蠟燭，因為銅管里注滿了水，蠟燭火焰直接燒到的地方，也就是銅管螺旋的地方，溫度逐漸升高，超過水的沸點之后，水開始沸騰，產生水蒸氣。水蒸氣體積膨脹，可是后面的銅管里裝的水還沒有沸騰，于是水蒸氣就推動這些水向后噴出。我們這種蒸汽船的奧秘就在這里！因為水的密度遠遠大于水蒸汽，根據動量守恒定律，它獲得的反作用力就遠大于直接噴出蒸汽的裝置，因此它的動力性能要好得多。

6.反饋評價，總結實驗

學生反饋實驗結果，教師評價，反饋學生實驗活動情況，結束本次實驗探究活動

為了監督學生活動情況和實驗成果，我還特意設計一張活動記錄表。

學生活動情況記錄表

從這張學生活動記錄表中可以看出，活動開展的比較成功，學生還主動建議老師多多給他們提供項目學習的機會。作為老師當然要盡量滿足學生的合理要求。

教學反思

基于小組合作的STEM學習活動是根據學生好動的特點而展開的有目的、有計劃、有組織的教學活動。STEM教育通過在眾多孤立的學科中建立起一座新的貫通橋梁，為學生提供了整體認知的契機，通過把各領域的學科知識和技能的教和學有機整合到一起，將學生先前零碎的知識梳理成相互聯系的整體，是一種跨學科的有機融合。STEM學習具有很強的探索性和實用性，能培養學生的觀察、想象、思維、實驗操作和創造能力。“科學源于生活，服務于生活。”教師要創造條件讓學生多思考、多觀察、多實驗，要求學生做生活的有心人，并將所學的科學知識應用于生活，獲得體驗成功的喜悅。

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