《瘋狂過山車》教學設計

李佳 北京教育科學研究院豐臺實驗小學

●創新整合點

①利用ZOOM（視頻會議）視頻連接軟件為兩地雙師課堂提供視頻連接的技術支持，使兩地師生在技術的支持下可以同上一節課，有力地保證了異地雙師課堂的順利完成。

②利用Padlet軟件（網絡虛擬平臺系統），兩地學生在虛擬平臺上傳課上與課下的活動照片、視頻、設計圖、學習單的分享與評價。并且課下可以持續交流，雙方除了點贊和評論，還提出了一些中肯的建議，這樣就促進了過山車模型的持續改進，同時提升了學生的思維。

●教材分析

《瘋狂過山車》這節課為筆者所在學校自主開發的四年級項目+校本課程。本課程先讓學生了解勢能與動能的轉換過程，再讓其利用所提供的學具軟管和膠帶、剪刀等搭建過山車，進而意識到工程領域中設計、執行、反思與修正的重要性，學會像工程師一樣思考。在項目+的領域中，這是一種十分重要的思考和做事方式，因為在實際條件下工程師總會面臨各種設計與實際不符的情況，需要不斷地修正才能達成目標。這種能力在生活中也常會用到，雖然并不是每一個學生都想成為工程師，但是這種思維方式是學習、工作精益求精的最有效的方法和路徑。

整個課程主要利用混合學習環境與智慧學習環境，打造高階思維的雙師課堂。課程的探究與實踐分成了兩大部分，通過借助現代化的輔助教學設備與策略完成任務一（帶有斜坡的過山車模型的設計與建造）和任務二（帶有回環的過山車模型的設計與建造）。京港兩地相隔千里之遙，共上一節課存在著語言、文字、技術溝通等方面的困難。這就需要合適的技術工具予以支撐。經過兩地協商，筆者決定主要使用ZOOM軟件（視頻會議）與Padlet軟件（網絡虛擬平臺系統）。

●學情分析

為進一步加深北京和香港的相互了解，促進京港兩地教育、文化的傳播與交流，學校與香港樂善堂梁銶琚學校聯手在混合學習環境中共上一節項目+課程《瘋狂過山車》。在雙師課堂上，香港學生可以體驗北京的教學方式，北京的學生也可以親身感受香港的實際課堂，師生在共同學習中相互交流，增進感情。

學校四年級的學生好奇心較強，對未知世界的求知欲也比較強烈，非常適合此類探究+設計的項目+課程的學習。學生們平時對一些關于科學、探究、設計、動手、制作等實踐類的項目也比較感興趣，在之前的綜合實踐活動課上也積累了一些動手制作方面的經驗。

對方學校的學生為六年級學生，據前期調研，學生之前已經接觸過能量轉換的概念，在大概念的理解和運用上更有優勢，在動手操作方面也有過一定的訓練。

●教學目標

知識與技能目標：知道過山車原理是勢能與動能的轉換，并能用提供的學具合作完成搭建過山車。

過程與方法目標：在過程中著重培養批判性思維、解決問題的能力、團隊合作能力，以及溝通交流能力。

情感態度與價值觀目標：培養試錯精神和探索發現未知世界的勇氣。

●教學環境與準備

多媒體教室、寬帶網絡、seewo觸控一體機、課件、ZOOM軟件（視頻會議）與Padlet軟件（網絡虛擬平臺系統）。

●教學過程

1.課前準備階段

①雙師模式的課前溝通：兩地就教學整體設計、簡體與繁體的PPT設計、上課使用視頻連線的軟件、上傳任務結果的互動平臺使用、上課流程等進行了充分的溝通。

②課前前測：兩地圍繞有關過山車課題，對兩地學生進行課前調研，問題形式有填空題、單選題和多選題及自主補充答案。

設計意圖：課前溝通課前調研。①通過前期使用微信軟件的充分溝通，解決如何利用現代信息技術手段為雙師課堂教學服務模式的諸多問題。確定了本課程為跨學科學習活動，加強不同學科之間的聯系。②課前使用問卷星小程序的前測分析，從多個方面了解和分析學情，精準確定教學的適切目標。

2.談話導入，走進過山車

師：同學們，今天讓我們一起進入STEAM課堂。我們在課前打破以前的分組方式，以京港兩地的同學共同組成一組的方式，進行了六個工程小組的組建，希望大家能克服困難，一起接受挑戰，爭取完成此次的任務，你們期待嗎？我們今天的任務是什么呢？讓我們看一段視頻。

學生觀看視頻。

師：這是什么呀？原來是過山車，看過山車正往上爬呢，哎呀滑下來了。看完這段視頻你有什么感受呢？玩過過山車的人應該感受過過山車到達頂端的刺激，但為什么人和小車并沒有掉下來呢？過山車這么好玩，它的原理是什么呢？下面就請大家跟著老師一起來探索一下它的原理。

設計意圖：運用談話的方式，觀看視頻引出課題。視頻導入，PPT課件播放過山車視頻，總結問卷星前期調查結果，引出課題及探究問題。生動有趣的視頻及問卷星分析結果，引發學習興趣，激發學生學習動機。

3.科學探索，初識過山車

師：現在我要在黑板上變出一個過山車軌道，這是過山車的小車，現在每個同學都上車來吧，你們坐好了嗎？我們馬上出發；小車從過山車的底部慢慢地往上爬升，它動起來了，當物體動起來的時候，它就具有了動能；小車繼續往上爬，速度就越慢，這時候動能隨著速度的降低慢慢地變少了，但是隨著小車的慢慢升高，有一種能量慢慢變多了，因為物體被舉高而具有的能量，叫勢能。

師：那么大家發現了嗎？動能和勢能是不斷地變化的，隨著物體的升高動能逐漸降低，勢能逐漸增加。那么，動能和勢能分別與什么有關系呢？

生：動能與速度有關，勢能與高度有關。

師：小車到達頂端后繼續往前走，你們猜這時候小車的速度會有什么變化呢？速度快什么能量變大？什么變小了？

生：漸漸加快速度動能變大，高度變低勢能變小。

師：你能總結出幾句話嗎？

生：動能是因為運動具有的能量，勢能是物體被舉高具有的能量，勢能與動能不斷地在轉化。

師：如果要想讓小車多沖幾個回環怎么辦呢？

生：動能就要不斷地變大，不斷地做動能與勢能的轉化。

師：小工程師們，請你們在動手制作過山車的過程中找尋這兩種能量。

設計意圖：通過認真觀看教師的演示以及認真聽取教師講解勢能與動能，跟著過山車的運動軌跡理解動能與勢能的概念和過山車的運動原理。

4.合作探究，斜坡過山車

（1）出示任務一，學生讀出要求：①搭建一個帶斜坡的過山車。②讓鋼珠通過軟管傳遞，最后掉入杯中且不會飛出。③測試時手不能扶軟管，要完成三次測試才算成功。

材料：一根軟管、一個膠帶、一把剪刀、一個紙杯、一個鋼珠。

（2）啟發學生找出關鍵條件。

（3）請幾名學生上臺與教師一起搭建一個帶有斜坡的過山車。要求其他學生注意觀察教師與合作學生的操作流程。

（4）請其他學生上來驗證，并說一說觀察的結果，如小組充分合理的合作、巧妙借助有力的地點、斜坡的角度、杯子的角度等。

設計意圖：通過教師與學生合作，一起分析任務要求和材料，進行搭建，完成任務一。

①希沃互動黑板、實體投屏的使用，支持兩地課堂跨越式的討論，促進學生的交流與協作。②ZOOM軟件的使用等信息技術手段的利用，支持課堂內外的討論、辯論、成果展示等活動，提升學生參與度、積極性。

5.動手建造，回環過山車

（1）布置任務二，學生讀出要求：①每組搭建一個帶回環的過山車。②讓鋼珠通過軟管傳遞，最后掉入杯中且不會飛出。③測試時手不能扶軟管，要完成三次測試才算成功。

材料：一根軟管、一個膠帶、一把剪刀、一個紙杯、一個鋼珠。

（2）利用ZOOM軟件分享探究匯報：任務二探究學習單的兩地分享。

探究問題1（如圖1）。

圖1

師：要想讓小球快速順利地通過回環，回環的位置設計在哪兒更合適呢？

生：中下段。

探究問題2（如圖2）。

圖2

師：要想讓小球快速順利地通過回環，如何設計回環的大小呢？

生：小回環。

（3）師小結：因為加入了回環，所以小球的初始位置還要再加高，加大勢能與動能的轉換。

（4）邊巡視邊指導學生進行建造。

（5）利用padlet軟件上傳分享圖片和視頻作業，進行小組展示匯報。

設計意圖：ZOOM軟件促進課上實時的交流與展示，在雙方小組匯報中可以隨時切換雙方學生與PPT的鏡頭，雙方教師不僅可以觀察到對方的上課情景，還可以實時監控本方的上課狀態，學生們也可以參看屏幕進行交流與評價。

6.合作反思，暢想過山車

（1）利用學科思維導圖反思。

師：今天的設計哪個地方比較好？還有哪些改進的地方？或者說在建造的過程中遇到了哪些問題？如果下節課我們繼續建造過山車，你還有哪些新的想法？

（2）教師小結：即便是生活中非常普通的現象中也蘊含著科學奧秘，你們愿意去揭開它們的神秘面紗嗎？這還有待于我們今后一起去探索。感謝今天同學們的配合，下面請同學們一起收拾一下學具。

設計意圖：通過學科思維導圖對課程進行反思提升。

●教學反思

技術支持的展示與交流在異地雙師課堂的應用，讓利用信息技術手段，支持課堂內外的討論、辯論、成果展示等活動得以落實，從而提升了學生的參與度與積極性，拓展了展示與交流的時間和空間，實時展示與分享過程性學習成果，實現了基于成果的批判性思考和深度互動，推動了過程性成果的沉淀與積累。總體達到了三個使用現代化教學手段的目標：

一是通過技術支持下的展示與交流，促進了學生對作品的批判性思考及高階思維水平的提升。

二是通過使用ZOOM視頻連接軟件與Padlet虛擬平臺系統，增強了學生的互動交流與展示評價能力，激發了學生參與課程的積極性和投入度。

三是掌握了Padlet軟件的基本操作功能，以及登錄、上傳、發布與互動評價的方法。

在課上，六個小組以小組為單元，分別拿著一部手機，登錄Padlet虛擬平臺。學生用簡單的拖拽式操作拍攝過山車模型設計圖、作品，錄制過山車模型的測試視頻，并將這些內容上傳到平臺上共享。這為后續的展示交流打下了基礎。在展示與交流環節，教師組織學生相互介紹作品，ZOOM軟件使得兩地學生都可以實時看到和聽到對方的分享，還可以通過屏幕相互評價對方的作品。由于課時有限，學生們未能在課上討論所有的作品，但他們通過Padlet軟件，在課下自主瀏覽，大家興致勃勃地對所有作品的圖片與視頻進行點贊，并留言評論和持續跟帖。這些評論為后續過山車模型的迭代設計提供了思路，有的學生又將修改后的作品再次上傳。在這樣一種線上線下混合交流的環境中，過山車模型越來越完善，學生的批判性思維和設計能力得到了提升，京港兩地師生的相處也越來越融洽。

其中有兩點最大的收獲：

第一，協同聯動，促進學生能力發展。

ZOOM視頻連接軟件和Padlet軟件協同工作，實現了課上實時交流評價，Padlet軟件還可以支持學生在課下展示交流與評價互動，搭建了兩地教學溝通的橋梁。技術工具使分享更自由、課堂更靈活、反饋更及時、調整更有效，這有利于教師的精準指導，有利于學生互相啟發，在總結中提升。

第二，延伸擴展，助力學生思維提升。

技術工具的使用使得教學在相同時間的深度（課堂延伸）和廣度（擴展交流）都有提升，形成了更廣泛的學習共同體。Padlet不僅實現了課上學生們的展示分享、評價互動，還延伸到了課下，課后持續跟蹤和記錄自評與互評的活動，為學生創造自我反思與自我認知的機會。雙方教師也可以隨時了解京港兩地各小組推進進展情況，促進兩地小組成員及時深度互動，推動了集體智慧的沉淀與分享。

使用港方提出的Padlet虛擬平臺教學軟件作為課上的記錄與展示、分享還是很方便的。兩地的教師機和學生機通過Padlet可以互相實時看到各個小組設計與制作的過程與成果，還能與大屏幕同屏連接，分享連接后操作簡單，對使用環境沒有什么特殊的要求，比較方便快捷，實用性較強。通過Padlet軟件在學習過程中及時反饋和分析學生作業，提高了課堂的效率，節約了時間，也代替了過去的粉筆，無粉塵，好寫易擦，還可以隨時標記，非常實用。

今后需要思考和提升的地方：在后續的課程里可以嘗試引導學生自行創建Padlet模板，模板風格符合研究主題，自主建立一個新課程的展示與交流評價平臺。