小学科学教育科学六年级上册形状与结构STEAM视角下的纸桥教学设计

1、STEAM视角下用纸做一座“桥”教学设计盐道街小学（东区） 王可莹摘要：我国教育部颁布的教育信息化“十三五”规划指出，“积极探索信息技术在众创空间、跨学科学习（STEAM教育）、创客教育等新的教育模式中的应用”。在2023年的小学课程标准改革中，科学学科的地位得到了进一步的提升，但现在的小学科学老师对课程如何进行没有明确的方法，因此本文对小学科学当中的科学实验内容进行探索。本文以用纸做一座“桥”为例，从STEAM教育的角度对小学科学的课堂进行探索。一 课程背景在上世纪70年代为加强美国K12关于科学、技术、工程和数学 的教育，美国学者Hurdz最早提出了STEM教育，后来又被其他学者进一步改善

2、为今天流行的STEAM教育。STEAM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Art）、数学（Math）的英文首字母缩写，旨在培养拥有跨学科思维的能力，是使学生全面发展和增加学生对各学科学习兴趣的载体。STEAM教育理念强调将各学科融入到具体的实践项目中，在实践中巩固理论，并且可以为学生创造真实的教学情境。科学课堂中的实验既可以体现跨学科的学习，又注重应用于实践。STEAM教育理念重在学科交叉性与探究性。在学科交叉性方面，应注重加强对学生四个方面的教育：一是科学素养，即运用科学知识（如物理、化学、生物科学和地球空间科学）理解自然界并参与影响

3、自然界的过程；二是技术素养，也就是使用、管理、理解和评价技术的能力；三是工程素养，即对技术工程设计与开发过程的理解；四是数学素养，也就是学生发现、表达、解释和解决多种情境下的数学问题的能力。STEAM教育理念重点探究性课程重在探究，探究不仅是按照课本进行，而是通过学生的设计，在探究过程中不断寻找最佳的解决方案，将自己的设计方案最优化，提升学生在学习过程中的主观能动性。教育部颁布的教育信息化“十三五”规划指出，“积极探索信息技术在众创空间、跨学科学习（STEAM教育）、创客教育等新的教育模式中的应用”。在2023年的小学课程标准改革中，小学科学增加了一二年级的内容，科学学科的地位得到了进一步的提

4、升。因此，STEAM教育理念下的小学科学拓展课程的开发就显得尤为重要。教学设计（一）教学目标的设定1.科学概念目标：设计和建造桥需要综合考虑许多因素，如造桥的要求，材料的特性和数量、形状和结构等。2.科学探究目标：1）经历设计、制作、介绍交流的过程，体会设计的重要性。2）应用形状结构的知识及经验设计和制作。3.科学态度目标1）发展乐于动手、善于合作、不怕困难的品质。2）发展尊重他人、认真倾听、敢于发表意见的品质。4.科学、技术、社会与环境目标加强对技术工程设计与开发过程的理解，提升工程素养和技术素养，能够把理论转化为生活中能应用到的产品。（二）教学准备：教师：多媒体课件、一座报纸制作的桥、钩码

5、。小组：旧报纸一张、设计单一张、胶带、剪子、尺子、钩码。（三）教学方法设计：STEAM教育理念重在学科交叉性与探究性。在学科交叉性方面，应注重加强对学生四个方面的教育：一是科学素养，即运用科学知识（如物理、化学、生物科学和地球空间科学）理解自然界并参与影响自然界的过程；二是技术素养，也就是使用、管理、理解和评价技术的能力；三是工程素养，即对技术工程设计与开发过程的理解；四是数学素养，也就是学生发现、表达、解释和解决多种情境下的数学问题的能力。STEAM教育理念重点探究性课程重在探究，探究不仅是按照课本进行，而是通过学生的设计，在探究过程中不断寻找最佳的解决方案，将自己的设计方案最优化，提升学生

6、在学习过程中的主观能动性。在教学中应了解学生对所学科学问题的初始想法，特别是一些概念理解过程中出现的想法。 引导学生在观察和实验的过程中做好记录。引导学生用准确、恰当的词语描述观察到的事实和现象；引导学生对观察和实验结果进行整理和加工，形成正确的解释。通过前面7课的学习，学生对材料的结构、承载力、桥的结构都有了一定的了解。本课开篇直接提出用纸造桥的要求，要求限制了时间，规定了使用的材料、桥的跨度、宽度、载重等。接下来就是造桥了。1.第一部分：用纸造“桥”要考虑哪些问题教科书中四个学生的讨论发言可以归纳成两个方面。第一，要考虑纸的特性。纸承受力的特点是抗拉而不抗压，即抗弯曲能力很差。纸是“薄板型

7、”材料，要考虑怎样增强它的抗弯曲能力。第二，我们的桥选择什么样的形状和结构。这两方面是相互联系和影响的，要结合在一起进行思考、选择。另外，纸是限量的，我们的桥由哪几部分组成，各用多少材料，怎么牢固地连接在一起这些让学生自己去考虑设计了。经过讨论后，就可动手制订设计方案了。教科书中的设计方案表也是对设计的一种指导。设计好了就可以开始建造纸桥了，教科书没有呈现这部分的内容。2.第二部分：介绍评价我们的“桥”怎样介绍我们的“桥”，教科书给了五方面内容的参考，包括对桥本身的说明，对知识的应用，制作过程的介绍和反思。对介绍评价活动的过程，教科书无须再作说明和指导。用纸造桥是一个创造性活动，特点是制作不难

8、，设计难。教科书中没有学生制作好的纸桥的图，意图是激发学生的想象力和创造力，不让他们依样画瓢。（四）教学环节设计:一、引入新课，揭示课题（预设3分钟）材料准备：一座用报纸制作的桥PPT出示中国现代著名的桥梁（展示不同类型结构的桥梁，复习各种桥梁的形状和结构，为同学们后面设计桥梁提供一个铺垫。）今天这节课我们不仅欣赏桥梁，还要来“造”一座桥；也可以通过动画视频的形式介绍世界名桥。揭示课题：用纸造一座“桥”（板书），并展示纸桥的承重能力之强。 二、讨论方案，设计桥梁（预设20分钟） 材料准备：报纸一张、设计单一张、胶带、剪子、尺子看了中国这么多世界知名的大桥，老师也非常自豪，我也设计和建造了一座桥

9、，出示报纸桥。不知道这座桥的承载能力如何，我们来测试一下。（预设：承载非常差，一下就塌了）提问：你觉得我造这座桥存在什么问题，承重能力怎么这么差呢？（预设：桥面厚度不够、连接不够牢固、材料抗弯曲能力太差、建构设计不够合理.可以结合这个单元所学习的知识讲一讲、合理即可。）2.同学们找到了这么多问题，说的都非常有道理。如果用一张报纸你们会造出什么样的桥呢？这节课我们要运用这个单元学习到的知识，像桥梁工程师那样来设计建造一座不仅美观而且承重能力不错的桥。3.出示材料，明确要求：用报纸造一座跨度35厘米、宽度10厘米、至少能承载200克重物的桥。我们知道纸是非常柔软的，要达到这个要求难度不小，大家可以

10、讨论下，我们在设计时候要考虑到哪些问题呢？（提示：根据纸的特性，怎样增强它的抗弯曲能力；选择合适形状结构增强稳定性；用正确的方式牢固地连接各部分等等。）4.出示评分标准。5.小组讨论桥梁设计，并画出设计图（PPT出示各种桥梁）。6.交流分享小组的设计，大家可以对其他小组的设计提出合理的建议。7.各小组对桥的设计进行修改。三、制作桥梁，测试承载（预设15分钟）材料准备：报纸一张、胶带、剪刀、尺子、钩码根据自己设计图造一座纸桥。（提示：用10分钟时间完成，造好的桥先不能过分承重和过久承重，如果压塌一次，恢复后载重量会大大减小。）小组展示并介绍自己造的桥。（1.自己小组的桥的用了什么形状和结构，应用

11、了那些科学知识。2.用什么方式连接增加稳定性等。）对各小组的作品进行评价，测试各组桥的承载能力。四、交流小结、拓展延伸（预设2分钟）1.通过今天的造桥活动你有什么收获，哪些地方做的还不够好，可以怎么改进。2.同学们能再这么短的时间里把纸桥造得这么好，真不容易，课后同学们可以用这个单元学习过的知识，用不同的材料建造跨度更大、承载能力更强的桥梁，期待大家的作品。【板书设计】8.用纸造一座“桥”增加梁的厚度改变纸的形状 利用拱形特性 一座结实的桥使用三角框架纸桥设计方案第 小组 时间 设计要求 造一座跨度35厘米、宽度10厘米、至少能承载200克重物的桥。使用材料报纸一张、胶带少量设计简图结构说明运用框架结构，增强承重能力，同时让桥更稳固桥面运用瓦楞纸结构，增强抗弯曲能力制作步骤先做桥墩，将报纸搓成纸棍；用绳子捆出框架