stem教育之搭建筷子橋

世界

恩施市實驗小學(xué) 魯世珍 　　科技發(fā)展，時代在進步，世界因網(wǎng)絡(luò)拉近你和我。因網(wǎng)絡(luò)我們可以不斷開闊視野，不斷學(xué)習(xí)進步。幾年前，海風(fēng)老師，兔子老師在他們的空間里，曬了無數(shù)張搭筷子橋的照片。我看見了，是那么的激動、興奮、躍躍欲試。終于這一年，在我任教的創(chuàng)客班中，也讓孩子們試試，體驗，體驗。 　　仔細分析起來，本課的內(nèi)容是根據(jù)stem理念，在教科版科學(xué)六年級上冊第二單元《形狀與結(jié)構(gòu)》中的第3課《拱形的力量》、第4課《找拱形》和第7課《橋的形狀和結(jié)構(gòu)》這幾課的基礎(chǔ)上做的適當?shù)难由旌屯卣?。這一課以學(xué)生熟悉的橋為研究對象，本課的活動設(shè)計意在帶領(lǐng)學(xué)生了解多種多樣的橋梁結(jié)構(gòu)，加深和拓寬、框架等結(jié)構(gòu)的知識，讓孩子們深入地感受科學(xué)技術(shù)對社會進步的貢獻，為后面用筷子或用紙造橋培養(yǎng)興趣和開闊視野。 引導(dǎo)孩子們探究出各種拱橋的特點是本課重點。讓孩子們明白橋面在拱上方的橋，拱受到路面的壓力會產(chǎn)生向外的推力，需要巨大的橋墩（拱足）抵住這個力。橋面在拱下方的橋，橋面可以拉住拱足，抵消拱產(chǎn)生的向外的推力，同時，橋面被水平方向的力拉緊，也增強了橋面的抗彎能力。 本課要達到的目標是：1.科學(xué)：了解筷子橋?qū)儆诠皹?，明白拱橋的力學(xué)原理。拱橋的承重主要是“拱”來承受，拱承受的力為壓力，拱橋?qū)蚨眨ü白悖┯休^大的水平推力。2.技術(shù)：運用力學(xué)原理，通過筷子間的相互作用，使筷子巧妙的別壓、穿插、搭接成為拱形結(jié)構(gòu)。3.工程：動手搭建一個拱形的筷子橋，通過比賽方式，讓孩子們思考如何改進建筷子橋的材料問題。4.數(shù)學(xué)：讓孩子們思考如何讓每一根筷子受力均衡，以達到保持橋的平衡性，穩(wěn)定性。 今年，來到創(chuàng)客班學(xué)習(xí)體驗的是四年級的孩子，搭橋是六年級內(nèi)容；所以有點難度，知識儲備不夠。所以我得提前給他們做點什么小實驗，各個方面都得打點基礎(chǔ)。上一節(jié)預(yù)備課。于是，我在創(chuàng)客班的QQ群里通知孩子們，每個小組下一次課要準備的材料有：A4紙一張、8K卡紙4張、新華字典兩本、直尺一把、圍棋子一盒、一次性塑料飯碗一個等； 鋪墊課階段（2019年4月29日）：孩子們帶著材料，如約來到創(chuàng)客室里。我首先讓孩子們欣賞幾張恩施幾座美麗的橋，并進行分析各種橋是什么樣子的，描述一下形狀。如：清江橋、紅江橋就是一座座拱橋；風(fēng)雨橋就是一座平板橋；施州大橋、金山大橋就是一座座斜拉橋；鳳凰橋又叫彩虹橋，形狀是一座拱橋、也是一座吊索橋；紅旗大橋也是一座吊索橋。等等。接著引導(dǎo)孩子們分析猜想這些橋為什么要建成各種各樣的形狀，可能是什么原因，舉例說明一下。孩子們推測出可能是各種橋的作用不同而設(shè)計成這樣的。如：風(fēng)雨橋是行人的，不需要好大的載荷量，就設(shè)計成平板橋。其他的因為要行駛車輛，而設(shè)計成拱形橋、吊索橋、斜拉橋等等?？傊?，不管什么橋，它們在建造上都有一些相同的地方，大家找找，都有些什么？孩子們一下子就找到了，必需要有橋面和橋墩。 是的，今天我們也來搭搭橋，想玩嗎？“想?！焙⒆觽兙珰馍褚幌伦泳蜕蟻砹恕Ｎ艺f：“別慌，我們慢慢來?！闭n件出示一張A4紙和兩本新華字典。利用這些材料，我們?nèi)绾未钜蛔鶚??！疤唵瘟耍瑑杀咀值渫鶅蛇呉环牛鳛闃蚨?；再把A4紙作橋面往兩本字典上面一搭就可以了?！弊T許愿一邊舉手一邊說，同時也就把橋搭好了。是的，接著我把藏在背后的一盒圍棋子舉起來說：“看看，老師這兒有圍棋子，可以用來試試你們的橋咋樣？”孩子們一下了就懵了。我說：“不要緊，只是實驗試一下，這橋能載幾顆棋子，你們猜猜看?！薄耙活w、一顆都不行。”孩子們小聲地說。試試吧，實驗一下就知道了。果然只能放一顆棋子，第二顆放上去，A4紙就塌下去了。什么原因？紙?zhí)浟耍×?，孩子們齊聲說?！皳Q張卡紙吧，讓橋面厚一點?！痹S芮聞?wù)f。這個辦法很好，我們就來試試吧。先猜想估計能承受幾顆，再實驗測試一下，記錄數(shù)據(jù)。孩子們一邊實驗一邊興奮地說：“這次確實有進步了，能承重8顆左右了?！?lt;/p> 承重8顆棋子的橋，能力還是很弱的。不改變材料，就這一張卡紙，誰有好辦法，讓它的承重能力變強一點，或者更強一點？先前我們欣賞了那么多美麗壯觀的橋，難道就沒有一點點啟示嗎？有一個孩子眼睛一亮說：“噢，我知道了，可以改變卡紙的形狀，如彎成拱形等等?！薄澳闾袅?，厲害！給你點贊。你跟老師的想法一樣。”接著老師課件出示了一張實驗記錄單，看看卡紙都可以改變一些什么形狀？老師依次介紹：有L形橋、有拱橋、有波紋橋等等。孩子們一下子又興奮起來了。我們來試試用卡紙折成這些形狀的橋都能承重多少顆棋子呢？實驗中，我們要注意一些什么呢？課件出示溫馨提示：①輕聲討論，分工合作。②注意卡紙朝向一致，每種橋形換不同卡紙。③橋墩的距離保持15厘米不變。（橋墩對準紙上的標線）④橋面下降1厘米，就為受不住壓力了。⑤棋子輕拿輕放，每研究一種及時記錄。（記錄可使用>、<符號）⑥實驗完整理好器材，作好匯報準備。實驗中，只聽見孩子們的歡呼聲：“老師，我們棋子用完了，波紋橋還沒有塌下去?！钡任肄D(zhuǎn)過身去看他們時，他們可得意呢！ 做實驗時，時間過得真快。我們來匯報總結(jié)一下吧：同一種卡紙，直板橋承重約10~11顆；L形橋承重約16~20顆；拱橋承重約79~88顆；波紋形橋承重約100顆以上。(備注：因圍棋子的質(zhì)量不一樣，可能顆數(shù)有差異。)最厲害的數(shù)波紋形橋了。順勢引導(dǎo)孩子們：“你們在生活中見過波紋形橋嗎？”“沒見過”大家齊聲說。分析一下原因，為什么？“這樣的橋面不好行走吧?！痹S芮聞?wù)f。是的，還有其他原因嗎？“太耗材了，橋身也是很重的。增加橋墩的載荷量?！弊T許愿說。最后總結(jié)得出：雖然承重量大，但是因為有這么多的缺點、不足，所以建筑師不選擇它，而是選擇另外一種橋形，你們猜是誰？“拱橋。”是的，拱橋。也是非常厲害的。我們來分析一下：（師出示一張拱形橋的受力示意圖）棋子等重物的重量在壓拱時，有一個向下的壓力，同時，這個向下的壓力會改變方向，會向左右兩邊傳遞給相鄰的部分，相互擠壓，結(jié)合得更加緊密，最后傳遞給了兩邊的拱足，拱足就抵住了這個向外的推力，從而讓拱形橋能承受更大的壓力。我們清江橋、紅江橋，還有著名的趙州橋都是石拱橋。歷經(jīng)滄桑，巍然屹立。 因為準備階段是鋪墊課，又是基礎(chǔ)課。所以花了一些時間和精力，目的是為了下一階段的成功。下一階段我們就來搭拱橋。這次不是用紙搭了，而是用筷子來搭。這一階段帶材料，以同樣的方式，在QQ群里發(fā)通知，同時給了他們溫馨提示：那就是要想搭好，把筷子橋搭成功，準備筷子，一定是那種最原始的，一掰兩瓣的一次性筷子。這種筷子粗糙些，筷子之間的摩擦力大些，搭的穩(wěn)固、牢實些。當然這種筷子目前特難找了。又建議孩子們?nèi)绻业介L30厘米，寬、厚都約1.5厘米的竹片更好，竹片粗糙些，不滑，好搭些。 就是這樣，2019年5月，搭筷子橋的活動全面鋪開。 第一階段（2019年5月6日）：初步了解搭筷子橋的方法，在另一方面了解孩子們準備材料的情況。這周一下午的第二節(jié)課，如約而至，孩子們早早的來到創(chuàng)客室里，等待著我又將如何引導(dǎo)他們搭筷子橋。我打開課件，展示一張張別人已搭好橋的圖片。孩子們很驚嘆，這一座座壯觀的筷子橋是如何搭成的呢？我又播放一段搭筷子橋的視頻，引導(dǎo)他們仔細看，開始一根怎樣放，接下來的筷子又怎樣搭？看著視頻，我和搭檔老師示范著搭建。進一步讓孩子們明確搭建方法。 下面我們就邊搭邊仔細講解方法：①首先，用一支筷子豎著放在地面上，是基墊，是拱足；隨后，左手拿一支筷子懸空與基墊（拱足）筷子平行。②然后在這一支懸空筷子上方，橫著放兩支筷子，間隔寬一點，要求平行，這兩支筷子的一端要抵住基墊（拱足）筷子。③接著在這兩支平行筷子上方豎著放一支筷子，與左手拿著的懸空筷子一上一下呼應(yīng)。再在剛才上面那支筷子上，橫著平行斜搭兩支筷子，另一端要落地。④再在斜搭著的那兩支筷子上，豎著放一支筷子，與抵住基墊（拱足）的那兩支筷子交叉處，卡住、卡緊。使它穩(wěn)住，不易掉落，這樣，第一段橋體就搭建好了。⑤然后，右手拿一支筷子輕輕抬起右邊的橋體，同時向右移動左手拿著的那一支懸空筷子，輕輕抬起第一段橋體的橋身。⑥接著再往第二級卡住的基墊筷子上又橫著平行斜搭著兩支筷子，馬上又豎著放一支筷子與先前搭落地的那兩支筷子交叉卡緊。第二段橋體又搭好了。⑦再次向右移動左手拿著的那一支懸空筷子，輕抬第二段橋體，繼續(xù)第三段橋體搭建，按照這樣方法，反復(fù)做，一個完美的筷子橋就搭建好了。 　方法已經(jīng)講解清楚了，孩子們親自開始搭建了。這個活動得孩子們一起團結(jié)才行羅！孩子們帶的材料又是怎樣的一個情況呢？這次課中，六班的四個孩子和七班其中一個孩子沒來。只有七班張藝洲帶來了約六、七塊竹片，其他的孩子都是帶的一次性筷子。七班團隊在張藝洲的帶領(lǐng)下，首先搭的橋有點像那么一回事，但還差一根，他們向一班借了一塊，才勉強搭好。其他的孩子，用一次性的筷子，不斷試搭，不斷重播視頻，不斷暫停視頻，反復(fù)看視頻，反復(fù)搭。一次次快搭成功的橋，瞬間因筷子太滑了而散架了?！鞍ァ?！嘆氣聲異口同聲叫出來。但是他們沒放棄，拾起筷子又開始搭，我很佩服他們的耐心，韌勁。他們很羨慕七班有這樣的竹片呀。 <h3>第二階段（2019年5月13日），這一次課因材料有所改進，搭的筷子橋也因此有了很大的進步。1班的吳海航同學(xué)，要他的爸爸幫忙網(wǎng)購了，寬高都相等的約1.5厘米寬，長約30厘米的竹條。吳海航說：“我在家中，搭成功了好多次，今天怎么在這兒就不行了呢？”我也只有說：“再試，別著急?！?班以譚許愿為組長的團隊，因材料沒改進，還是用的一次性筷子，所以沒有好多進長。3班的也是一次性筷子，不過他們想了一個辦法，把筷子用小刀一剖兩瓣，試搭，還真能成功呢，搭了一座小橋。4班和8班的材料沒改進，所以他們一事無成。5班，他們這個小組同學(xué)網(wǎng)購了二十幾根薄的木片，試搭，也還行，能搭成橋。但是因木片有點寬，使得橋面不夠穩(wěn)定。6班第一次沒來。我找到班上去了，讓這幾個孩子帶竹片來創(chuàng)客室里玩。其中一個孩子，我估計是劃得家中的掃把把兒或拖把把兒的竹竿，看起來很粗糙，我還真擔心會刺扎他們的手。他們和5班的孩子們一樣，把所有材料都搬到電腦大屏幕下面的地板上來，邊看視頻邊搭橋。7班這一次課。張藝洲繼續(xù)補齊竹片，在所有班中首先搭橋成功，效果好。于是我也找準機會和孩子們秀了幾張。第二次課，因孩子們在不斷思考，不斷改進材料，孩子們在不斷的體驗中成長。</h3> 第三階段（2019年5月20日）這次課中，孩子們的搭橋材料又一次改進，又一次進步。特別是2班譚許愿同學(xué)，這個星期六星期日是沒有休息，為了找好的竹片，花了很大的功夫到鄉(xiāng)下去找回的，找回后又來破開修整制作，可累壞了。爸爸媽媽也非常支持孩子。有了好的有結(jié)構(gòu)的材料，也讓他們搭的橋雄偉壯觀。許芮聞?wù)f：“我可以爬到桌上去搭嗎？”我說：“行了，只要你能搭出來”。6班的孩子們在材料改進上也花了很大功夫，也是網(wǎng)購的一組木棒，比1班吳海航的要細一點點。就是因為細一點點，更能成就他們的筷子橋。他們也很輕松就搭橋成功。只有4班和8班的材料沒改進，還是沒結(jié)果。本次課后，我宣布下一次課老師要進行測試，評判標準說明一下，本來搭建筷子橋，最好的辦法是用載荷量來判斷橋的穩(wěn)定性，牢固性，但是因為各小組搭筷子橋的材料不一樣而無法評判。只能以橋的高度來評判，看看各小組成績怎樣。 <h3>第四階段（2019年5月27日）今天這次課是各個小組展示活動時間，檢測各自搭的橋的高度。孩子們各自備好實驗材料，來到創(chuàng)客室里，各小組成員擺開材料，拉開陣勢開始搭起橋來。1班的材料更新了，有兩套材料可以用，一套是網(wǎng)購的，一套是自制的，竹片青青的，在小組成員共同努力，搭的筷子橋高的有9.5厘米高。2班的譚許愿同學(xué)花了很大功夫，制作竹片，最后橋高有16厘米高，很成功，獲得亞軍。3班以宋穆嵐為組長的團隊，材料沒有更新，還是原來的一次性筷子，是一剖兩塊的，所以搭的不高，只有5.5厘米高。4班的孩子們，在材料下，沒有下工夫，也沒有更新，僅僅用了9根筷子，搭了一個很矮，高才4厘米的橋。5班的以田翰林同學(xué)為組長的團隊，還是上次那個木片，有點兒寬，搭了10厘米高，獲得季軍。獲得冠軍的是6班這個團隊，橋高有27厘米，是最完美的最合規(guī)格的筷子橋。最后我要求所有孩子們來一個大團圓合影照，以慶祝本次活動成功。7班的前兩次搭了，最后一次課沒帶材料來，各小組成員帶著本子、筆寫著反思。8班的孩子們，橋沒有成功，因為他們在材料上沒有下功夫投資，或投入改進，所以效果是沒有的，又一次驗證了一份耕耘一份收獲。</h3> 　　這幾次課已給孩子們帶來了足夠可以思考的空間，希望課后他們自己進一步拓展，相信會有更多意想不到的收獲和驚喜！總之，這一年這一季的筷子橋，搭制比較成功，比較完美。這也是我在教學(xué)上的一次次成長的經(jīng)歷，一次次進步的歷程。 這是每個小組的成績！ 課后我將照片、文檔和孩子們的反思合編輯一個美篇，在創(chuàng)客班的QQ群中，分享給孩子們和家長朋友們。期待大家能提出意見和建議。我會努力把這一項創(chuàng)客活動開展得的越來越好。 <h3>孩子們的體會和感受！展示展示！</h3>