前言

STEM教育是一种以项目学习、问题解决为导向的课程组成形式，它将科学、技术、工程、数学有机地融为一体，有利于培养学生的创造能力和实践能力，引导学生在解决问题的过程中感受技术与工程的基本特点，体会技术与工程对人们生产生活的影响。我校科学科组的老师在STEM教育理念的引领下，基于真实的问题情境的问题下，根据小学生的认知、思维等特点， 在科学课堂中开展了“搭建高塔”STEM项目学习活动。

项目学习活动案例

（一）项目设计

1.项目介绍

本项目名为“搭建高塔”，是适用于六年级的STEM学习项目。本项目的设计源于教科版小学科学六年级上册《形状与结构》单元的第五课《做框架》，项目中可以让学生运用所学的“三角形框架具有稳定性”的科学概念和利用“三角形框架可以加固框架结构”的原理;还可以结合数学、空间思维能力、动手实践能力等多方面的综合能力。在了解结构稳定性的基础上，通过设计、测试而制作模型，体会“搭建”的乐趣，养成通过“设计—制作—检验—改进—发布”的过程来解决实际问题的习惯，并关注身边框架结构建筑物的技术水平发展。通过“比一比哪组搭建的模型最高”“寻找初次搭建的模型易倒的原因，设计又高又稳的模型草图”“小组合作，建一个又高又稳的高塔”等系列科学探究活动，让全体学生在小组相互竞争过程中、亲历设计并搭建高塔模型，从而自主构建高塔稳定不倒的科学概念。

2.学习目标

（1）科学

知道上小下大、上轻下重的物体稳定性好。知道用三角形框架来固定框架结构。能用简单材料自主探究物体不容易倒的秘密。

（2）技术

能根据材料完成建造不容易倒的高塔的搭建工作。

（3）工程

知道工程设计的基本步骤，包括明确问题、设计方案、实施计划、检验作品、改进完善、发布成果等。

（二）项目实施

1.项目流程设计

2.项目准备

资料准备：

查阅资料，收集建高塔的相关信息和资料。

材料准备：

30根长牙签、60根短牙签、一包彩色超轻黏土。

3.实施过程

本STEM项目实施过程主要分为提出问题、探究阶段、高塔的设计和制作、拓展提升这四个环节，每个环节的具体实施过程如下：

（1）创设情境，引出问题

①出示各种钢构高塔情景，引出：这些高塔是怎样建起来的？为什么这些高塔经历了这么长时间都不易倾倒呢？搭建高塔需要什么材料呢？工程师是如何设计和制作建高塔的？

②教师提供材料：现在老师这里有30根长牙签、60根短牙签、一包彩色超轻黏土。怎样连接黏土和牙签呢？（黏土可以捏成小球，牙签就可以插在黏土小球上），怎样可以搭建高塔呢？

③引导学生讨论：模型不稳的原因？如何才能让搭建的模型又高又稳？搭建什么形状的框架不容易变形？

（2）探究高塔稳定不倒的特点

出示两组装置（见图），引导学生思考：这4个瓶子，1号瓶和2号瓶、3号瓶和4号瓶谁更不容易倒？为什么？

学生从中发现：上小下大、上轻下重的结构具有较好的稳定性。搭建的框架是三角形最不容易变形。

（3）自主设计，修正完善图纸

①学生动手画设计图。引导学生怎样可以利用有限的材料进行搭建？并计划好每一层用多少根牙签？长短牙签如何搭配使用？

②用手机现场拍摄学生画图过程，上传到屏幕上，进行设计图的评价。

③修正并完善设计图。

（4）小组合作，搭建模型

①学生根据设计图，在底板上共同完成模型的搭建。

②学生在搭建高塔的时候，教师借助现代信息技术，现场拍摄学生的搭建、调试过程。

③播放学生的制作过程，引导学生相互评价。

（5）成果展示及测试，交流反馈

①学生展示作品，并进行评比。

②教师出示一些高塔图片，再与学生搭建模型进行对比，小组讨论，寻找它们的共同点。

③学生进行作品展示及测试，其他组别进行评价，学生完成自评和互评。

④最后总结得出：高塔又高又稳的原因：上小下大、上轻下重，三角形框架不易变形，框架结构风阻小。

（三）项目评估与反思

本次项目中设置的驱动性问题：“如何设计和制作建高塔使不容易倾倒？”这个问题提供给学习者一个广阔的多向度的探索空间，带领他们成为一名小小工程师，从而让他们对知识进行联结、抽象和迁移，对材料进行选择和使用，同时在整个项目过程中也对自己进行了自我调控、反思。在反思的过程中，让所学到的知识可以可视化，这样让项目就变得更具有真实性。

在成果展示中，让他们回顾自己的项目历程，发现一个完善的作品是在实践中不断地迭代改进，逐渐地就养成了“问题—改进—新问题—再改进”的实践习惯。