以工程项目为载体优化模型制作活动——以《空气动力小车》为例

厦门市海沧延奎实验小学吴永发

小学科学模拟实验中的模型制作活动，需要应用科学、技术、工程、数学等学科知识设计和制作模型，它不是简单地将科学、技术、工程、数学等学科知识叠加起来，而是将科学、技术、工程、数学等学科知识通过模型制作这一活动形成连贯的、有组织的课堂结构。

模型制作活动中各学科间的融合绝不是知识点的堆叠，而是综合各学科的优势，使科学、技术、工程和数学互为补充和促进，这样才能更有效地培养学生综合解决问题的能力，提升学生的科学素养。为此，在模型制作活动中引入工程项目的设计理念，赋予实验活动更为具象化的载体能够达成较好的教学效果

《空气动力小车》为六年级下册第六单元《拓展与应用》第二课《应用》中的内容。在此之前，学生已学习运动和力的科学知识，了解了力能改变物体的运动状态及如何减小摩擦力。学生已具备初步的观察、实践能力，并乐于综合所学各方面的知识，利用简单的工具和材料，设计、制造属于他们的产品。该阶段的学生如果采用传统的探究式教学方式，只是探究力对小车运动的影响，学生的兴趣不是很大。我把它转化为一个工程教育项目，即引导学生运用已掌握运动与力的科学知识及一些材料性能，利用简单的工具和材料，设计、制作一辆吹一口气就能沿直线运动的风动力小车模型。

基于模型制作的项目活动，是以项目研究驱动科学教育。它不是让学生掌握孤立、抽象的学科知识，而是把知识还原于真实生活情景，利用合作和多种资源来构建学习环境，通过解决生活中富有挑战性的项目，让学生体验真实的生活，获得社会性成长。在《空气动力小车》一课开始时，我拿着1个风车在手中把玩，吸引学生的兴趣。再通过播放1段视频，将焦点转向制作风动力小车。该视频中，一位厂长站在一个现代化小车装配车间里，向同学们征集风动力小车制作方案。

师：你们有什么建议？（学生面面相觑）我们无法设计一辆真实的小车，有替代方案吗？

生：先做一个模型试试。

师：设计制作一辆吹一口气就能运动的小车模型，你有什么想法？

生：要尽量减小阻力。

生：可以把车身做成流线形，这样受到空气的阻力就小。

生：多装几轮子，减小车子与地面的摩擦力。

生：做一个风车安装在车子上带小车运动。

生：做一个帆安装在小车上更好。

…………

师：如果你是厂长，你会选择怎样的模型？

生：能沿直线运动。

生：速度越快越好。

生：行驶的距离越远越好。

…………

（教师出示材料清单：吸管2根，玩具车轮4个、车轮轴2根，A4纸一张，胶带1卷、剪刀1把）

师：今天我们就设计制作一辆能沿直线运动的风动力小车模型，看谁的模型运动的又直又快又远。

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2以工程设计为主导——在不断改进中完善

通过确定项目任务，学生明确了与背景科学知识相关的问题及工程约束问题。接下来就是制订合理的解决方案的过程，即工程设计。在这个阶段，我鼓励学生用进行头脑风暴，用尽可能多的方法寻求问题的解决。有效的头脑风暴需要迅速地产生想法，而暂不进行判别。倘若问题过于复杂，则最好先将问题分解成一个个小问题，再对每个小问题进行头脑风暴以寻求解决。

在这个教学环节中，学生通过帆船、风筝、滑翔机、热气球等用空气驱动的创意，设计小车挡风板，让其受到空气推力更大些；通过动车、飞机、潜艇流线体的创意，设计车身，使其受到的阻力更小；通过手推车、自行车、小汽车轮子的滚动设计车轮的安装方法，让它与地面的摩擦力小些。每个小组（两人一组）的想法都不同，我并不进行对错的判断，而是让学生设计图示模型来解释自己的想法，然后分享交流，引导学生在不断改进和完善中，完成工程设计方案。

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