《伞面的坡角》同课异构探索—浅析科学探究课、技术探究课、STEM研究课的不同

伞面的坡角同课异构探索 浅析科学探究课、技术探究课、STEM研究课的不同 作者 丁素平 作者简介 丁素平，湖南省湘潭市九华和平小学（411100） o 原发信息 湖北教育（科学课）（武汉）2020年第20206期 第62- 64页 内容提要 义务教育小学科学课程标准指出，小学科学课程学习 的方式是多种多样的，探究式学习是学生学习科学的重要 方式。文章以自行开发的伞面的坡角一课为例，基于 科学探究课、技术探究课、STEM研究课设计不同教学案 例，阐释三种课型的理论原理。 关键词 伞面的坡角/同课异构/科学探究课/技术探究课/STEM 研究课 期刊名称素质教育 复印期号2021年05期 本文以自行开发的伞面的坡角一课为研究载体，基于科学探究 课、技术探究课、STEM研究课设计不同教学案例，阐释三种课型的理论 原理。 科学探究课 科学探究是获取科学知识的主要途径。科学探究特别强调要基于问题 和聚焦问题，然后设计研究方案,通过观察、实验、调查、统计等手段获 取证据，经过比较、分类、类比、归纳、演绎等逻辑思维方法，进行推理 判断，最后得出结论。 依据上述理论，如果将伞面的坡角设计成科学探究课，那么教学 主体流程为提出并聚焦问题-分析并制订探究方案-实验探究-综合分析、 得出结论。 L提出并聚焦问题 导入观察各种成品雨伞，有什么发现学生发现其伞面坡角一般都 是15度左右，于是引出问题为什么伞面坡角一般选择15度这样的选 择有什么科学道理 2. 分析并制订探究方案 观察分析雨伞,发现主要是从遮雨面积和伞面排水速度两方面决定伞 面坡角。遮雨面积越大越好,要求坡角越小越好；伞面排水速度越快越 好，要求坡角越大越好，如何取舍为什么大家不约而同地选择了坡角为 15度左右 怎样测算不同坡角伞面的遮雨面积和排水速度教师引导学生制订实 验方案用相同规格的伞，测量不同坡角时伞面遮雨半径，计算遮雨面 积；排水速度则将同一把伞撑到对应坡角,测量一滴管水从伞顶流出伞边 所用时间。 3. 实验探究 全班分组用相同的伞，分别研究小坡角、中坡角、大坡角伞面的遮雨 面积和排水速度。 4. 综合分析、得出结论 综合比较各组数据，得出结论，选用中坡角遮雨面积可以比较充分利 用伞面（遮雨面积减小不明显），并且排水速度合适。（小坡角虽然遮雨 面积够大,但排水慢；大坡角则排水快而遮雨面积太小，且这么快的排水 速度也不必要。） 技术探究课 我们知道，技术总是从一定的具体目的出发，针对具体的问题，形成 解决的方法，从而满足人们某方面的具体需求。为了解决需求的技术，- 般可以分为两种途径经验型技术和原理应用型技术。 例如，中国古代发明的赤道式日唇就是一种典型的经验型技术（参见 湘版四年级上册“日唇的故事“）古人是没有地球是一个球体的认识 的,更没有赤道这样的概念古人并不知道日唇背后的真正原理。又 如，学生在学完了磁铁的磁极以及磁极指南北的性质后,参考古人的“磁 针四法，再自制指南针，就是一种典型的原理应用型技术；在学完了电 路的基本知识后，再设计安装房屋电路，也是原理应用型技术。 经验型技术,是通过实践中的尝试、摸索，实现某种功能，满足某种 需求,它以经验为特征。经验是促进技术发展的重要因素，在技术发展历 史的早期，它甚至是导致技术发展的唯一因素。 我们看到，不论科学还是技术，都存在知其然不知其所以然的、以经 验为特征的技术。在小学科学课程中也存在很多这样的技术,尤其是一些 复杂原理技术和高科技技术,这对人类来说是科学指导下的技术,属于应 用的技术，只要求儿童体验、认识和理解。经验型技术既不以科学认识为 目的，也没有清晰的科学原理的指导（没有不包含科学原理的技术）,主 要依据经验进行或获得经验体验。 在这些经验型技术中，往往存在许多的科学问题有待提出和探索,而 更加可贵的是善于发现问题、提出问题，并加以思考。例如，伞面的坡角 需要综合考虑遮雨面积和排水速度两个问题，这在以前的科学探究课和技 术探究课上都是少见的。学生差不多是第一次遇上多因素的综合考虑取舍 问题在他们以后的学习和人生中，这样需要优化、综合分析的问题绝 不会少 油纸伞是一个我们结合当地特色开发的校本课程,其中含有很多 技术工程方面的教育内容。我们认为技术课的大致流程应该是确定需求 -做出设计-调试安装-评估改进。伞面的坡角是这个大的课程中的一个 子课题，重点在于用经验型技术的方法，不断地尝试、评估、改进，最终 获得一个比较合适的伞面坡角0 依据上述理论，如果将伞面的坡角设计成技术探究课，那么教学 的主体流程为需要确定一个合适的伞面坡角-分析具体的影响因素并制 订实验探究方案-小组展开实验探究-数据信息分析评估-完成设计、满足需 求。 1. 从需求出发，提出要探究的问题 导入我们在制作油纸伞的过程中，需要一个合适的伞面坡角，要选 择一个什么样的伞面坡角最为合适呢 2观察分析油纸伞,发现伞面坡角的选择,主要考虑其功能需求 伞面的遮雨面积和伞面排水速度。遮雨面积越大越好,要求坡角越小 越好;伞面排水速度越快越好，要求坡角越大越好。如何取舍 3. 通过经验型的技术尝试,选择合适的坡角 组织学生做各种坡角的油纸伞，通过实验比较其遮雨面积和伞面排水 速度。伞面坡角研究记录与科学探究课相同。 4. 分析数据,完成评估，确定合适的伞面坡角,满足人们的需求 学生尝试制作出不同的伞面坡角,通过测算发现当遮雨面积最大 时，伞面的排水慢，生活经验告诉学生这可不行；当伞面坡角达到30度 以上时，排水非常迅速可是损失了很多的遮雨面积，已不能满足人们的需 求；选择一个折中的坡角，大约15度时既可保障遮雨面积，亦可以保持 伞面排水的II页畅。 这种技术型探究课可以延续到油纸伞的跳子的位置确定、不同伞骨长 度的确定、长伞骨开槽的位置等,人们无一不是在不断尝试的过程中去调 试，直至合适为止，保证伞骨能支撑伞面出现合适的坡角，保证伞能轻松 地开合等。 STEM研究课 STEM教育结合了科学、技术、工程和数学,它将知识融合到一起, 去解决一些真实的问题，形成能满足人们某种需求的产品，因此它更注重 的是学生创新能力、问题解决能力和相互合作的能力，而并非将不同学科 简单叠加。STEM理念的重要意义在于强调了把科学知识物化为具体的应 用,对扭转以前长期应试教育中产生的高分低能“眼高手低“有较好 的作用。 依据上述理论，如果将伞面的坡角设计成STEM探究课,那么教 学主体流程为确定需求（设计合适的伞面坡角）-发现问题、设计解决 方法-利用科学、技术、工程和数学等知识解决问题（15度最为合适）-运 用理性方法创新产品（设计一把适合小、中、大雨环境下的雨伞）0 1. 聚焦问题 在制作伞之前我们要先完成伞的设计。在设计伞面坡角时，我们需要 考虑哪些因素（伞面的遮雨面积、排水的速度、防止被风吹翻等）聚焦 问题多大的坡角是最合适的呢 2. 展开探究,弄清原理 以科学探究课的思维，解决伞面坡角选择15度左右为最