勇辉 江苏省宜兴市东坡小学科学教师，无锡市科学学科带头人，宜兴市首批名师工作室主持人，江苏省教育学会小学科学专业委员会理事，无锡市教育学会小学科学专业委员会副秘书长，宜兴市教师发展中心兼职研训员。

先后主持和参与多项省、市级规划和教研课题。多次在全国、江苏省和无锡市执教公开展示课，其评估课先后获宜兴市、无锡市一等奖，江苏省二等奖，参加教育部“一师一优课，一课一名师”评比获“部级优课”。

教学背景

STEM教育是从探究者视角展开的活动，注重学习内容与现实世界的联结，倡导做中学，引导学生在实践中习得知识，锻炼技能，提升素养，是内化于心外化于行的学习方式。如何有效开展STEM教育，整合科学、工程、技术与数学的融合教育，是当今教育改革的潮流与探索领域。当然，相当多的实践是项目化的研究，而从一节课的层面来体现STEM教育，应该说还是比较少，本课例就是一个一线教学的实践案例的尝试。

课例简介

“弹簧动力小车”是陕西师范大学胡卫平教授主编的《创意科学》五年级教材中的一课，通过“创设情境—提出问题—自主探究—合作交流—总结反思—应用迁移”的STEM基本教学流程，将弹性、弹力、弹簧的限度等科学知识、设计制作与利用弹簧作动力的小车深度融合，通过不断改进使产品迭代优化，从而培养学生像科学家和工程师一样学习，提高学科核心素养。当然，要真正体现一个STEM项目的完整过程，一节课是完全不够的，在此作者想利用一节课的时间把流程展示一下。很多深层次的设计与改进需要占用大量的时间，但学会了方法，学生就可以在课后不断改进完善。

科学知识

复习弹性是物体受到外力的作用时，形状或体积会发生改变，去掉外力后，又恢复到原来的形状或体积的性质。能使物体恢复到原来形状或体积的力叫作弹力。

科学探究

1.探究弹力的方向和大小。
2.探究弹性的限度。

科学态度

1.学习同学之间合作探究，交流的科学方法。
2.培养实事求是的科学精神。

科学目标

1.能设计并制作弹簧动力小车的弹簧装置。
2.能对自己的设计进行改进，并联系实际说一说优缺点。
3.能对材料提出改进建议或质疑。

教学重点难点

重点：设计并制作弹簧动力小车的弹簧装置。
难点：能够对自己的设计和材料进行改进和质疑。

教学过程

一、复习旧知，引发思考

师：今天我们来上一节创意科学课。还记得上学期我们学习的“物体的形状改变以后”一课吗，想一想这一课我们学习了什么？

学生回答后，师生一起复习弹性和弹力的概念。

师提问：弹力的大小和什么有关系？它有方向吗？

学生回答。

师继续追问：弹力会无限大吗？为什么？弹力的限度又是什么决定的呢？

二、提出要求，讨论想法

师：在生活中，有很多物体就是利用了弹性来进行工作的，你能举一些例子吗？

学生讨论并汇报生活中的例子。

师：同学们说得真好，今天我们就来学习利用弹簧的弹性来驱动小车。（板书课题：弹簧动力小车）老师这里有这么一辆小车，还有弹簧、弹力线、橡皮筋等，如何让小车安装上弹簧动力呢？大家仔细观察这辆小车的结构，思考如何利用弹簧的弹性产生弹力，并且驱动小车。同学们小组讨论一下，你们打算如何设计？

1.学生讨论设计（记录单一）。

2.学生汇报设计想法，小组间相互质疑与改进。

三、动手实践，进行反思

1.学生们汇报后，各个小组进行安装并试验，制作好后在各组自己的桌子上跑一跑，注意测量弹簧的长度。
 

2.学生分组实践，教师巡视。

3.学生汇报结果，并分析不成功的原因（大部分学生主要是橡皮筋绕到后轴上的方向不对），进行改进。

4.教师引发学生思考：这辆弹簧动力小车，怎样才能让它跑得更快更远呢？你还有哪些改进的想法？
5.学生讨论并填写记录单（记录单二）。

6.学生进行汇报。（此处，教师要注意区分学生改进的是弹簧、弹性、弹力还是小车的其他结构，要把学生的关注点引导到本课的重点内容上来。）

7.师：我们来看看其他人的设计与制作成果，是不是对你有启发呢？（教师组织学生一起观看其他种类的弹簧动力小车图片和视频。）

8.师生继续讨论：弹簧动力小车不烧油，不用电，是一辆真正的环保小车，你觉得要把它用到实际应用中有什么难度？

四、拓展延伸，课后作业

总结：今天我们通过复习弹性和弹力，利用弹性设计并制作了一辆弹簧动力小车，好多同学在不断改进的过程中不断涌现出新的设计和想法，这正是一个优秀工程师的品质。希望大家把这些新设计和新想法在课后继续实践，并且相互交流点评，下节课我们继续来讨论与研究。

教学反思

科学知识与科学规律从生活中来，再回到生活中去，这个过程就是知识转变成技能的过程。先从学生熟悉的生活中那些利用弹性工作的物品的工作过程，提示学生要利用弹力首先必须产生形变这个概念。然后发挥学生的想象，进行弹簧动力小车的设计。设计是技术的关键，是开展工程制作的前提，这个过程至关重要。而设计—制作—改进—再改进，使产品不断迭代更新，这是科学、工程、技术、数学整合的必然环节，也是科学家和工程师工作的必要步骤。学生通过这个环节的学习与实践，掌握了工程师工作的环节，为他们今后利用科学知识与科学规律自主开发属于他们的产品打下基础。当然孩子的思维与想法是单纯的，朴素的，甚至是幼稚的，很多时候需要教师适当地引导与点拨，并且进行客观公正的评价。可以这么说，只有将学生置于课中央，把设计作为学生进行工程活动的关键，工程实践课才能激发出学生全部的内驱力，才能真正提升学生的学科素养。

专家点评

本节课例是“教育部‘国培计划2017’专职培训团队研修项目——东南大学小学科学班”课堂研讨课，由培训学员勇辉老师执教。“弹簧动力小车”一课，勇辉老师进行了精心的课前准备，同时，他对新课标的深刻理解和对学生前概念的把握，以及每一个具有启发性的提问，都有效地引导着孩子们在兴趣驱动下积极思考，各抒己见。更可贵的是勇辉老师特别注重动手操作前的设计，使学生的操作过程有目的，可掌握。学生在操作过程中“卡壳”时，教师没有“代做”，而是巧妙渗透工程技术理念，修改、完善，从小车的精心设计到优化操作，再到最后用“升级版弹簧小车”作为课后延伸，水到渠成。这节课展现出勇辉老师驾轻就熟的课堂掌控能力和扎实的科学基础知识。“创意科学”STEM课程理念在这一节课上运用得恰到好处。（点评人：柏毅，东南大学学习科学研究中心副主任、教授）

该案例是江苏省教育科学“十三五”规划乡村教师专项重点资助课题“科学、工程、技术整合的教学案例研究”（课题编号：XC-a/2016/04）研究成果。