丁永祥   江苏省宜兴市湖滨实验学校科学教师，无锡市“史瑞娣-勇辉名师工作室”骨干成员，宜兴市小学科学学科带头人，宜兴市优秀教育工作者，宜兴市新长征突击手。曾获江苏省、无锡市小学科学优质课赛教一等奖，无锡市基础教育青年教师教学基本功大赛一等奖。
 

学习背景
 

STEM学习是面向学生的真实生活，即学生触手可及的日常生活、学生已有生活经验的一种社会体验。学习内容的真实性有助于激发学生学习探究的兴趣，帮助学生建立课程和现实世界的联系，使学习的目的性更加明确。因此，结合三年级学生的认知特点，我们设计了“玩转小陀螺”一课。该课的主要活动是引导学生利用圆纸片和牙签组装小陀螺，并想办法让小陀螺转得时间更久。通过本课的实践，我们尝试在教学中把STEM教育理念引入课堂。
 

教学思路
 

本课教学尝试用基于真实问题探究的STEM学习进行有效教学，允许学生对学习有所控制，在不断拓宽经验和知识的基础上建立加快学习的催化剂，尝试让学生自己来摸索学习，充分发挥学生的主观能动性，由学生自己设计小陀螺模型,为学生提供亲历科学探究的机会。学生在制作小陀螺的过程中，不断发现问题、解决问题，不断反思改进，从而让小陀螺转得更稳更久，收获对更多科学概念的理解，激发和培养学生的逻辑思维、批判性思维，同时提高协作技巧。
 

教学目标
 

1.了解陀螺由转轴和转盘组成。

2.知道通过减小摩擦力、降低重心、增加转盘质量等方法可以使陀螺转得更稳更久。

3.初步了解分析、比较、推理等思维方法。

教学重点与难点
 

教学重点：制作一个能转起来的小陀螺。

教学难点：学会通过改变因素使小陀螺转得更稳更久。
 

教学过程
 

一、聚焦任务，制作一个能转起来的陀螺
 

1.谈话导入
 

师：你们玩过陀螺吗？怎么玩的？（教师出示陀螺游戏图片，如图1）

2.了解陀螺，引出任务
 

（1）通过出示不同形状类型的陀螺，比较概括出陀螺的构造。（如图2）

（2）教师出示实验所需的圆纸片和牙签，引出本环节任务——制作陀螺。（如图3）

3.小组讨论，确定方法
 

师：我们应该怎么做小陀螺？
 

生：把牙签插在圆纸片里面。

师：为什么这样制作？
 

生1：牙签就是小陀螺的转轴。圆纸片就是小陀螺的转盘。

生2：我觉得还要把牙签插在圆纸片的中间。

师：为什么？
 

生：这样能保持平衡。

二、改进技术，设计一个转得久的陀螺

【测试一】
 

1.测试陀螺，观察成果
 

师：你们刚刚制作的陀螺能转起来吗？转的情况怎样？

学生分组测试，对数据进行记录。（如下表）

2.交流经验

师：为什么各组的陀螺转动时间有长有短？

生：转的时候有的同学用的力气大，有的用的力气小。
 

师：怎样保证测试的时间更公平，更有说服力？
 

生3：多测试几次，算出它们的平均时间。
 

生4：转动时使用的力气每次都应该差不多。

【测试二】
 

1.比较实验，讨论探究

教师出示转得时间短和时间长的陀螺进行观察比较。

师：你们有什么发现？
 

生5：时间转得长的陀螺的转盘低一点。
 

生6：转盘低的陀螺转得更稳，所以时间就长。

生7：这样陀螺的重心降低了，就稳了。
 

生8：我还有发现，有的组的陀螺是用牙签尖的一头转的，有的用平的一头转的。

师：哪个转得久？
 

生：尖的。
 

师：为什么？

生：接触面小了。

师：对，这样就减小了摩擦力。真了不起，我们就按照刚才同学们的想法来改造小陀螺，试一试，你有什么新发现？
 

学生根据讨论结果调整转轴、转盘，测试并记录汇总数据。

2.小结

通过调整转盘与转轴，降低陀螺的重心，减少接触面积，减小陀螺运动的阻力，使陀螺转得更稳，时间更长。
 

【测试三】
 

师：还有谁有什么办法让小陀螺转得更久吗？

生：我猜想如果把转盘变大点会转得更久。

教师出示大转盘，学生制作并记录分析。
 

师：通过刚才的测试，你有什么发现？
 

生：在大转盘里的陀螺比在小转盘里的转的时间更长。

师生共同研究得出结论：通过改变转盘的大小，增加转盘的重量，可以使小陀螺转的时间更长。

三、拓展学习，完成一个创意陀螺
 

1.简介陀螺仪
 

科学家利用陀螺高速旋转时转轴很稳定的特点，做成了陀螺仪。（如图4）在飞机、轮船上就有这样一个装置，它有什么用途？（师生讨论）

2.布置作业
课后利用身边的材料设计制作更加新颖的小陀螺。（如图5）

教学反思
 

STEM教育通过在众多孤立的学科中建立起一座新的贯通桥梁，为学生提供了整体认知的契机，通过把各领域的学科知识和技能的教和学有机整合到一起，将学生先前零碎的知识梳理成相互联系的整体，是一种跨学科的有机融合。“玩转小陀螺”一课体现了工程设计“提出问题—设计方案—制作实践—反思改进”的基本流程，通过聚焦现实世界中真实问题的引入，利用圆纸片和牙签制作一个属于自己的小陀螺，在测试过程中通过陀螺旋转时间的数据收集、汇总、分析，在观察、对比中进行一次又一次的头脑风暴，寻找到减小摩擦力、降低重心、增加转盘重量等改进方法，使自己的小陀螺通过不断改进的迭代更新，实现转得更稳时间更久的任务要求。
 

专家点评
 

本节课丁永祥老师从学生喜闻乐见的小陀螺入手，激发了学生的兴趣和学习动机，这就开始了基于真实问题的探究。课上首先开展对陀螺历史、种类的探索，再通过观察和归类，发掘并概括出不同类型陀螺的相同构造，培养学生的分析、概括能力，对已有经验进行提升，为制作一个能转起来的陀螺奠定基础。随后学生在动手实践、数据对比中改进技术。丁老师让学生自行探究转轴与转盘间的位置关系、测量陀螺旋转时间的长短，从而达到最佳位置，在动手的过程中体验成功的喜悦。

学生在动手前设计，在动手中思考，在动手后改进，这一系列工程设计过程的体验是对技术的验证、完善和升华。（点评人：叶兆宁，东南大学学习科学研究中心副教授）

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。