谢云   江苏省宜兴市洋溪小学科学高级教师，江苏省优秀学科青年教师，江苏省优秀科技辅导员，无锡市“史瑞娣-勇辉名师工作室”骨干成员，无锡市小学科学教学能手，无锡市优秀教育工作者。先后主持和参与多项省、市级规划和教研课题，多次执教省、市级公开展示课，公开发表省级论文10多篇，曾获无锡市小学科学优质课赛课以及小学科学实验操作技能大赛一等奖。辅导学生在市级以上科技竞赛中获奖达百余人次。

教学背景
 

成果导向教育（Outcome Based Education，简称OBE，也作目标导向教育或能力导向教育）作为一种先进的教育理念，于1981年由Spady等人提出后，很快得到人们的重视，并成为美国、英国、加拿大等国家教育改革的主流理念。我国也于2013年6月全面引入OBE教育理念，引导工程教育改革。无锡市史瑞娣-勇辉名师工作室大胆践行OBE教育，首次将其引入小学科学课堂，并且与当前热门的STEAM教学相结合，让工程与技术类的科学课堂闪耀着思维的光芒。
 

课程简介
 

“趣味空气炮”是一节基于学习产出（即成果导向）的STEAM教学课例。为达成制作并改进空气炮这一学习目标，教师反向设计教学过程。学生要设计出威力大的空气炮，首先得知道如何制作空气炮，了解空气炮的工作原理。上课伊始，笔者设计了两项吹气球活动，说明气球变大变小是由于空气的流动和气球的弹力作用，而瓶中的气球吹不大是由于空气占据了空间。这些科学知识的复习为学生制作和改进空气炮提供了理论支撑。接着用视频讲解的方式让学生自行学习制作步骤。在制作和改进的环节，笔者还设计了两次挑战任务，检测学生的作品，前后两次挑战的结果也充分反映了学生的学习成果。

教学目标
 

知道空气会占据空间，会流动，空气可被压缩的知识；能够根据制作步骤制作空气炮，并改进空气炮；了解空气炮的工作原理，并设计威力更大的空气炮；能够通过合作完成任务，乐于探索，积极交流；了解空气炮在生活中的应用。
 

教学重点与难点
 

教学重点 能够根据步骤制作空气炮。
 

教学难点 设计威力更大的空气炮，并改进空气炮。

教学准备
 

教师：教学课件，空气炮成品1件，若干大小不等的塑料瓶和大气球。
 

学生：每组1份活动记录单、1只小塑料瓶、1把剪刀、1把小刀、1个小气球、1卷胶带、6只纸杯、若干纸片。
 

教学过程

一、走近空气炮
 

师：谁能把老师手里的气球吹大呢？（引导学生思考气球为什么会变大。）
 

教师演示放气过程，提问学生：现在气球为什么又变小了？空气为什么没留在气球里呢？并引导学生对比思考，打开瓶盖的塑料瓶里也有空气，为什么没跑出来？（帮助学生复习空气会流动、气球具有弹性、空气被压缩等相关科学知识。）
 

师：如果我把气球放在瓶子里，气球嘴套在瓶口上，你能把它吹大吗？为什么吹不大了呢？（空气占据空间）你有办法把瓶子中的气球吹大吗？（瓶身钻孔）为什么这么做呢？（让空气流动）

师：今天我们就要利用气球、塑料瓶来做一个有趣的玩具。（揭题：趣味空气炮）教师演示空气炮的玩法，学生思考空气炮名称的由来。
 

二、制作空气炮

师：你们想做一个这样的空气炮吗？如何制作呢？请大家观看视频。
 

第一步，用小刀在塑料瓶中间划开一条口子，再用剪刀把瓶子的底部剪下来，如图1。

第二步，把气球口扎起来，用剪刀将气球底部剪掉。用胶带在剪开的瓶子边缘粘一圈，再套上剪开的气球，如图2。

第三步，用胶带沿着套上的气球粘上一圈，将气球固定在瓶身上，如图3。

第四步，拉动气球，对准纸片，试试空气炮的威力，如图4。

制作时注意事项：安全使用刀具，注意与小刀、剪刀保持安全距离；小组同学要分工合作，共同完成。
学生小组合作制作空气炮，并用完成后的空气炮打纸片，测试空气炮的威力。

师：同学们的空气炮威力如何？猜猜它们能够顺利完成老师设置的挑战任务吗？
 

教师出示挑战任务：将纸杯依次叠加，测试空气炮能打倒纸杯的数量。

三、探究空气炮
 

师：同学们挑战5个以上的纸杯就失败了，说明我们的空气炮威力太小了。要制作威力更大的空气炮，首先得知道它是如何工作的。那么，空气炮的工作原理是什么？
 

教师一边演示，一边引导学生了解空气炮的工作原理：先拉动气球，让空气占据更多瓶内空间；松开气球，是利用气球的弹力压缩瓶内空气，让空气急速从瓶口流出。

师：如果要制作威力更大的空气炮，可以从哪个方面入手进行改进呢？还需要什么材料？小组同学一起讨论，把方案写在记录单上。
 

小组汇报交流改进方案。教师追问：你们打算怎么改？为什么这样改呢？
 

预设学生答案：改进瓶身大小——控制瓶内空气量；改进瓶口大小——控制空气流动速度；改进气球大小——控制弹力。
 

四、改进空气炮
 

组长根据小组设计的方案领取所需材料，小组成员根据方案改进空气炮或者重新制作威力更大的空气炮，并测试最终成品的威力，挑战更难的任务。
 

学生反馈交流。教师邀请挑战成功的小组分享成功经验，挑战失败的小组总结经验教训。

五、拓展空气炮的应用知识

师：空气炮可不仅仅是一件有趣的玩具，在生活中它还发挥着重要作用。空气炮，又名空气助流器、破拱器、清堵器，能以突然喷出的压缩气体的强烈气流，使被堵塞的管道、容器等恢复通畅。教师结合课件中的图片，讲解空气炮在疏通马桶、下水道、大型斗状容器方面的应用，如图5。希望同学们课后继续开展研究，改进空气炮，让自己的设计变成现实。

教学反思
 

有专家指出，世界各国的工程教育都在积极地采用“基于产出模式”，其实不足为怪。因为，工程活动本身就直接指向于建造有形的结果，例如产品、系统或者基础建设。因此用OBE教育理念指导小学科学工程实践类的课程具有现实意义。
 

“趣味空气炮”这一课是否有效贯彻了OBE教育理念呢？阿查亚（Chandrama Acharya）指出实施OBE教育模式主要有四个步骤：定义学习产出、实现学习产出、评估学习产出和使用学习产出。简单地说就是：教师想要学生达到什么样的学习成果；怎样帮助学生取得这些学习成果；如何有效地知道学生是否取得了这些学习成果；为什么要学生取得这些学习成果。本课中，为达成学生的学习成果即学习目标——制作并改进空气炮，笔者先设计吹气球活动帮助学生复习空气的性质，接着借助视频让学生自主学习制作空气炮，通过设置挑战任务引导学生反思如何改进空气炮，改进后再次挑战任务来检测学生学习成果。最后拓展空气炮的应用环节，属于使用学习产出，指向社会生活。

OBE教育强调学生学到了什么而不是教师教了什么，强调教学过程的输出而不是其输入，强调研究型教学模式而不是灌输型教学模式。希望OBE教育能够真正改变教师教学观，为培养思维型、创新型学生做出贡献。