优秀STEAM案例 探究气球动力车的性能
栏目:充气 发布时间:2024-10-21

  本案例引导学生将摩擦力、反作用力等科学概念应用于实践,培养学生内在的学习动机和兴趣。

  力无处不在,运动永不停歇。生活中很多现象都与力和运动有着密不可分的联系。当我们滑旱冰的时候,用手推墙壁,身体会向后移动;人们游泳的时候,双脚向后蹬水,身体会向前移动;火箭升空时,箭尾喷出的气体推动箭体上升;运动员在跳高时,用单脚起跳,使身体腾空而起,跨过横杆……

  本项目依据物质科学领域“知道测量距离的方法”“知道生活中常见的摩擦力是直接施加在物体上的力”和工程技术领域“工程的设计是核心,学生能将自己简单的创意转化为模型”的要求,引导学生将摩擦力、反作用力等科学概念应用于实践,培养学生内在的学习动机和兴趣。

  S:气球动力车的运动原理是空气的反作用力使小车向前行驶;气球动力车行驶时需要减少有害摩擦;重心低有利于保持车身的稳定。

  T:通过反复的测试和调整,学生掌握提高气球动力车性能的方法,如减少摩擦力、保持车身稳定、增强小车动力等。

  1.通过制作气球动力车,学生应了解气球动力车的运动原理是空气的反作用力使小车向前行驶,从而在实践中获取知识。

  2.通过不断的测试、调整,分析气球动力车运动时产生的问题,学生应掌握影响气球动力车性能的因素,如动力、摩擦力、车身质量等,从而培养团队协作、实践探究精神。

  3.通过小组之间的分享交流,规范学生的语言表述,培养学生的分析总结能力。

  1.任务驱动法:为体现以学生为中心的教学理念,教师通过探究气球动力车的性能这一任务,引导学生根据材料制作和测试气球动力车,将课堂完全交给学生。

  2.自主探究法:在制作和测试过程中,教师应鼓励学生集思广益,选出最优方案完成制作;在测试中遇到任何问题,小组成员需要自行检查、调整。

  3.总结反思法:在改进和测试中,学生分析气球动力车运动时遇到的问题,总结和掌握改进气球动力车性能的方法。

  气球、轮子和轴套包、矿泉水瓶、透明胶带、双面胶、打气筒、水彩笔、卡纸(2张)、安全剪刀、装饰性材料等。

  2.课堂展示:一名学生在讲台进行演示,其他学生仔细观察并描述气球的运动状态。

  教师通过此游戏,让学生观察气球的运动方式,初步感知作用力与反作用力是方向相反的;再通过观察图片,描述生活中常见的有关作用力与反作用力的现象,引导学生分析这两个力之间的联系。

  3.教师出示图片并追问:人在船上向岸边奔跑,船会怎样运动(图1-8);拉弹弓后松手,石头是怎样运动的(图1-9)?

  4.总结知识点:两个物体之间的作用力和反作用力,在同一条直线上大小相等、方向相反。教师可以通过课前阅读和学习的方式充分理解此概念,在课堂上生动准确地向学生讲解,使学生理解气球是靠反作用力运动的,气球运动的方向和气体排出的方向是相反的。

  5.提出任务。随着不可再生资源日益减少,人们需要开发新能源,否则未来出行就会受到很大的影响。今天,我们就用清洁能源——空气,制作气球动力车,并研究气球动力车的性能。

  学生需要根据气球动力车的结构特征筛选材料,并利用工具对材料进行加工和组合,从多角度挖掘材料的价值。让学生自带装饰性材料,是为了充分体现学生在车体外形上的独特设计,彰显其个性和创意,从而培养学生的创造性思维。

  2.评价并改进设计图。为了培养学生的语言表达能力,教师可以从以下两方面引导分享者和听众进行交流。

  分享者:我们小组设计的气球动力车,利用 制作它的 结构。我们这样设计的意图在于 。

  根据小车的整体情况及测试环境明确测试标准,其目的在于统一要求,使学生完成测试,并进行分析和总结。

  小组成员根据测试标准进行头脑风暴式的讨论,分析小车在制作方面需要进行调整的地方,并完善自己的小车。如学生发现气球里面的气体不充足,需要再把气球吹得大一些;吸管与气球的连接处漏气,需要加强密封性;小车的轮子与轴之间有些松动,需要再次加固等。小组成员需要根据讨论结果对气球动力车进行调整,为第一次测试进行充分的准备。

  为了保证测试的公平性,统一规定起始位置和准备时间。为了直观认识本组气球动力车的性能,学生应该准确读数并且记录数据。在此环节老师应让全班学生参与到测试过程中,使用信息化教学策略,如利用电子书包直播的方式进行测试,也可以将该项目的授课地点安排在室内体育馆,让大家清楚地观察每组测试的过程。

  5.全班展示,分享交流。要求学生谈一谈小车存在什么问题,怎样改进会让小车跑得更远。

  如果测试失败,教师应鼓励学生大胆猜测失败的原因,并让学生给出合理化的解决方案,培养学生的语言组织和表达能力。分享交流体现出教学过程的多样性、开放性,学生们的思想碰撞有利于培养他们的批判性思维。

  为了梳理小车出现的问题,掌握改进气球动力车性能的方法,学生通过自主探究的方式将发现的问题在项目活动单上一一列出来,对每一个问题进行分析。为了提高改进的效率,教师以“率先完成优化的小组获得优先测试权”作为奖励。

  为了验证改进后的效果,教师组织各组进行第二次测试,并且记录运动距离(表1-9)。

  通过数据比较,大部分小组改进后的小车的运动距离都增加了,但是有的小组的成绩却不如人意。此时教师应该告诉学生,结果不是最主要的,我们更应该关注探究的过程,仔细剖析问题产生的原因,从而掌握改进的方法。

  1.全班展示,分享交流。要求学生谈一谈本小组所设计制作的气球动力车的优点是什么,怎样改进能让小车跑得更远。

  通过实践与反思,我们发现学生的回答集中在动力充足、车身稳定、摩擦力小、车身质量小、车体呈流线.教师总结:本节课你学到了什么,还有哪些疑问?完成项目活动单中的知识梳理(图1-10)。

  学生的回答可能集中在为了提高动力,要给气球多吹一些气,吸管出气的方向与水平面保持平行;为了让小车沿直线行驶,如果车身上有两个气球则应保证两个气球的大小一样;为了减小摩擦力,气球不能与地面接触等。

  教师通过范式语句的引导,培养学生的语言组织和表达能力。如我们组的小车在测试时发现的问题是 ,通过改进 ,我们 (成功/失败)了;我们发现增强动力的方法是 ,提高车身稳定性的方法是 ,减少阻力的方法是 。

  每一节课不应该以句号结束,而是还有很多问号和省略号。教师让学生分析、比较轿车和跑车的区别,引导学生认识到动力足、流线型、重心低、质量轻也是增强汽车性能的方法,710公海赌赌船官网欢迎您帮助学生后续对自己设计的气球动力车做进一步的改进,使学生学会发散思维。

  涂色要求:3个☺表示非常好;2个☺表示较好;1个☺表示一般;0个☺表示不好。


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