宁波海曙：2019STEM项目作业案例（七）“企鹅小屋”

STEAM项目活动之“企鹅小屋”

宁波市海曙外国语学校 林伟

一、活动背景与目标

1、“企鹅小屋”项目活动是在STEAM理念下,对教科版五年级下册热单元《制作一个保温杯》活动的改进与拓展。学生不仅需要热单元、光单元相关学科知识的支撑，还需要工程、技术、数学、艺术等学科的支持，还可以了解环境保护、人类活动对地球生态影响等多方面的内容。

2、这个项目活动蕴含着STEAM课程的五个分科目标（如表1）。

表1《企鹅小屋》项目各分科目标

科学	技术	工程	艺术	数学
1、能利用光、热单元知识选择合理材料建造小屋。 2、能利用形状与结构单元知识设计建造出比较牢固稳定的小屋。	1、能够自行设计方案，绘制设计图，使小屋建造有案可依。 2、能通过测试小屋的隔热效果，进行优化改进。	1、能按照设计图建造小屋。 2、能遵循一定的工程设计流程进行设计建造。	1、绘制出清晰、美观的设计图，培养学生绘制图表的习惯。 2、能使小屋的外观做到精致、美观。	1、能利用数学知识绘制出合理的设计图。 2、能利用实验测试数据，对小屋进行改进优化。

二、活动实施流程

1、情景引入与任务聚焦

播放相关视频，让学生就企鹅生存现状展开讨论。随着全球温度上升，南极冰川渐渐融化，留给企鹅的生存空间越来越小，保护企鹅我们能够做些什么呢？假如有一天需要去拯救企鹅，我们该如何设计建造一个能够抵御炎热的企鹅小屋，让它们舒适地生存下去呢?

任务要求：小屋能放进一个企鹅形状的瓶子（一瓶完全结冰的水代替企鹅），在相同时间里比哪一组的冰融化得慢。

2、确定方案与绘制图纸

设计建造一座小屋来保护“企鹅”，需要每个学生作为一名工程师那样去参与设计建造。讨论交流什么是工程师？工程师该如何设计建造房屋？工程师设计建造需要遵循一定的流程，通过交流形成共识，主要步骤如下图。

 

 

根据任务要求，教师要引导学生进行头脑风暴。先分组讨论交流小屋结构特点，构造形式，各部分的尺寸，选取合理的材料。再进行全班交流，然后各组把方案进一步优化完善。（教师为各组准备一些基础材料：KT板、热熔胶枪、美工刀等工具，个性化材料学生各自准备。）

确定较为合理的方案后，各组分工绘制设计图，要求小屋的建造步骤清晰、使用材料、尺寸标注清楚。

3、按设计方案建造小屋

完成设计图后，领取材料按照设计图纸进行施工建造。动手前先讲解热熔胶枪的使用方式和注意事项。教师参与学生整个建造过程，发现问题及时评价并提出改进意见。

4、分组测试与改进优化

建造完成后，各组把小屋拿到室外阳光下，给每个组发一瓶冰，各组要尽快将“企鹅”安置到小屋内。20分钟后，各组把冰“企鹅”融化的水倒出，教师用电子秤依次称量每个组倒出水的质量。

对比其他组的作品,各组研讨交流本组作品的优缺点，并能针对制作过程中出现的问题予以改进和优化，鼓励学生要有创意地使用个性化的隔热材料。

5、展示与交流总结

在最终测试前，每组需用5分钟时间上台协同展示介绍本组的设计和建造过程，可以用海报、PPT等形式配合展示。各小组互投最喜欢的设计，选出票数最多的一组。然后再到室外进行终结测试，形式跟第一次相同。

测试后，教师组织全班进行研讨交流，可以用以下问题引导。通过整个活动你们学到了哪些科学知识？哪些材料组合起来隔热效果更好？在整个设计建造过程中你们主要受到了哪些方面的限制？你理想中的小屋是怎样的？平时我们该如何节约能源，从而减少对环境的影响？

三、活动课时安排

开展STEAM项目活动，只有给予学生充足的时间，他们才能真正适应和融入多学科整合的教学环境，从而达到解决实际问题和提升创新能力的目的。（如表2）

表2《企鹅小屋》项目课时安排

课程内容	课时数	时间	备注
明确任务、设计方案	1课时	40分钟	可在课外查找资料对方案进行优化
确定方案，设计绘制图纸	1课时	40分钟	图纸上需标注尺寸、材料等主要信息
展示交流设方案，并按方案进行建造	2课时	80分钟	学生分组操作，教师协助并进行评价记录
进行第一次测试并作出改进	1课时	40分钟	根据测试情况，进行改进优化
第二次测试及展示交流与评价	2课时	80分钟	评价贯穿整个项目

四、评价贯穿整个活动

STEAM教学实施过程中，必须考虑如何评价学生在学习态度、实践能力、概念理解等各方面的学习成果。这些核心素养，通常体现在学生的动手实践和展示交流上，所以评价必须贯穿整个项目。有了有效的评价，就能推动学生学习的兴趣和主动性。以下表3和表4就是项目活动实施过程中的主要评价方式和方法。

表3《企鹅小屋》项目评价量规表

分数 项目	1分~3分	4分~7分	8分~10分
设计图纸	只画了草图，没有标注，与最后作品不一致	图上有简单的标注，与最后作品基本一致	图上各部分结构的用料、尺寸等都有标注且清晰，与实物完全一致
材料运用	只运用了基础材料	自行选取了科学合理的隔热材料，且有效果	自行选取了科学合理隔热材料，并能有效组合，且效果明显
团队合作	无分工合作，由个别组员完成任务	有一定的分工协作，组员配合较有序	有明确的分工且贯彻实施，每个成员都安排了相应的任务，并且每个人明确自己的任务，有组织地执行
展示交流	作品展示不完整，只介绍某个方面的信息	能够基本从设计、建造、改进等方面介绍展示	能协同展示交流整个活动过程，对如何分工协作、设计建造、测试改进等描述清楚
隔热实效性	第八名3分、第九名2分、第十名1分	第四名7分、第五名6分、第六名5分、第七名4分	第一名10分、第二名9分、第三名8分

表4《企鹅小屋》项目奖项设置表

奖项	具体要求
企鹅卫士奖	隔热实效性第一名（冰块融化最少的一组）
最大进步奖	两次测试进步最大的一组
最佳设计奖	小屋形状结构的稳定性、外观得分最高的一组
最佳团队奖	在设计、建造、展示交流等整个过程团队合作得分最高的一组
最受欢迎奖	各小组互投最喜欢的设计，票数最多的一组
冠军奖	所有评价项目总得分最高的一组

STEAM项目活动以任务为驱动，学生的主动参与性会更强，思维参与度也更高。给予学生足够的时间和空间去动手实践、去深入地反思与交流，学生的科学素养就能得到全方位的提高。

参考文献：

[1]陈如平 李佩宁.美国STEM课例设计.教育科学出版社.2018.4

[2]徐莉莎.STEAM理念下项目学习的设计与实践.科学课.2019年第二期