科技模型類科技教育活動案例

科技模型是基于傳統(tǒng)航模，結(jié)合科技最新成果、蘊(yùn)含大量科普知識的模型種類。主要類別分三模（航空航天模型、航海模型、車輛模型）及建筑等其他創(chuàng)意類模型，因源自傳統(tǒng)體育項(xiàng)目—航模，具有體育運(yùn)動所特有的育人作用；同時，又要求參與者運(yùn)用各類科學(xué)知識，實(shí)現(xiàn)并不斷提升模型的運(yùn)動性能，因此，科技模型又具有理論結(jié)合實(shí)踐、實(shí)踐鞏固理論的“移動課本”式教育功能。以中小學(xué)為主陣地的科技模型活動，對于青少年尋根厚德、睿智健體具有特有的立德樹人功能，是積極響應(yīng)習(xí)總書記“努力構(gòu)建德智體美勞全面培養(yǎng)的教育體系”系列號召的有效抓手。

科技模型活動以踐行社會主義價值觀、以立德樹人為導(dǎo)向，通過開展科技模型活動，不僅能讓學(xué)生掌握科學(xué)知識，更能激發(fā)科技報國之心；科技模型活動強(qiáng)調(diào)突破常規(guī)，發(fā)展學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力，活動過程中注重引導(dǎo)學(xué)生從具體實(shí)踐活動中認(rèn)識科學(xué)原理，鼓勵學(xué)生創(chuàng)新，從多方面激發(fā)學(xué)生的實(shí)踐動機(jī)；相較于常規(guī)學(xué)科教學(xué)，科技模型活動是一項(xiàng)既能做到“身動”又能體現(xiàn)“智動”的活動，讓學(xué)生能感受到學(xué)習(xí)的快樂，更有良好的運(yùn)動體驗(yàn)，能讓學(xué)生養(yǎng)成樂學(xué)、善學(xué)、好動、愛實(shí)踐的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

科技模型活動主要包括理論學(xué)習(xí)、基礎(chǔ)探究、主題運(yùn)動3個模塊內(nèi)容的學(xué)習(xí)。理論學(xué)習(xí)圍繞科技產(chǎn)品和科技模型的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、能量與運(yùn)動、環(huán)境與工程技術(shù)3個方面開展，基礎(chǔ)探究圍繞模型的制作與測試、創(chuàng)新與實(shí)驗(yàn)2個方面開展，主題運(yùn)動從模型主題選取與運(yùn)動技能水平兩方面展開。結(jié)合活動理念、活動目標(biāo)及學(xué)生的身心發(fā)展規(guī)律，科技模型活動內(nèi)容上由淺入深，由表及里，從現(xiàn)象到本質(zhì)，設(shè)置螺旋進(jìn)階。

活動案例

馮如精神——橡筋動力滑翔機(jī)

1. 活動目標(biāo)

（1）人文底蘊(yùn)培養(yǎng)

了解中國航空之父馮如研制出中國第一架飛機(jī)的故事，學(xué)習(xí)“工匠精神”，增強(qiáng)社會責(zé)任感。

（2）實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)

學(xué)習(xí)飛行動物的特點(diǎn)，掌握飛機(jī)飛行過程中的能量變化情況，培養(yǎng)學(xué)生善于觀察的行為表現(xiàn)，在實(shí)踐探究中要學(xué)會質(zhì)疑并樂于驗(yàn)證理論的正確性，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維和創(chuàng)新能力。

（3）強(qiáng)健體魄，開發(fā)心智

掌握橡筋動力滑翔機(jī)模型的制作及調(diào)試，開展模型運(yùn)動競技活動，讓學(xué)生們愿意主動參與模型運(yùn)動。

2. 活動準(zhǔn)備

（1）每人一套器材——“馮如精神”橡筋動力滑翔機(jī)

（2）備用動力橡筋若干（用于動力橡筋更換）

（3）“啄木鳥”繞線器若干（用于纏繞橡筋）

（4）PPT、教學(xué)視頻

3. 活動流程

（1）觀察生活中會飛行的動物，總結(jié)飛行的條件

（2）講解世界上第一架飛機(jī)及中國第一架飛機(jī)的成功研制

（3）飛機(jī)工作過程中的能量轉(zhuǎn)化

（4）橡筋動力滑翔機(jī)的制作及調(diào)試

（5）拓展探究

4. 教學(xué)內(nèi)容

環(huán)節(jié)一 飛行的秘密

教師：我們身邊每天都能看到非常多的小動物，那么生活中會飛的動物有哪些呢？

學(xué)生：鳥、蝙蝠、蝴蝶、蜻蜓、雞……

教師：大家仔細(xì)觀察過這些動物嗎，這些會飛的動物有什么共同的特點(diǎn)呢？

學(xué)生：都有翅膀、都很輕、有羽毛……

教師：同學(xué)們說得非常好，我們會發(fā)現(xiàn)這些會飛行的動物都有翅膀，但是有翅膀的不一定都能飛，比如說鴕鳥，所以同時還需要這些動物質(zhì)量比較小才行。那是不是滿足有翅膀、質(zhì)量輕就可以了呢？不是，不能無限輕，要比空氣稍微“重”一點(diǎn)才行，不然像氣球一樣，如果放在空中就回不來了。

教師：總體來講，我們會發(fā)現(xiàn)會飛行的動物有3個特點(diǎn)：有翅膀、質(zhì)量輕、比空氣“重”，這里的重我們指的是密度，在后面的學(xué)習(xí)過程中會遇到。其實(shí)我們的科學(xué)家很多的科研成果也都是從生活中的事物中受到啟發(fā)研制出來的，比如說我們的雷達(dá)、鋸，以及我們今天要學(xué)習(xí)的飛機(jī)，那下面我們就看看飛機(jī)的相關(guān)內(nèi)容吧！

設(shè)計(jì)意圖

引導(dǎo)學(xué)生觀察身邊事物，發(fā)現(xiàn)事物特征并能描述特征。

環(huán)節(jié)二 飛機(jī)的問世

教師：飛機(jī)讓我們?nèi)祟惖娘w天夢得到了實(shí)現(xiàn)，給我們的生活帶來了巨大的便利，那同學(xué)們知道世界上第一架飛機(jī)的發(fā)明者是誰嗎？

學(xué)生：萊特兄弟！

教師：同學(xué)們非常棒，沒錯，世界上第一架飛機(jī)是萊特兄弟發(fā)明的，萊特兄弟也是世界上公認(rèn)的航空之父，萊特兄弟能將飛機(jī)成功發(fā)明出來離不開他們的刻苦鉆研，當(dāng)然也離不開他們對身邊事物的細(xì)心觀察，所以我們平時也要留心觀察身邊的事物，說不定也會從中得到啟發(fā)呢！相信大家對世界上的第一架飛機(jī)已經(jīng)不陌生了，那么同學(xué)們，你們知道我們中國的第一架飛機(jī)嗎？又是誰發(fā)明的呢？

學(xué)生：是馮如發(fā)明的“馮如一號”。

教師：對！是我國的航空之父馮如發(fā)明的，下面我們通過一段視頻了解一下馮如和“馮如一號”的故事。

教師：看過視頻之后，同學(xué)們都有什么樣的感想，大家可以各抒己見。

學(xué)生：……

教師：大家要學(xué)習(xí)馮如熱愛祖國、不怕困難、堅(jiān)韌不拔的精神，希望大家都能找到自己的目標(biāo)并努力實(shí)現(xiàn)。下面咱們觀察一下下面幾張圖片，觀察一下它們的共同特點(diǎn)，總結(jié)一下飛機(jī)都由哪幾個部分組成。

學(xué)生：機(jī)翼、機(jī)身、尾翼、動力裝置、起落架……

教師概括機(jī)身的五大組成部分及各自的作用。

設(shè)計(jì)意圖

讓學(xué)生知道科學(xué)技術(shù)和人們的生活是密不可分、相互關(guān)聯(lián)的，讓學(xué)生感受到中國人骨子里不服輸、敢于突破的匠人精神，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)意志和社會責(zé)任感。

環(huán)節(jié)三 飛行中的科學(xué)知識

教師：剛才我們提到了動力裝置是產(chǎn)生動力的組成部分，主要是依靠燃料燃燒產(chǎn)生化學(xué)能，化學(xué)能再轉(zhuǎn)化為讓飛機(jī)前進(jìn)的動能，其實(shí)自然界中的能量形式還有很多，大家能舉出例子嗎？

學(xué)生：動能、勢能、化學(xué)能、熱能……

教師列舉生活中的能量形式并進(jìn)行簡單的應(yīng)用舉例，講述能量是由能源物質(zhì)提供的，講解能源物質(zhì)的簡單分類。

教師：我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了飛機(jī)的發(fā)明歷史、飛機(jī)的主要組成部分，以及飛機(jī)工作過程中的能量轉(zhuǎn)化情況，下面我們就自己動手來制作一架屬于自己的“飛機(jī)”吧！

設(shè)計(jì)意圖

讓學(xué)生感知到事物與事物之間的科學(xué)聯(lián)系，如噴氣式飛機(jī)靠燃料燃燒產(chǎn)生能量帶動飛機(jī)前行。

環(huán)節(jié)四 動手做模型

（1）模型制作

教師講解橡筋動力滑翔機(jī)制作過程中的注意點(diǎn)，如機(jī)翼的安裝、尾翼的安裝、橡筋的打結(jié)等。

（2）模型調(diào)試

教師提問模型調(diào)試方法及注意點(diǎn)，如模型的檢查、頭輕的調(diào)試、偏航的調(diào)試等，最后進(jìn)行總結(jié)。

（3）模型試飛

教師帶領(lǐng)學(xué)生在空曠的場地進(jìn)行練習(xí)，安排留空時間比拼活動，讓學(xué)生體驗(yàn)運(yùn)動過程中能量的轉(zhuǎn)化過程。

設(shè)計(jì)意圖

體現(xiàn)學(xué)生的觀察能力和勞動能力，以及在實(shí)踐過程中發(fā)現(xiàn)問題的能力。如在模型試飛過程中發(fā)現(xiàn)飛行姿態(tài)有誤，能提出可能和模型的翼臺位置有關(guān)等問題，根據(jù)發(fā)現(xiàn)并提出的問題在老師的指導(dǎo)下完成調(diào)試。給學(xué)生充足的運(yùn)動時間，在運(yùn)動中強(qiáng)身健體，在運(yùn)動中領(lǐng)略知識原理。

環(huán)節(jié)五 我是小小科學(xué)家

（1）引入

教師：怎樣才能增加橡筋動力滑翔機(jī)的留空時間呢？

學(xué)生：①用更好的橡筋；②增加纏繞圈數(shù)；③增加橡筋根數(shù)……

教師引導(dǎo)學(xué)生說出自己的想法及依據(jù)，最終選擇探究橡筋纏繞圈數(shù)對留空時間的影響，對學(xué)生分小組進(jìn)行探究方案設(shè)計(jì)。

（2）探究方案

①選擇材料與方法→探究設(shè)計(jì)→操作并記錄→分析總結(jié)

②注意：過程中要盡可能保證探究的嚴(yán)謹(jǐn)性和真實(shí)性，運(yùn)用一定的科學(xué)探究方法如控制變量的方法，保證探究結(jié)論的可靠性。

（3）進(jìn)行探究并得出結(jié)論

分組進(jìn)行探究，及時記錄數(shù)據(jù)，通過整理得出結(jié)論，反思探究過程中遇到的問題，總結(jié)注意點(diǎn)。

（4）交流與討論

小組之間共同交流，思考橡筋纏繞圈數(shù)影響留空時間的本質(zhì)原理是什么？纏繞圈數(shù)增加會導(dǎo)致橡筋發(fā)生什么改變？

最后老師進(jìn)行總結(jié)，纏繞圈數(shù)越多，橡筋的伸長量越長，獲得的彈力就越大，滑翔機(jī)在飛行過程中停留的時間就越長。

設(shè)計(jì)意圖

在科學(xué)探究過程中訓(xùn)練學(xué)生的工程思維能力，能在一個探究活動中形成基本的活動框架，老師和學(xué)生再從框架的合理性、完整性、可實(shí)施性、創(chuàng)新性等方面進(jìn)行評價并完善。同時幫助學(xué)生樹立正確的科學(xué)思想，敢于質(zhì)疑，敢于實(shí)踐，能從多方面去考慮問題并論證，激發(fā)學(xué)習(xí)動力。

5. 案例評價

（1）社會參與體現(xiàn)

本案例選用的模型是橡筋動力滑翔機(jī)，與之相結(jié)合的時代性背景是世界及中國第一架飛機(jī)的成功研制，讓學(xué)生感受到“中國航空之父”馮如不甘落后的愛國情懷和決心科研的科研精神。在模型制作環(huán)節(jié)中提高學(xué)生審美，鍛煉學(xué)生的勞動能力，培養(yǎng)學(xué)生的耐心；在實(shí)踐探究環(huán)節(jié)中鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，促使學(xué)生養(yǎng)成愿意傾聽他人的習(xí)慣，引導(dǎo)學(xué)生獲得初步的創(chuàng)新能力。

（2）文化基礎(chǔ)體現(xiàn)

活動中穿插萊特兄弟觀察飛行動物受到啟發(fā)的故事引導(dǎo)學(xué)生多觀察身邊事物，通過觀察可以找到事物間的區(qū)別和聯(lián)系。理論學(xué)習(xí)過程中通過飛機(jī)飛行需要動力過渡到動力來源和其中的能量轉(zhuǎn)化過程，讓學(xué)生在模型運(yùn)動過程中感受能量的轉(zhuǎn)化過程，加強(qiáng)學(xué)生的理解。在模型制作和調(diào)試過程中會遇到各種各樣的問題，學(xué)生通過觀察、交流、實(shí)踐的方式來解決問題的能力可以得到體現(xiàn)。探究環(huán)節(jié)提出探究課題“如何增加留空時間”，學(xué)生各抒己見，可以考察到學(xué)生的思維能力，提出的猜想是否合理、有見地，在教師的指導(dǎo)下確定探究方向，讓學(xué)生自己嘗試制訂方案，相互交流逐步完善，最后實(shí)施方案并得出結(jié)論，學(xué)生對數(shù)據(jù)的處理能力可以得到鍛煉，在表達(dá)和交流的過程中引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行反思，積累經(jīng)驗(yàn)，讓學(xué)生多方面的能力都能得到加強(qiáng)。

（3）自主發(fā)展體現(xiàn)

在空曠場地開展模型運(yùn)動，與大自然親近，讓學(xué)生學(xué)習(xí)知識的同時也放松了身心，開展模型運(yùn)動競技活動，讓學(xué)生們愿意主動參與模型運(yùn)動。

文章來源：時磊，王成維.科技模型類科技教育活動案例[N].中國科技教育，2022-9-15.