專題：科技模型類科技教育活動(dòng)案例

科技模型類科技教育活動(dòng)案例

文：時(shí)磊、王成維／《科技類校外培訓(xùn)機(jī)構(gòu)開展科技教育活動(dòng)指南》編寫組

科技教育活動(dòng)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(shí)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(dòng)所特有的育人作用；同時(shí)，又要求參與者運(yùn)用各類科學(xué)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)并不斷提升模型的運(yùn)動(dòng)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(dòng)課本”式教育功能。以中小學(xué)為主陣地的科技模型活動(dòng)，對(duì)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)近平總書記“努力構(gòu)建德智體美勞全面培養(yǎng)的教育體系”系列號(hào)召的有效抓手?？萍寄Ｐ突顒?dòng)以踐行社會(huì)主義價(jià)值觀、立德樹人為導(dǎo)向，通過開展科技模型活動(dòng)，不僅能讓學(xué)生掌握科學(xué)知識(shí)，更能激發(fā)科技報(bào)國(guó)之心?？萍寄Ｐ突顒?dòng)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(dòng)過程中注重引導(dǎo)學(xué)生從具體實(shí)踐活動(dòng)中認(rèn)識(shí)科學(xué)原理，鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新，從多方面激發(fā)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)機(jī)。相較于常規(guī)學(xué)科教學(xué)，科技模型活動(dòng)是一項(xiàng)既能做到“身動(dòng)”又能體現(xiàn)“智動(dòng)”的活動(dòng)，讓學(xué)生能感受到學(xué)習(xí)的快樂，更有良好的運(yùn)動(dòng)體驗(yàn)，能讓學(xué)生養(yǎng)成樂學(xué)、善學(xué)、好動(dòng)、愛實(shí)踐的學(xué)習(xí)習(xí)慣。科技模型活動(dòng)主要包括理論學(xué)習(xí)、基礎(chǔ)探究、主題運(yùn)動(dòng)3個(gè)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(dòng)、環(huán)境與工程技術(shù)3個(gè)方面開展；基礎(chǔ)探究圍繞模型的制作與測(cè)試、創(chuàng)新與實(shí)驗(yàn)2個(gè)方面開展；主題運(yùn)動(dòng)從模型主題選取與運(yùn)動(dòng)技能水平2個(gè)方面展開。結(jié)合活動(dòng)理念、活動(dòng)目標(biāo)及學(xué)生的身心發(fā)展規(guī)律，科技模型活動(dòng)從內(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(dòng)案例】

馮如精神——橡筋動(dòng)力滑翔機(jī)

活動(dòng)目標(biāo)

培養(yǎng)人文底蘊(yùn)了解中國(guó)航空之父馮如研制出中國(guó)第一架飛機(jī)的故事，學(xué)習(xí)“工匠精神”，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。培養(yǎng)實(shí)踐創(chuàng)新能力學(xué)習(xí)飛行動(dòng)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)踐探究中學(xué)會(huì)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。強(qiáng)健體魄，開發(fā)心智掌握橡筋動(dòng)力滑翔機(jī)模型的制作及調(diào)試，開展模型運(yùn)動(dòng)競(jìng)技活動(dòng)，讓學(xué)生愿意主動(dòng)參與模型運(yùn)動(dòng)。

活動(dòng)準(zhǔn)備

每人一套器材——“馮如精神”橡筋動(dòng)力滑翔機(jī)備用動(dòng)力橡筋若干（用于動(dòng)力橡筋更換）“啄木鳥”繞線器若干（用于纏繞橡筋）PPT、教學(xué)視頻?活動(dòng)流程觀察生活中會(huì)飛行的動(dòng)物，總結(jié)飛行的條件講解世界上第一架飛機(jī)及中國(guó)第一架飛機(jī)的成功研制飛機(jī)工作過程中的能量轉(zhuǎn)化橡筋動(dòng)力滑翔機(jī)的制作及調(diào)試拓展探究

教學(xué)內(nèi)容

環(huán)節(jié)1. 飛行的秘密教師：我們身邊每天都能看到非常多的小動(dòng)物，那么生活中會(huì)飛的動(dòng)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(dòng)物嗎？這些會(huì)飛的動(dòng)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(huì)發(fā)現(xiàn)這些會(huì)飛行的動(dòng)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(shí)還需要這些動(dòng)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(huì)發(fā)現(xiàn)會(huì)飛行的動(dòng)物有3個(gè)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(huì)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)2. 飛機(jī)的問世教師：飛機(jī)讓我們?nèi)祟惖娘w天夢(mèng)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(cuò)，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(duì)身邊事物的細(xì)心觀察，所以我們平時(shí)也要留心觀察身邊的事物，說不定也會(huì)從中得到啟發(fā)呢！相信大家對(duì)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(guó)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(hào)”。教師：對(duì)！是我國(guó)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(hào)”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(guó)、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)。下面我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(gè)部分組成。學(xué)生：機(jī)翼，機(jī)身，尾翼，動(dòng)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(guó)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(huì)責(zé)任感。

環(huán)節(jié)3. 飛行中的科學(xué)知識(shí)教師：剛才我們提到了動(dòng)力裝置是產(chǎn)生動(dòng)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(dòng)能，其實(shí)自然界中的能量形式還有很多，大家能舉出一些例子嗎？學(xué)生：動(dòng)能，勢(shì)能，化學(xué)能，熱能……教師列舉生活中的能量形式并進(jìn)行簡(jiǎn)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(jiǎn)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(dòng)手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(dòng)飛機(jī)前行。

環(huán)節(jié)4. 動(dòng)手做模型

● 模型制作

教師講解橡筋動(dòng)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。

● 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)。

● 模型試飛

教師帶領(lǐng)學(xué)生在空曠的場(chǎng)地進(jìn)行練習(xí)，安排留空時(shí)間比拼活動(dòng)，讓學(xué)生體驗(yàn)運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(tái)位置有關(guān)等問題，根據(jù)發(fā)現(xiàn)并提出的問題在教師的指導(dǎo)下完成調(diào)試。給學(xué)生充足的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，在運(yùn)動(dòng)中強(qiáng)身健體，在運(yùn)動(dòng)中領(lǐng)略知識(shí)原理。

環(huán)節(jié)5. 我是小小科學(xué)家

● 引入教師：怎樣才能增加橡筋動(dòng)力滑翔機(jī)的留空時(shí)間呢？學(xué)生：用更好的橡筋，增加纏繞圈數(shù)，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(duì)留空時(shí)間的影響，對(duì)學(xué)生分小組進(jìn)行探究方案設(shè)計(jì)。

● 探究方案選擇材料與方法—探究設(shè)計(jì)—操作并記錄—分析總結(jié)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。

● 進(jìn)行探究并得出結(jié)論分組進(jìn)行探究，及時(shí)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)。

● 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(shí)間的本質(zhì)原理是什么？纏繞圈數(shù)增加會(huì)導(dǎo)致橡筋發(fā)生什么改變？最后教師進(jìn)行總結(jié)，纏繞圈數(shù)越多，橡筋的伸長(zhǎng)量越長(zhǎng)，獲得的彈力就越大，滑翔機(jī)在飛行過程中停留的時(shí)間就越長(zhǎng)。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(gè)探究活動(dòng)中形成基本的活動(dòng)框架，教師和學(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(píng)價(jià)并完善。同時(shí)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，能從多方面考慮問題并論證，激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)力。

案例評(píng)價(jià)

社會(huì)參與體現(xiàn)本案例選用的模型是橡筋動(dòng)力滑翔機(jī)，與之相結(jié)合的時(shí)代背景是世界及中國(guó)第一架飛機(jī)的成功研制，讓學(xué)生感受到“中國(guó)航空之父”馮如不甘落后的愛國(guó)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(dòng)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。文化基礎(chǔ)體現(xiàn)活動(dòng)中穿插萊特兄弟觀察飛行動(dòng)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)別與聯(lián)系。理論學(xué)習(xí)過程中通過飛機(jī)飛行需要?jiǎng)恿^渡到動(dòng)力來源和其中的能量轉(zhuǎn)化過程，讓學(xué)生在模型運(yùn)動(dòng)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(huì)遇到各種各樣的問題，學(xué)生通過觀察、交流、實(shí)踐的方式解決問題的能力可以得以發(fā)展。探究環(huán)節(jié)提出探究課題“如何增加留空時(shí)間”，學(xué)生各抒己見，可以考查學(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(duì)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)。自主發(fā)展體現(xiàn)在空曠場(chǎng)地開展模型運(yùn)動(dòng)，與大自然親近，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)也放松了身心，開展模型運(yùn)動(dòng)競(jìng)技活動(dòng)，讓學(xué)生愿意主動(dòng)參與模型運(yùn)動(dòng)！

原文刊載于《中國(guó)科技教育》2022年第9期專欄欄目，作者：時(shí)磊、王成維。中國(guó)青少年科技輔導(dǎo)員協(xié)會(huì)會(huì)員可點(diǎn)擊“閱讀原文”登錄雜志官網(wǎng)免費(fèi)瀏覽全文。