基于小组合作的STEM学习案例

周伯良

蒸汽动力船在航海历史中具有重要的地位，它的出现改变了人类航海活动的历史。下面我们就利用简单的材料做一个蒸汽小船的模型。

所需用品：易拉罐、泡沫、空心铜管、蜡烛、啤酒瓶盖、小塑料瓶（动脉饮料瓶）、美工刀

情景导入，问题提出

制作一艘蒸汽动力玩具船，在自制的蒸汽马达的推动下，它能够轻易驶过一个游泳池，或是横渡一条小河，听起来是不是个不可能完成的任务？

围绕问题，小组探究

用什么原理获得动力？易拉罐和装满水的铜管提供的动力是否一样？

设计方案，准备实践

以小组合作讨论，归纳制作方法

把塑料瓶剪去一半，当做船体或把易拉罐规定在泡沫上当船体。

（2）把空心铜管在小塑料瓶上绕上几圈。

（3）在船体稍后部位的适当位置扎两个小孑L，把铜管的两头分别插进这两个小孔。

（4）把蜡烛放进啤酒瓶盖里，再用白胶粘到铜管之下。

（5）把蜡烛点燃，小船就会在水中航行了。

船体是半个纵向剖开的塑料瓶，燃料是一只小蜡烛，马达就是一段细铜管。这种铜管在修空调的那里能买到，是1/8英寸口径的，也就是大约4毫米。把铜管在一支粗一点的笔或者其它圆柱形的物体上绕两圈，两端穿过船尾，浸在水里。图里红色箭头所指的是水平面的位置，以下的部分在水里。

小组竞赛，激发情趣

竞赛内容：各个小组利用自制的发动机驱动小船向前跑，看哪个小组的船又快又稳，顺利穿过小河的小组胜利。

小组讨论：同样的器材，为什么有的小船跑的快，有的跑得慢，发动机力道不足，使不上劲。

5.小组探究，原因分析

用易拉罐当动力的蒸汽船，往里面灌点水，后端留个小孔，加热产生水蒸气，让水蒸气向后喷出，利用反作用力使船前进。那样的装置因为喷出的蒸汽压力很小，动力很弱，也就是在脸盆里跑跑。

用铜管制作的小船，先把铜管里灌滿水，注意一定要灌满水，可以把铜管一端浸在水里，另一端套上软管用嘴吸。如右图，然后用手指堵着铜管的两端，如一图那样把船安装好。点燃蜡烛，因为铜管里注满了水，蜡烛火焰直接烧到的地方，也就是铜管螺旋的地方，温度逐渐升高，超过水的沸点之后，水开始沸腾，产生水蒸气。水蒸气体积膨胀，可是后面的铜管里装的水还没有沸腾，于是水蒸气就推动这些水向后喷出。我们这种蒸汽船的奥秘就在这里！因为水的密度远远大于水蒸汽，根据动量守恒定律，它获得的反作用力就远大于直接喷出蒸汽的装置，因此它的动力性能要好得多。

6.反馈评价，总结实验

学生反馈实验结果，教师评价，反馈学生实验活动情况，结束本次实验探究活动

为了监督学生活动情况和实验成果，我还特意设计一张活动记录表。

学生活动情况记录表

从这张学生活动记录表中可以看出，活动开展的比较成功，学生还主动建议老师多多给他们提供项目学习的机会。作为老师当然要尽量满足学生的合理要求。

教学反思

基于小组合作的STEM学习活动是根据学生好动的特点而展开的有目的、有计划、有组织的教学活动。STEM教育通过在众多孤立的学科中建立起一座新的贯通桥梁，为学生提供了整体认知的契机，通过把各领域的学科知识和技能的教和学有机整合到一起，将学生先前零碎的知识梳理成相互联系的整体，是一种跨学科的有机融合。STEM学习具有很强的探索性和实用性，能培养学生的观察、想象、思维、实验操作和创造能力。“科学源于生活，服务于生活。”教师要创造条件让学生多思考、多观察、多实验，要求学生做生活的有心人，并将所学的科学知识应用于生活，获得体验成功的喜悦。

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