——基于STEAM教学研究
陕西省商南县鹿城中学 邵 喜
一、设计依据:温度计作为一种日常普遍使用的温度测量仪器,其工作原理如何?又是怎么体现出不同物体温度高低的?不同形状的温度计又有什么不同?在学习本节课之前,学生对热胀冷缩已有了基本认识,为了使学生能更好地理解温度计的原理和温度计的使用方法,以及影响温度计量程和灵敏程度的因素。设计了这节STEAM课程。科学(Science),技术(Technology),工程(Engineering),艺术(Art),数学(Mathematics)等学科相整合,并且将之前学过的科学知识进行拓展。
二、学情分析:对于八年级这一学生群体,其逻辑思维能力和记忆力已逐步成熟,并且对外界多种事物充满好奇,学习欲望强烈。结合其已拥有一定的动手能力,合作学习态度良好,适宜开展一些较为简单的实验探究活动。但由于对新知识的理解深度不够,短时间内很难自主设计和完成探究实验。因此,在对其物理教学过程中,应该积极推广STEAM教学理念,鼓励学生积极参与,提升动手能力。此外,在具体教学时,不可忽视学生的差异性,可适当将学生分层,个体化教学。
三、学习流程
(一)STEAM知识准备
1、科学(Science):带领学生温习液体热胀冷缩等物理知识。同时自学对零摄氏度和一百摄氏度的规定。
2、技术(Technology):结合温度计的测温原理设计好温度计的样式,准备好制作温度计所需要的物品。包括:玻璃泡(小玻璃瓶)、玻璃管(塑料吸管)、测温液体(水中滴加红墨水)、面板(木板或纸板)。
3、工程(Engineering):提前练习好美工刀的使用。搞清楚玻璃瓶、玻璃管和面板之间的具体连接方式,为温度计制作的实施提供一切的支持。
4、艺术(Art):在设计过程中要充分考虑到温度计整体外观的美观性。
5、数学(Mathematics):学会线段均分的原理,在定义了零摄氏度和一百摄氏度之后,正确对温度计刻度进行均分。
(二)STEAM课堂授课
在STEAM课程理念下,学生以小组合作的形式经历温度计制作的过程。
四、学习目标:(1)知识与技能:以情景教学模式带领学生学习温度计的工作原理、构造和使用方式。(2)过程与方法:在制作温度计时,融合教学热胀冷缩的物理原理。并在此基础上,引导学生思考并动手操作温度计刻度的标示方法、测量方法。(3)情感态度与价值观:通过学生的自身动手实践,激发学生的学习热情,进一步提升学生的动手能力和专研精神。
五、使用年级:八年级
六、材料准备:小玻璃瓶、空中性笔芯、红墨水、适量的水、冰块、塑料杯、钳子、注射器、AB胶
七、教学过程
本节课教学过程分为三部分,第一部分:认识温度计;第二部分:知道温度计的测温原理,学习摄氏温度的定义(重点);第三部分:搭建自制温度计模型,利用数学知识和摄氏温度的定义标好温度计的刻度。然后利用工程技术原理搭建温度计模型。
第一部分:认识温度计
给学生展示几种温度计,包括实验室温度计、体温计、寒暑表等。温度计作为测量温度的常用工具,很多学生都见过或者使用过。因此在这里制作简单的展示即可。
第二部分:探究温度计的测温原理
本部分以学生自学,老师引领归纳总结方式进行。
1、测温原理:液体的热胀冷缩。(1)在小瓶中装入接近瓶口的水,逐步加入一些红墨水(颜色变红即可)直至加满,再用橡皮塞塞住瓶口(橡皮塞中插有细玻璃管)。(2)准备两个烧杯(分别装冷水和沸水),将简易温度计插入其中,记录玻璃吸管水柱高低的变化,按照前述方法,标示温度计刻度。这样,简易温度计就制成了。
2、摄氏温度。在标准气压下,沸水温度为100℃,冰水混合物温度为0℃。将温度计分别插入其中,标记两次水柱稳定位置。在冰水混合物中,水柱位置即为0℃,在沸水中,标示为100℃,然后100等分温度计标示距离,那么,一个刻度即代表1℃。
第三部分:搭建温度计模型
1、学生自行准备相关材料:一次性塑料杯、小玻璃瓶(如口服液小瓶等)、空中性笔芯、注射器等。
2、分组自行制作:(1)取下红色笔芯上的笔头,将墨水吹入水中,直至水变成红色;(2)吹出笔芯内剩余的墨水和油脂,清洗干净并吹干备用;(3)首先去除瓶子上面的标签,并腾空瓶体。在瓶盖上转孔插入笔芯,使用注射器注满红色水;(4)将干燥好的笔芯管插入瓶内,观察笔芯的液面位置,合适即可;(5)擦干小药瓶盖上渗出的水,用调好的AB胶封好瓶盖(也可以用其他耐水、耐热的胶进行封装)。
3、学生作品展示。学生就地取材,积极展示小组合作的成果,分享成功的喜悦。
第四部分:评价小结
1、每个小组派一名学生展示制作的模型,另外一名学生讲解自己组的设计意图和制作过程中的困难。
2、学生总结这一节课自己的收获和存在的疑问。
八、教学反思:STEAM课程是一个全新的课程设计理念,学生热情很高。大部分同学能积极的参与到课程的学习中去。通过本节课学生对物理的学习方式有了全新的认识。同时提高了学生的动手能力、增加了同学之间的协同配合的能力。
九、不足之处:一部分学生动手能力较差,另有个别学生不能够很好的参与到小组中,游离在小组之外,不能够深入思考。