第三章STEM教學(xué)案例分析第一節(jié)

重在啟迪的小學(xué)STEM教學(xué)案例分析案例1：制作紙飛機(jī)【任務(wù)描述】設(shè)計(jì)制作一款紙飛機(jī)，對(duì)折好的紙飛機(jī)進(jìn)行測(cè)試，思考：影響紙飛機(jī)飛行高度、距離的因素，改進(jìn)設(shè)計(jì)的飛機(jī)。將制作這款紙飛機(jī)的折疊方法寫下來，使其他同學(xué)可以根據(jù)此折疊方法如法炮制。進(jìn)行小組測(cè)試比較，誰折的紙飛機(jī)飛行距離遠(yuǎn)，然后觀察自己原先折的紙飛機(jī)和別人折的紙飛機(jī)是否一樣，改進(jìn)所寫的紙飛機(jī)制作方法。【學(xué)情分析】本案例針對(duì)小學(xué)1-3年級(jí)學(xué)生設(shè)計(jì)。該學(xué)段學(xué)生的注意力、記憶力、邏輯思維能力還沒有得到較好的發(fā)展，如何吸引學(xué)生的注意力，提升學(xué)習(xí)興趣是必須要考慮的問題。本項(xiàng)目從學(xué)生都有過的折紙飛機(jī)的生活經(jīng)驗(yàn)入手，引導(dǎo)學(xué)生探究飛機(jī)的飛行原理，掌握測(cè)量計(jì)算、精確記錄、不斷改進(jìn)的科學(xué)工作方法，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生語言和書面表達(dá)的邏輯性，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神與科學(xué)素養(yǎng)。第一節(jié)

重在啟迪的小學(xué)STEM教學(xué)案例分析案例1：制作紙飛機(jī)【教學(xué)準(zhǔn)備】1.從網(wǎng)上下載一種或幾種紙飛機(jī)折疊參考方法（圖紙），如：將紙張翻轉(zhuǎn)到背面，對(duì)半折；捏住紙張一端的兩角，往里折疊，形成一個(gè)尖尖的角；接下來應(yīng)該將半部分對(duì)折，下半部分也對(duì)折；現(xiàn)在，用回形針將紙張背部夾住，注意夾一般就好。建議圖文并茂。2.準(zhǔn)備6組制作紙飛機(jī)的材料：紙張、尺子、回形針、剪刀、膠帶、秒表、碼尺等?！窘虒W(xué)評(píng)價(jià)】準(zhǔn)備《相似度評(píng)分表》、《試飛記錄》、《紙飛機(jī)性能數(shù)據(jù)計(jì)算表》等測(cè)量量表，用于學(xué)生小組評(píng)價(jià)和記錄第一節(jié)

重在啟迪的小學(xué)STEM教學(xué)案例分析案例1：制作紙飛機(jī)第一節(jié)

重在啟迪的小學(xué)STEM教學(xué)案例分析案例1：制作紙飛機(jī)飛行測(cè)試記錄試飛機(jī)型（勾選）：□原始概念機(jī)

□終版飛機(jī)第

次飛行，距離：

時(shí)長(zhǎng)：

。第

次飛行，距離：

時(shí)長(zhǎng)：

。第

次飛行，距離：

時(shí)長(zhǎng)：

。第

次飛行，距離：

時(shí)長(zhǎng)：

。第次飛行，距離：時(shí)長(zhǎng)：。第次飛行，距離：時(shí)長(zhǎng)：。相似度評(píng)分表你設(shè)計(jì)折疊的飛機(jī)與同組同學(xué)根據(jù)你的折疊方法折疊的終版飛機(jī)的相似度如何？讓其他人來評(píng)價(jià)看看！評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：0表示一點(diǎn)也不像；1表示不是很像；2表示基本像；3表示一模一樣評(píng)價(jià)人分?jǐn)?shù)第一節(jié)

重在啟迪的小學(xué)STEM教學(xué)案例分析案例1：制作紙飛機(jī)【教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施】1.創(chuàng)設(shè)情境、提出問題。（20分鐘）使用老師提供的材料，設(shè)計(jì)制作一款紙飛機(jī)，讓它載著我們的理想、祝愿，在天空飛行。探索如何用科學(xué)的方法使飛機(jī)飛得又高又遠(yuǎn)，并把飛機(jī)制作的方法分享給大家。具體要求：（1）每位同學(xué)都要完成一架紙飛機(jī)的制作，并進(jìn)行測(cè)試改進(jìn)，小組成員根據(jù)個(gè)人表現(xiàn)、作品測(cè)試結(jié)果、改進(jìn)情況等進(jìn)行互評(píng)打分；（2）每個(gè)小組推選一名代表參加班級(jí)飛行表演賽，根據(jù)飛機(jī)飛行距離、外觀、制作方法等指標(biāo)因素進(jìn)行打分。根據(jù)學(xué)生自評(píng)得分、小組互評(píng)得分、教師評(píng)價(jià)三方面成績(jī)綜合評(píng)定每位同學(xué)在該項(xiàng)目中學(xué)習(xí)的成績(jī)（5分鐘）第一節(jié)

重在啟迪的小學(xué)STEM教學(xué)案例分析案例1：制作紙飛機(jī)【教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施】2.組織探究活動(dòng)（45分鐘）（1）劃分學(xué)習(xí)小組：5-6人一個(gè)小組，每組有學(xué)生自薦或推選一名組長(zhǎng)，由組長(zhǎng)分配每個(gè)成員的具體任務(wù)，組織小組飛行測(cè)試。（5分鐘）（2）以小組為單位進(jìn)行分工，查找飛機(jī)飛行原理、紙飛機(jī)折疊方法等資料。（15分鐘）（3）開始折疊紙飛機(jī)，并在小組范圍內(nèi)做飛行測(cè)試實(shí)驗(yàn)，改進(jìn)自己的折疊飛機(jī)，整理書寫飛機(jī)折疊方法；找出每組性能最優(yōu)的飛機(jī)。在測(cè)試中引導(dǎo)思考以下問題：（15分鐘）①為什么你的紙飛機(jī)總是會(huì)機(jī)頭朝下墜地？②有什么辦法可以讓你的紙飛機(jī)實(shí)現(xiàn)直線飛行？③你覺得，真正的飛機(jī)有垂直尾翼和水平尾翼的原因是什么？④在飛機(jī)飛行的過程中，你是否曾觀察過飛機(jī)升降舵？在飛機(jī)的具體哪一個(gè)時(shí)間段會(huì)使用升降舵？升降舵有什么變化？為什么要這樣變化？第一節(jié)

重在啟迪的小學(xué)STEM教學(xué)案例分析案例1：制作紙飛機(jī)【教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施】2.組織探究活動(dòng)飛行測(cè)試實(shí)驗(yàn)要求：

記錄紙飛機(jī)具體數(shù)據(jù)（例如：水平飛行距離、飛機(jī)平面面積、飛機(jī)離手高度等）②用T型圖記錄對(duì)飛機(jī)的每一次改造以及這些改造的效果。利于設(shè)計(jì)和分析自己設(shè)計(jì)的飛機(jī)③觀察放飛角度、高度對(duì)飛機(jī)飛行的影響，記錄飛行數(shù)據(jù)（4）完善優(yōu)化飛機(jī)的折疊方法，要求：（10分鐘）（1）理清紙飛機(jī)折疊步驟，開始是怎樣折疊的，后如何改進(jìn)的。（2）考慮哪些從來沒有折過飛機(jī)的同學(xué)，有哪些信息最好在折疊方法中體現(xiàn)出來。（3）語言邏輯表達(dá)+插圖，使方法描述更加形象直觀。（4）使用明白、直接的詞匯，簡(jiǎn)單易懂的語言，定義具體術(shù)語（機(jī)頭、機(jī)翼），避免使用行話，使用祈使句，按邏輯順序羅列步驟，活用圖表，合理使用不同字體。第一節(jié)

重在啟迪的小學(xué)STEM教學(xué)案例分析案例1：制作紙飛機(jī)【教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施】設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生如何通過測(cè)量、計(jì)算、分析等科學(xué)方法，不斷改進(jìn)完善作品，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鞣椒āＴ陲w機(jī)測(cè)試中引導(dǎo)學(xué)生觀察發(fā)現(xiàn)問題，查找解決問題，培養(yǎng)學(xué)生自覺思考問題解決問題的習(xí)慣。要求學(xué)生整理紙飛機(jī)的折疊方法，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)樹立邏輯思路，提升書面和口頭邏輯表達(dá)能力。第一節(jié)

重在啟迪的小學(xué)STEM教學(xué)案例分析案例1：制作紙飛機(jī)【教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施】3.交流分享（20分鐘）（1）小組競(jìng)賽，每組出一位代表參加飛行演示，每位代表有三次演示機(jī)會(huì)，以最好一次記錄成績(jī)，每組出一人進(jìn)行紙飛機(jī)折疊方法現(xiàn)場(chǎng)講解，評(píng)委根據(jù)飛機(jī)性能、外觀、折疊方法等因素打分，并公布結(jié)果。（2）講述我國(guó)國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)C919的誕生故事。（15分鐘）引發(fā)思考：我國(guó)的飛機(jī)發(fā)展為什么“一波三折”？為什么要發(fā)展國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)？設(shè)計(jì)意圖：通過講解國(guó)產(chǎn)C919大飛機(jī)誕生的故事，激發(fā)學(xué)生不怕失敗、不怕困難的學(xué)習(xí)精神，學(xué)習(xí)老一輩科學(xué)家、工程師為祖國(guó)強(qiáng)盛奉獻(xiàn)青春的精神。（課程思政）第一節(jié)

重在啟迪的小學(xué)STEM教學(xué)案例分析案例1：制作紙飛機(jī)【案例分析】這是一個(gè)簡(jiǎn)單就地取材的項(xiàng)目，適合在小學(xué)低年級(jí)階段實(shí)施。該項(xiàng)目過程實(shí)施暨注重了興趣引導(dǎo)和相關(guān)知識(shí)理論支撐，又注意科學(xué)研究方法和協(xié)作學(xué)習(xí)方法的培養(yǎng)。項(xiàng)目一開始教學(xué)生折飛機(jī)，在折飛機(jī)的過程中引導(dǎo)學(xué)生思考空氣力學(xué)、幾何學(xué)等原理；項(xiàng)目實(shí)施中，要求飛機(jī)能飛得遠(yuǎn)，引導(dǎo)學(xué)生分析原因，不斷尋找和猜測(cè)可能存在的問題，并不斷改進(jìn)飛機(jī)的折疊方法，在這一過程中，學(xué)生學(xué)習(xí)工程實(shí)踐與改進(jìn)的方法，養(yǎng)成科學(xué)探究數(shù)據(jù)記錄、分析的習(xí)慣；項(xiàng)目實(shí)施后期，組織小組飛行競(jìng)賽，以及飛機(jī)折疊方法的經(jīng)驗(yàn)交流，培養(yǎng)學(xué)生良好的交流和科技寫作的能力；并通過講述大飛機(jī)C919的故事，使同學(xué)們體會(huì)老一輩科學(xué)家孜孜不倦、最求卓越的精神。該項(xiàng)目在實(shí)施中還可以加入藝術(shù)、人文、歷史、科幻等元素，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)造夢(mèng)想中的飛機(jī)、未來的飛機(jī)、特殊需求的飛機(jī)等等，擴(kuò)展學(xué)生的創(chuàng)新思維，提升學(xué)生的好奇心和想象力。學(xué)習(xí)STEM教育技能，

提升師范生核心競(jìng)爭(zhēng)力！第三章STEM教學(xué)案例分析郭曉俐yctcgxl@163.com信息工程學(xué)院STEM教學(xué)課程組第一節(jié)

重在啟迪的小學(xué)STEM教學(xué)案例分析（二）案例2：打造錫紙船【任務(wù)描述】如果你是一名船舶設(shè)計(jì)師，設(shè)想一下你會(huì)設(shè)計(jì)一艘什么樣的船？你可以選擇任何時(shí)期任何式樣的船，甚至可以想象一下未來的船只。這艘船可以很小，也可以很大，可以很簡(jiǎn)單，也可以很華麗，可以是多功能實(shí)用型，也可以是童話科幻型的。不管是復(fù)古的海盜船，未來的潛水艇，還是皮艇、筏艇、游輪——只要它能浮起來，任何類型的船都可以?！緦W(xué)情分析】本項(xiàng)目針對(duì)小學(xué)3-6年級(jí)學(xué)生。小學(xué)高年級(jí)學(xué)段的學(xué)生在注意力、記憶力、邏輯思維能力等多方面已經(jīng)得到進(jìn)一步的發(fā)展。隨著知識(shí)的積累和生活經(jīng)驗(yàn)的豐富，學(xué)生對(duì)科學(xué)學(xué)科的認(rèn)識(shí)正在初步形成自己的框架。本項(xiàng)目教學(xué)旨在鼓勵(lì)學(xué)生參與STEM項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，利用科學(xué)原理指導(dǎo)項(xiàng)目實(shí)踐，培養(yǎng)整體設(shè)計(jì)規(guī)劃能力和具體問題解決方法，提升探索自然的主動(dòng)性和科學(xué)幻想和創(chuàng)意寫作能力。第一節(jié)

重在啟迪的小學(xué)STEM教學(xué)案例分析（二）案例2：打造錫紙船【教學(xué)目標(biāo)】STEM教學(xué)目標(biāo)：了解船只的物理學(xué)、工程學(xué)原理，學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)精準(zhǔn)測(cè)量、計(jì)算技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)寫作、敘述寫作、創(chuàng)意寫作能力。思政教學(xué)目標(biāo)：樹立探索和利用海洋資源的遠(yuǎn)大理想，增強(qiáng)海洋防御和保護(hù)的意識(shí)?！窘虒W(xué)準(zhǔn)備】1.鋁箔紙30.5cmX30.5cm，3-5張2.A4紙，3-5張，用于繪制造船藍(lán)圖，記錄航海日志3.測(cè)試船只所需要的貨物（硬幣、砝碼、彈珠）4.裝水的容器（塑料盆、水桶、水槽等）5.用于測(cè)量的物品，包括：直尺（30cm）、兩杯、量筒、記號(hào)筆等6.在水中會(huì)浮起得物品（木塊、葡萄酒瓶塞、浮石、冰袋等）第一節(jié)

重在啟迪的小學(xué)STEM教學(xué)案例分析（二）案例2：打造錫紙船【教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施】1.創(chuàng)設(shè)情境、提出問題。（5分鐘）根據(jù)自己的想象，利用阿基米德關(guān)于浮力的原理，利用現(xiàn)有材料，設(shè)計(jì)制作一艘錫紙船，并下水測(cè)試，不斷進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，最終準(zhǔn)確標(biāo)注船只各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)，并撰寫船只技術(shù)說明書。2.開展工程設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)造船藍(lán)圖，并將你設(shè)計(jì)的船只畫出來，引導(dǎo)思考如下問題：（20分鐘）（1）你建造的船只看起來怎么樣？請(qǐng)具體描述。（2）你的船只使用什么材料打造？（3）誰會(huì)是這只船的乘客？你的船只可能承載什么貨物？第一節(jié)

重在啟迪的小學(xué)STEM教學(xué)案例分析（二）案例2：打造錫紙船【教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施】（4）你的船只可能駛向哪里？為什么？（5）在航行過程中，你的船只可能會(huì)遭受什么困難？（6）你的船只可能會(huì)有怎樣的冒險(xiǎn)？3.組織探究活動(dòng)：什么讓船浮起來？（10分鐘）（1）與同學(xué)們分享阿基米德的故事。（2）實(shí)驗(yàn)不同物體在水中的沉浮，討論質(zhì)量、體積對(duì)物體沉浮的影響。（3）實(shí)驗(yàn)同一物體在不同密度液體中的沉浮，討論物體密度對(duì)物體沉浮的影響。（4）設(shè)計(jì)船只最好采用哪些材料？第一節(jié)

重在啟迪的小學(xué)STEM教學(xué)案例分析（二）案例2：打造錫紙船【教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施】4.工程制造。（30分鐘）（1）開始造船（2）試航，記錄航海日志，要求：①將船只放入水中，觀察并記錄試航狀態(tài)。②將船的正面和側(cè)面拍成畫面，并做詳細(xì)標(biāo)注①任何出現(xiàn)漏水的地方；②船只的試航狀態(tài)，是否有傾斜、偏航的現(xiàn)象；③水會(huì)從船側(cè)的哪一部分漫出來。③將船只不同承重情況的狀態(tài)畫出（拍攝），具體標(biāo)注漏水的地方、船的航態(tài)和吃水線。④標(biāo)注你所設(shè)計(jì)船只的承重線。第一節(jié)

重在啟迪的小學(xué)STEM教學(xué)案例分析（二）案例2：打造錫紙船【教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施】4.工程制造。（30分鐘）（3）再次試航，記錄航海日志：①記錄新船只改進(jìn)的地方。②記錄新船只試航表現(xiàn)，詳細(xì)記錄漏水的地方、船的航態(tài)和吃水。③比較與第一次試航時(shí)的不同。④根據(jù)以上結(jié)果思考還能從哪些方面改進(jìn)你設(shè)計(jì)的船只？（4）完成錫紙船技術(shù)說明書書寫。第一節(jié)

重在啟迪的小學(xué)STEM教學(xué)案例分析（二）案例2：打造錫紙船【教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施】5.交流分享（20分鐘）（1）每組派一名代表展示造船成果，小組間互評(píng)。（2）分享我國(guó)古代鄭和下西洋的故事。引發(fā)討論：鄭和下西洋的歷史背景？對(duì)當(dāng)時(shí)社會(huì)發(fā)展的積極作用？（3）分享“中國(guó)核潛艇之父”黃旭華的視頻故事。引發(fā)思考：老一輩科學(xué)家為國(guó)防科技事業(yè)奉獻(xiàn)了什么？有何人生意義設(shè)計(jì)意圖：設(shè)計(jì)小組作品展示環(huán)節(jié)，一是為學(xué)生提供一個(gè)交流學(xué)習(xí)的平臺(tái)；二是打開學(xué)生的創(chuàng)意思維的大門。分享兩個(gè)故事，旨在了解我國(guó)海洋船只建造歷史與現(xiàn)代，明白海洋船只制造對(duì)國(guó)家發(fā)展的戰(zhàn)略意義，學(xué)習(xí)一代代科學(xué)家對(duì)海洋事業(yè)的不斷努力與無私奉獻(xiàn)，樹立開發(fā)海洋資源，保衛(wèi)國(guó)家海洋的理想信念。第一節(jié)

重在啟迪的小學(xué)STEM教學(xué)案例分析（二）案例2：打造錫紙船【教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施】（4）結(jié)合自己的理想，寫一篇遠(yuǎn)航探險(xiǎn)科幻微型小說。（課后完成）設(shè)計(jì)意圖：語言和書寫一直是重要的思想表達(dá)方式。孩子的創(chuàng)意是無限的，應(yīng)該積極鼓勵(lì)。因此在小學(xué)高年級(jí)階段更應(yīng)注意學(xué)生創(chuàng)意寫作能力的培養(yǎng)與開發(fā)。第一節(jié)

重在啟迪的小學(xué)STEM教學(xué)案例分析（二）案例2：打造錫紙船【案例分析】船的制作非常簡(jiǎn)單，但是要了解是什么決定了物體在水中的沉浮，卻是個(gè)非常復(fù)雜的問題。本案例設(shè)計(jì)采用問題引導(dǎo)，完整展示了一個(gè)科學(xué)理論研究和實(shí)證的過程。學(xué)生通過查閱資料，動(dòng)手實(shí)踐、測(cè)量計(jì)算、小組討論等環(huán)節(jié)，慢慢建立密度的概念。需要引導(dǎo)學(xué)生去嘗試用不同材料去造船，船的浮力大小，船的載重情況，從而引發(fā)學(xué)生的深層次思考，激發(fā)無限的想象力。該項(xiàng)目的一個(gè)鮮明特點(diǎn)是文學(xué)、物理、歷史、政治等多學(xué)科交叉，跨學(xué)科教學(xué)融合較好。項(xiàng)目在物理浮力知識(shí)學(xué)習(xí)研究和實(shí)證的同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生追溯我國(guó)船只建造和遠(yuǎn)洋歷史，了解我國(guó)現(xiàn)在潛艇技術(shù)發(fā)展，認(rèn)識(shí)到對(duì)于我們這樣的海洋大國(guó)，海洋認(rèn)識(shí)、利用前景以及具有強(qiáng)大的海軍防御力量的重要性。學(xué)習(xí)STEM教育技能，

提升師范生核心競(jìng)爭(zhēng)力！第三章STEM教學(xué)案例分析郭曉俐yctcgxl@163.com信息工程學(xué)院STEM教學(xué)課程組第一節(jié)

重在啟迪的小學(xué)STEM教學(xué)案例分析（三）案例3：制作彈球【任務(wù)描述】利用給定材料制作最佳彈力球。比一比誰做的彈力球彈的更高。第一節(jié)

重在啟迪的小學(xué)STEM教學(xué)案例分析（三）案例3：制作彈球【學(xué)情分析】本項(xiàng)目適用于小學(xué)3-6年級(jí)學(xué)生。該學(xué)段學(xué)生對(duì)科學(xué)有強(qiáng)烈的探知精神，喜歡動(dòng)手制作作品。該項(xiàng)目取學(xué)生經(jīng)常玩的彈力球作為目標(biāo)，引導(dǎo)學(xué)生掌握利用科學(xué)原理指導(dǎo)制作，通過科學(xué)測(cè)量、分析實(shí)驗(yàn)，找到最佳方案?！窘虒W(xué)目標(biāo)】STEM目標(biāo)：學(xué)習(xí)彈力球制作的科學(xué)原理，掌握制作工藝，通過數(shù)學(xué)測(cè)量分析，找出原料最佳配比。思政教學(xué)目標(biāo)：增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和持續(xù)改進(jìn)能力。第一節(jié)

重在啟迪的小學(xué)STEM教學(xué)案例分析（三）案例3：制作彈球【材料準(zhǔn)備】硼砂溶液，聚乙烯醇的透明膠水，攪拌，2米長(zhǎng)直尺。測(cè)量量表實(shí)驗(yàn)材料配比平均彈跳高度改進(jìn)內(nèi)容第一次第二次第三次……第一節(jié)

重在啟迪的小學(xué)STEM教學(xué)案例分析（三）案例3：制作彈球【教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施】1.聚焦問題，提出任務(wù)。查找資料，了解彈力球制作的科學(xué)依據(jù)：將硼砂溶液加入含聚乙烯醇的透明膠水中（注：聚乙烯醇（PVA）和硼砂可以安全觸摸，但不可食用，使用時(shí)需注意），稍作攪拌，可以快速獲得一種彈性物質(zhì)，該彈性物質(zhì)經(jīng)過塑形，便可以得到彈球。原料配比不同，混合后所得產(chǎn)物的特性（黏性、可塑性、彈性等）不同。2.初探配方的可行性。練習(xí)制作彈球的工序和塑形工藝，能夠制作彈球并測(cè)量其反彈高度。3.優(yōu)化配方。設(shè)計(jì)優(yōu)化方案，通過選擇不同的原料配比、制作工藝等，解決如何使球彈得更高的問題。第一節(jié)

重在啟迪的小學(xué)STEM教學(xué)案例分析（三）案例3：制作彈球設(shè)計(jì)意圖：科學(xué)研究是一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪^程，需要多次的實(shí)驗(yàn)，才能達(dá)到理想的效果。優(yōu)化培養(yǎng)的設(shè)計(jì)引導(dǎo)學(xué)生在多次的實(shí)驗(yàn)中去分析與比較數(shù)據(jù)，最終得到理想的解決方案。這是許多科學(xué)研究的基本方法。4.完善產(chǎn)品。確定和控制變量，進(jìn)行原料用量和比例的換算。5.交流展示。每組展示制作彈力球的彈力，并用計(jì)算機(jī)圖表數(shù)據(jù)展現(xiàn)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)過程，和實(shí)驗(yàn)最佳結(jié)果。第一節(jié)

重在啟迪的小學(xué)STEM教學(xué)案例分析（三）案例3：制作彈球【案例分析】該案例融合了科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)各學(xué)科知識(shí)，甚至還有彈力球制作的藝術(shù)美感要求，其核心是激發(fā)學(xué)生不斷嘗試配方的可行性，不斷修改配方的興趣，培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)的研究方法。該項(xiàng)目為我們化學(xué)、生物類課程如何與工程、數(shù)學(xué)、藝術(shù)等學(xué)科相融合，培養(yǎng)學(xué)生批判性思維、解決問題能力、協(xié)作能力、團(tuán)結(jié)精神、交流溝通等綜合素養(yǎng)和創(chuàng)新能力做了示范。在學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的過程中反復(fù)試驗(yàn)，找到最佳配方方案的過程中，學(xué)生能夠體會(huì)科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)之美、工程的艱辛之美、數(shù)學(xué)的精密之美學(xué)習(xí)STEM教育技能，

提升師范生核心競(jìng)爭(zhēng)力！第三章STEM教學(xué)案例分析第二節(jié)

重在實(shí)驗(yàn)的中學(xué)STEM教學(xué)案例分析（二）案例2：稻米【任務(wù)描述】稻米是我國(guó)主要糧食作物，有悠久的載重歷史。請(qǐng)參與一項(xiàng)水稻栽種試驗(yàn)項(xiàng)目，在真實(shí)生活環(huán)境中親身體驗(yàn)水稻從種植到插秧，過程中記錄水稻的生長(zhǎng)情形，到收割到收獲大米，到自己制作食物，最后到跟自己的田地告別。整個(gè)過程，涉及到生物、環(huán)境、科學(xué)、傳統(tǒng)文化等多學(xué)科知識(shí)的融合。【學(xué)情分析】本項(xiàng)目適用于初中1-3年級(jí)學(xué)生。初中學(xué)生已經(jīng)有了對(duì)社會(huì)、對(duì)自然的初步認(rèn)識(shí)，有初步的邏輯思維、抽象思維能力，以及長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)觀察和比較能力。因此適于在這個(gè)學(xué)段學(xué)生中開展大概念、長(zhǎng)時(shí)間項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握農(nóng)業(yè)領(lǐng)域基本概念，建立現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)以及人類糧食安全的理念，增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任意識(shí)。第二節(jié)

重在實(shí)驗(yàn)的中學(xué)STEM教學(xué)案例分析（二）案例2：稻米【教學(xué)目標(biāo)】STEM教育目標(biāo)：了解水稻栽種歷史、環(huán)境，學(xué)習(xí)水稻育種、種植、管理技術(shù)，以及稻米加工、儲(chǔ)運(yùn)流程，知道水稻種植和稻米產(chǎn)量對(duì)人類生存的重要性。思政教學(xué)目標(biāo)：培養(yǎng)節(jié)約糧食、熱愛勞動(dòng)、熱愛自然的意識(shí)，增強(qiáng)糧食安全意識(shí)?！静牧蠝?zhǔn)備】試驗(yàn)田0.5畝或試驗(yàn)箱（2米*2米）2個(gè)、雜交水稻稻種2斤、育種農(nóng)器具?！窘虒W(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施】1.創(chuàng)設(shè)情境、提出問題。準(zhǔn)備好試驗(yàn)田和試驗(yàn)箱，提出要用100天左右的時(shí)間栽種水稻。還要用收獲的水稻打成稻米，磨成米面制作糕點(diǎn)。2.組織實(shí)施。（1）將學(xué)生分為兩組，配備指導(dǎo)教師和農(nóng)業(yè)顧問，便于在項(xiàng)目實(shí)施過程中開展勞動(dòng)競(jìng)賽，交流栽種經(jīng)驗(yàn)。（2）探究問題1：①水稻在世界上的栽種歷史、演變及分布；②水稻的生長(zhǎng)環(huán)境、栽種過程；③稻種有哪些？如何選擇培育？進(jìn)行小組間分享交流。第二節(jié)

重在實(shí)驗(yàn)的中學(xué)STEM教學(xué)案例分析（二）案例2：稻米【教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施】（3）育種。在農(nóng)業(yè)顧問的指導(dǎo)下開展水稻育種。記錄每天的澆水、施肥、環(huán)境溫度、濕度等數(shù)據(jù)。探究問題2：如何提高種子的發(fā)芽率和抗病率？進(jìn)行小組間分享交流。（4）栽種。在農(nóng)業(yè)顧問的指導(dǎo)下進(jìn)行栽種環(huán)境整理，開始栽種。記錄栽種的顆數(shù)，每顆之間的距離，高度等數(shù)據(jù)。（5）田間管理。在農(nóng)業(yè)顧問的指導(dǎo)下開展田間管理，記錄每天施肥、澆水、水稻漲勢(shì)等數(shù)據(jù)，繪制水稻生長(zhǎng)趨勢(shì)圖。探究問題3：田地酸堿性對(duì)水稻生長(zhǎng)的影響？水稻常遇到的病蟲害？生物和化學(xué)防治措施？有可能產(chǎn)生的農(nóng)藥殘留？進(jìn)行小組間分享交流。設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生探究農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程管理技術(shù)，可使學(xué)生深刻體會(huì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的艱苦過程，以及現(xiàn)代高校生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展的必要性。第二節(jié)

重在實(shí)驗(yàn)的中學(xué)STEM教學(xué)案例分析（二）案例2：稻米【教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施】（6）收割。在農(nóng)業(yè)顧問的指導(dǎo)下開展水稻收割，測(cè)量和記錄收割的株數(shù)，每株的顆粒數(shù)，預(yù)估每畝的收獲量，實(shí)際測(cè)量每畝的收獲量。兩個(gè)小組數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，找找數(shù)據(jù)不一樣的原因。（7）稻米加工。將新手水稻加工成稻米，測(cè)量實(shí)際出米率。用新加工的稻米蒸煮米飯，大家分享。還可以將稻米加工為米粉，制作成米餅。探究問題4：討論稻米還可以加工制作成哪些東西？有哪些用途？如何進(jìn)行稻米的長(zhǎng)期安全儲(chǔ)存？進(jìn)行小組間分享交流。探究問題5：稻米產(chǎn)量占我國(guó)糧食的份額？稻米產(chǎn)量占世界糧食產(chǎn)量的份額？我國(guó)每年需要多少稻米？如果發(fā)生自燃災(zāi)害，水稻減產(chǎn)應(yīng)該怎么辦？形成演示報(bào)告并進(jìn)行小組間交流分享。設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生討論糧食產(chǎn)量和安全問題，一是為了幫助學(xué)生建立現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)理念，使糧食生產(chǎn)持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)；二是幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)到節(jié)約糧食的主要性，糧食安全關(guān)乎人類生存發(fā)展。3.交流分享：我國(guó)“雜交水稻之父”袁榮平的故事。第二節(jié)

重在實(shí)驗(yàn)的中學(xué)STEM教學(xué)案例分析（二）案例2：稻米【案例分析】這個(gè)項(xiàng)目的選題非常棒。這是一個(gè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)項(xiàng)目，屬于大概念項(xiàng)目。我們?cè)趥鹘y(tǒng)教育中很少引導(dǎo)學(xué)生考慮民生問題，但這恰恰是培養(yǎng)國(guó)家未來?xiàng)澚核仨毦邆涞闹R(shí)和思考。我國(guó)是個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，糧食是立國(guó)之本。本項(xiàng)目涉及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)、生態(tài)農(nóng)業(yè)、糧食安全、飲食文化等諸多領(lǐng)域的內(nèi)容。通過這個(gè)項(xiàng)目可以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)科技的興趣，還讓學(xué)生掌握了農(nóng)業(yè)栽種技術(shù)、糧食加工技術(shù)等，使學(xué)生樹立珍惜糧食、熱愛勞動(dòng)的意識(shí)，增強(qiáng)糧食安全意識(shí)。該項(xiàng)目的實(shí)施過程設(shè)計(jì)的很有特色，包括了稻谷農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的全流程。這是個(gè)長(zhǎng)線實(shí)施項(xiàng)目，教師和學(xué)生都要有足夠的耐心長(zhǎng)期關(guān)注一個(gè)項(xiàng)目，將來也能長(zhǎng)期關(guān)注一個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展。第二節(jié)

重在實(shí)驗(yàn)的中學(xué)STEM教學(xué)案例分析（三）案例3：海綿城市【任務(wù)描述】當(dāng)成是發(fā)展過程中雨水徑流污染、洪澇災(zāi)害、誰資源匱乏等突出共性問題日益嚴(yán)重，“武漢觀?！爆F(xiàn)象一時(shí)成為全國(guó)媒體的焦點(diǎn)。海綿城市，是新一代城市雨洪管理概念，是指城市能夠像海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對(duì)雨水帶來的自然災(zāi)害等方面具有良好的彈性，也可稱之為“水彈性城市”?！緦W(xué)情分析】本項(xiàng)目適用于初中1-3年級(jí)學(xué)生。該階段學(xué)生抽象邏輯思維日益占主導(dǎo)地位，開始能初步理解矛盾對(duì)立統(tǒng)一的辯證思維規(guī)律創(chuàng)造性思維能力隨年級(jí)的增長(zhǎng)而提高。本項(xiàng)目通過引導(dǎo)學(xué)生了解城市雨水系統(tǒng)構(gòu)建的重要性，研究如何構(gòu)建城市水生態(tài)系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施，從而激發(fā)學(xué)生思考自然與人類的和諧共處，樹立正確的生態(tài)發(fā)展理念。第二節(jié)

重在實(shí)驗(yàn)的中學(xué)STEM教學(xué)案例分析（三）案例3：海綿城市【教學(xué)目標(biāo)】STEM教育目標(biāo)：了解掌握“海綿城市”的發(fā)展理念；了解和學(xué)習(xí)城市綜合排水、雨水收集、雨水凈化等系統(tǒng)化設(shè)計(jì)；掌握雨水利用景觀設(shè)計(jì)的措施；學(xué)習(xí)制作雨水收集智能澆灌系統(tǒng)；掌握系統(tǒng)思維、生態(tài)思維等思維方式，學(xué)會(huì)系統(tǒng)性、整體化、跨界解決問題的方法。思政教學(xué)目標(biāo)：通過項(xiàng)目實(shí)施，樹立環(huán)境保護(hù)意識(shí)、水資源節(jié)約利用意識(shí)以及綠色可持續(xù)發(fā)展意識(shí)。第二節(jié)

重在實(shí)驗(yàn)的中學(xué)STEM教學(xué)案例分析（三）案例3：海綿城市【教學(xué)準(zhǔn)備】1.調(diào)研表格準(zhǔn)備2.方案設(shè)計(jì)：AutoCAD軟件、Photoshop軟件等3.模型制作材料：切割機(jī)、木板、亞克力板、塑料植物、建筑模型、海綿等。3D打印機(jī)及其耗材。4.雨水收集智能灌溉系統(tǒng)制作材料：微型水泵、水管、噴淋頭等。第二節(jié)

重在實(shí)驗(yàn)的中學(xué)STEM教學(xué)案例分析調(diào)研城市或地區(qū)名稱

實(shí)施雨水收集處理前狀況

實(shí)施雨水收集處理后狀況

地下管網(wǎng)改造措施

集水儲(chǔ)水措施

景觀設(shè)計(jì)特點(diǎn)

雨水處理技術(shù)

特色亮點(diǎn)

其它

城市或社區(qū)雨水收集處理系統(tǒng)調(diào)研表第二節(jié)

重在實(shí)驗(yàn)的中學(xué)STEM教學(xué)案例分析所在城市或地區(qū)水資源情況調(diào)研表調(diào)研城市或地區(qū)名稱

近10年的年降雨情況

河流、湖泊、綠地分布情況

水資源豐富還是短缺？為什么？

排水設(shè)施情況

集水儲(chǔ)水情況

是否進(jìn)行雨水處理？使用了哪些技術(shù)

有哪些方面需要改造？

其它

第二節(jié)

重在實(shí)驗(yàn)的中學(xué)STEM教學(xué)案例分析（三）案例3：海綿城市【教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施】1.創(chuàng)設(shè)情境、提出問題。傳統(tǒng)城市建設(shè)模式，到處都是鋼筋混凝土地面與建筑，大量林地、湖泊、綠地被占用，自然水循環(huán)被切斷，雨水來了只能作為污水排走，地下水越來越少，導(dǎo)致小雨積水、大雨內(nèi)澇，無雨熱島、城市缺水等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響現(xiàn)代城市的發(fā)展和市民生活環(huán)境。海綿城市：能夠像海綿一樣吸水的城市，下雨時(shí)吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時(shí)將蓄存的水“釋放”出來，能夠很好地適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害。這樣的城市能夠最大程度地留住水。具體來說，城市建設(shè)將優(yōu)先利用植草溝、滲水磚、雨水花園、下沉式綠地等“綠色”措施來組織排水，以“慢排緩釋”和“源頭分散”控制為主要規(guī)劃設(shè)計(jì)理念，既避免了洪澇，又有效的收集了雨水。第二節(jié)

重在實(shí)驗(yàn)的中學(xué)STEM教學(xué)案例分析析（三）案例3：海綿城市【教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施】2.組織實(shí)施（1）將學(xué)生分為6組，每組3-5人，每組選一位同學(xué)做組長(zhǎng)，進(jìn)行任務(wù)分工。每組配一名指導(dǎo)教師。（2）項(xiàng)目調(diào)研。調(diào)研國(guó)內(nèi)外城市雨水處理先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，每組自選1個(gè)城市或社區(qū)雨水處理典型案例，學(xué)習(xí)其先進(jìn)雨水收集處理經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)，形成PPT匯報(bào)講稿進(jìn)行小組匯報(bào)。典型案例參考：澳大利亞墨爾本愛丁堡雨水花園、法國(guó)馬恩河畔萊佩爾勒Perreux河岸景觀設(shè)計(jì)、德國(guó)漢諾威康斯伯格生態(tài)社區(qū)、天津橋園公園、浙江金華燕尾洲公園等。調(diào)研你所在某城市或地區(qū)近10年的年降雨量、水資源使用情況，湖泊、河道、綠地等分布情況，每組負(fù)責(zé)1個(gè)城市的情況調(diào)研。繪制圖表進(jìn)行小組匯報(bào)。第二節(jié)

重在實(shí)驗(yàn)的中學(xué)STEM教學(xué)案例分析（三）案例3：海綿城市【教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施】（3）方案設(shè)計(jì)。了解你所在社區(qū)雨水收集處理系統(tǒng)，弄清楚目前雨水處理系統(tǒng)是什么樣的？哪些地方需要進(jìn)行改進(jìn)？參考《海綿城市建設(shè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》，在現(xiàn)有排水設(shè)施基礎(chǔ)上，保護(hù)原有生態(tài)，優(yōu)化完善雨水收集處理系統(tǒng)，因地制宜研究制定該社區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)方案，并制作成模型進(jìn)行交流展示。第二節(jié)

重在實(shí)驗(yàn)的中學(xué)STEM教學(xué)案例分析第二節(jié)

重在實(shí)驗(yàn)的中學(xué)STEM教學(xué)案例分析（三）案例3：海綿城市【教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施】方案設(shè)計(jì)應(yīng)包括雨水滲透、儲(chǔ)存、處理、使用與排放的全過程。雨水滲透：可利用屋面集水、滯留池、生態(tài)調(diào)節(jié)池、植草溝、人工濕地、溝滲濾、滲濾池、梯田、花畦等方式收集儲(chǔ)蓄雨水。雨水儲(chǔ)存：雨水滲透到地下，經(jīng)導(dǎo)流可儲(chǔ)存至天然河流、湖泊、濕地以及溝渠中，經(jīng)處理后用于園林灌溉、路面清潔灑水、沖廁、洗車等。必要時(shí)可建造人工景觀蓄水池、雨水塘、雨水濕地，降低暴雨地表徑流的洪峰，集中收集凈化雨水以減少污染。雨水凈化：居民區(qū)雨水沖刷后大量水體可經(jīng)路面、景觀帶下滲、過濾，然后經(jīng)過生物技術(shù)凈化后可用于綠化灌溉、沖廁、洗車等方面。對(duì)于工業(yè)區(qū)雨水收集凈化環(huán)節(jié)要考慮截污處理，以免造成工業(yè)污染。雨水排放：當(dāng)雨水儲(chǔ)存超過日常應(yīng)用或大量降雨超出蓄水能力時(shí)，需排放多余水量，需要設(shè)置排水管網(wǎng)，建議盡量在已有排水管網(wǎng)基礎(chǔ)上實(shí)施優(yōu)化改造，減少成本，提高效益。第二節(jié)

重在實(shí)驗(yàn)的中學(xué)STEM教學(xué)案例分析（三）案例3：海綿城市【教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施】方案設(shè)計(jì)是一個(gè)不斷“質(zhì)疑——反思——改進(jìn)”的過程，在實(shí)施中注意引導(dǎo)學(xué)生對(duì)方案設(shè)計(jì)不斷提出疑問（為什么這樣設(shè)計(jì)？），不斷反思（需要解決的問題在方案中是否已經(jīng)全部解決？），不斷改進(jìn)（細(xì)節(jié)改動(dòng)甚至推翻重來）。鼓勵(lì)學(xué)生嘗試完成規(guī)劃設(shè)計(jì)任務(wù)，多種途徑征求或論證方案的科學(xué)性，如有確實(shí)搞清楚原因，再改進(jìn)完善。（4）模型制作要求根據(jù)設(shè)計(jì)方案，使用模板或亞克力板以及其他輔助材料搭建水生態(tài)系統(tǒng)模型，實(shí)現(xiàn)雨水收集、儲(chǔ)存、處理、釋水等循環(huán)功能。引導(dǎo)幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)從儲(chǔ)水池中取水，自動(dòng)澆灌植物。第二節(jié)

重在實(shí)驗(yàn)的中學(xué)STEM教學(xué)案例分析（三）案例3：海綿城市【教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施】（5）方案預(yù)期成效評(píng)估方案設(shè)計(jì)完成后，需要對(duì)方案的預(yù)計(jì)實(shí)施效果進(jìn)行評(píng)估，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行評(píng)估：年徑流總量控制率。通過自然與人工強(qiáng)化的滲透、滯蓄、凈化等方式控制城市建設(shè)下墊面的降雨徑流，得到控制的年均降雨量與年均降雨總量的比值。源頭減排項(xiàng)目實(shí)施有效性，包含建筑小區(qū)、道路廣場(chǎng)以及停車場(chǎng)、公園與防護(hù)綠地等。路面積水控制與內(nèi)澇防治。雨污分流及雨水凈化后水質(zhì)情況。水域面積變化情況。地下水埋深變化趨勢(shì)：海綿城市（社區(qū)）建設(shè)前建成區(qū)地下水（潛水）水位的年平均降幅、海綿城市建設(shè)后建成區(qū)地下水（潛水）水位的年平均降幅比較。城市熱島效應(yīng)：預(yù)估海綿城市（社區(qū)）建成前、后與郊區(qū)日平均氣溫的差值，是否能夠緩解城市（社區(qū)）熱島效應(yīng)。第二節(jié)

重在實(shí)驗(yàn)的中學(xué)STEM教學(xué)案例分析（三）案例3：海綿城市【教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施】3.分享交流以小組為單位開展項(xiàng)目口頭演示匯報(bào)，展示設(shè)計(jì)模型，講解設(shè)計(jì)理念與依據(jù)，技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式，通過科學(xué)的方法評(píng)測(cè)項(xiàng)目實(shí)施后的效益。各小組成員進(jìn)行討論提問與答疑，并開展評(píng)價(jià)?！景咐治觥吭摪咐x擇了環(huán)保生態(tài)領(lǐng)域比較前沿的課題，涉及雨水收集、存儲(chǔ)、處理、利用等全鏈條，既有對(duì)理念的要求又有技術(shù)的要求，是一個(gè)比較好的選題。該案例中設(shè)計(jì)了實(shí)地調(diào)查環(huán)節(jié)、方案“質(zhì)疑——反思——改進(jìn)”環(huán)節(jié)、模型制作環(huán)節(jié)、方案評(píng)估環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)對(duì)于引導(dǎo)學(xué)生如何開展研究、提出解決方案、模擬實(shí)施與評(píng)估全流程問題解決方法的訓(xùn)練非常有幫助。該案例中設(shè)計(jì)了社區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)方案的評(píng)估環(huán)節(jié)，對(duì)于方案的科學(xué)性、可實(shí)施性進(jìn)行評(píng)估，可以促進(jìn)學(xué)生對(duì)問題解決完整性、實(shí)效性、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)性等方面的考慮，提升方案設(shè)計(jì)水平。案例實(shí)施中提示：打造“海綿城市”不能生硬照搬他人的經(jīng)驗(yàn)做法，而應(yīng)在科學(xué)的規(guī)劃下，因地制宜采取符合自身特點(diǎn)的措施，才能真正發(fā)揮出海綿作用。這一引導(dǎo)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生因地制宜、實(shí)事求是、創(chuàng)新性地尋求有效解決問題的能力非常重要。學(xué)習(xí)STEM教育技能，

提升師范生核心競(jìng)爭(zhēng)力！第三章STEM教學(xué)案例分析第三節(jié)

重在創(chuàng)新的高中STEM教學(xué)案例分析（一）案例1：智能家居【任務(wù)描述】智能家居是以住宅為平臺(tái)，利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、

安全防范技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、音視頻技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)施集成，構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭日程事務(wù)的管理系統(tǒng)，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性，并實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。請(qǐng)你結(jié)合生活場(chǎng)景，設(shè)計(jì)一個(gè)智能家居環(huán)境模型，實(shí)現(xiàn)智能設(shè)備自動(dòng)控制與互聯(lián)、安全防范等功能?！緦W(xué)情分析】本項(xiàng)目適用于高中1-3年級(jí)學(xué)生。高中生的思維特點(diǎn)是從形象思維逐漸向抽象思維過渡，辯證邏輯思維日趨發(fā)展。智能家居項(xiàng)目實(shí)施中包含了系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)、環(huán)保、安全、智能互聯(lián)、藝術(shù)性等諸多領(lǐng)域內(nèi)容的整合，有利于學(xué)生培養(yǎng)整體思維、跨界思維和創(chuàng)造性思維能力。第三節(jié)

重在創(chuàng)新的高中STEM教學(xué)案例分析（一）案例1：智能家居【教學(xué)目標(biāo)】STEM教育目標(biāo)：學(xué)習(xí)模型設(shè)計(jì)與制作，掌握智能設(shè)備互聯(lián)控制技術(shù)，掌握環(huán)保和安全相應(yīng)規(guī)范，提升學(xué)生系統(tǒng)思維、跨界思維、創(chuàng)新思維能力。思政教學(xué)目標(biāo)：增加學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)、生活的熱愛，激發(fā)學(xué)生的想象力和創(chuàng)造熱情，培養(yǎng)學(xué)生節(jié)能環(huán)保的生活理念和安全防范意識(shí)?！窘虒W(xué)準(zhǔn)備】1.制作家居環(huán)境模型所需要的木質(zhì)材料、亞克力材料、積木材料或3D打印材料等。2.主控板（帶數(shù)字信號(hào)口和模擬信號(hào)口），有源蜂鳴器、紅外避障模塊、光線檢測(cè)模塊、聲音檢測(cè)模塊、溫濕度檢測(cè)模塊、土壤濕度檢測(cè)模塊、微型水泵、無線通信模塊、煙霧檢測(cè)模塊等。智能家居模型設(shè)計(jì)準(zhǔn)備材料第三節(jié)

重在創(chuàng)新的高中STEM教學(xué)案例分析（一）案例1：智能家居【教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施】1.情境創(chuàng)建，提出問題暢想未來智能化家居環(huán)境，遠(yuǎn)程控制讓空調(diào)打開并調(diào)整到適宜的溫度，通過智能語音門鎖進(jìn)入家門，燈光、電視等設(shè)備自動(dòng)打開，溫濕度自動(dòng)調(diào)整到最適宜的狀態(tài)，……，生活變得無比愜意。提出問題：未來智能家居環(huán)境是怎樣的？生活功能區(qū)如何劃分？智能設(shè)備如何分布？智能控制功能如何設(shè)置？與模型設(shè)計(jì)部分如何巧妙結(jié)合？節(jié)能節(jié)水方面如何優(yōu)化設(shè)計(jì)？安全防范方面如何設(shè)計(jì)？2.組織實(shí)施（1）將學(xué)生分為四組，分別承擔(dān)模型設(shè)計(jì)制作、節(jié)能環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì)、智能設(shè)備自動(dòng)控制與互聯(lián)、安全防范四個(gè)模塊任務(wù)。每組指定一名聯(lián)絡(luò)員，負(fù)責(zé)小組間溝通和協(xié)調(diào)工程技術(shù)方面的問題。（2）智能家居模型設(shè)計(jì)與制作。小組間充分溝通，確定功能區(qū)定位以及需要設(shè)備，統(tǒng)籌考慮模型的穩(wěn)定性與安全性、設(shè)備布局與安裝、綜合布線等實(shí)際需求，完成功能區(qū)平面圖的繪制。小組成員利用所提供的材料，通過切割、拼接、裝飾完成家居環(huán)境模型搭建。第三節(jié)

重在創(chuàng)新的高中STEM教學(xué)案例分析智能家居設(shè)計(jì)參考模型第三節(jié)

重在創(chuàng)新的高中STEM教學(xué)案例分析（一）案例1：智能家居（3）節(jié)能環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì)。典型的家居節(jié)能環(huán)保設(shè)備包括照明設(shè)備、溫控設(shè)備等。節(jié)能風(fēng)扇設(shè)計(jì)：采用紅外避障模塊控制風(fēng)扇的自動(dòng)開啟與關(guān)閉，從而達(dá)到節(jié)約電能的目的。一對(duì)紅外發(fā)射與接收管，發(fā)射管發(fā)射出一定頻率的紅外線，當(dāng)檢測(cè)方向遇到障礙物（反射面）時(shí)，紅外線反射回來被接收管接收，經(jīng)過比較器電路處理后，在信號(hào)輸出接口輸出數(shù)字信號(hào)（一個(gè)高電平信號(hào)），啟動(dòng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)（開狀