陳 敘 劉蓉蓉①

一、 項(xiàng)目概況

“玩具總動(dòng)員”項(xiàng)目(1)“玩具總動(dòng)員”教育項(xiàng)目獲第五屆科普場館科學(xué)教育項(xiàng)目展評一等獎(jiǎng)。對接《小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中技術(shù)與工程領(lǐng)域，結(jié)合合肥科技館20余件相關(guān)展品以及教育活動(dòng)資源開發(fā)實(shí)施。相較于學(xué)校的類似課程，“玩具總動(dòng)員”項(xiàng)目更加全面具體，同時(shí)給予學(xué)生時(shí)間、空間上的探索自由。

近年來，科技館界基于展品的優(yōu)秀教學(xué)活動(dòng)層出不窮，筆者在研究大量案例后發(fā)現(xiàn)，驅(qū)動(dòng)式學(xué)習(xí)日漸成為科學(xué)教育實(shí)踐中的重點(diǎn)，活動(dòng)開發(fā)者利用項(xiàng)目或者問題設(shè)計(jì)探究活動(dòng)[1]。但單一式的驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)容易造成受眾為了完成某個(gè)真實(shí)的作品, 而缺少圍繞核心問題的系統(tǒng)思考，同時(shí)學(xué)生自主選擇、能動(dòng)性探究過少，綜合科學(xué)素養(yǎng)很難提升[2]。

針對以上問題，筆者在“齒輪傳動(dòng)”教案中結(jié)合5E學(xué)習(xí)法、PBL等教育理念和方法，大膽嘗試“基于展品的雙驅(qū)動(dòng)式學(xué)習(xí)”教學(xué)模式。齒輪傳動(dòng)作為玩具常見的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，需要連貫、進(jìn)階式的課程體系幫助學(xué)生對其形成系統(tǒng)性的認(rèn)知[3]。所以，本教案的教學(xué)過程分為六個(gè)階段：展示現(xiàn)象，問題導(dǎo)入——觀察展品，初步探究——提出任務(wù)，深度探究——新的挑戰(zhàn)，拓展探究——學(xué)以致用，制作項(xiàng)目——交流評價(jià)，鞏固成果。以問題、項(xiàng)目雙驅(qū)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生自主完成科學(xué)探究的一般過程，掌握分析、推理、歸納、驗(yàn)證等思維方法，通過“展品、實(shí)驗(yàn)→設(shè)計(jì)、制作”實(shí)現(xiàn)“知識(shí)→應(yīng)用”。

二、 教學(xué)對象與學(xué)情分析

教學(xué)對象：本課程的具體教學(xué)對象為9～12歲的學(xué)生?？紤]到教師指導(dǎo)難度以及學(xué)生的學(xué)習(xí)環(huán)境，每個(gè)班級(jí)招收人數(shù)為20～30人。

學(xué)情分析：該階段的學(xué)生認(rèn)知發(fā)展正處于“具體運(yùn)算階段”[4]，已具備一定的自主探究能力和集中思維，對未知事物充滿好奇心，但缺少分析、推理、歸納、驗(yàn)證等思維意識(shí)及方法，以及發(fā)散性思維，很難從多角度去解決問題。處于科技館這一開放式的教學(xué)環(huán)境下，學(xué)生往往只能完成淺顯的參觀，難以形成深入且系統(tǒng)的認(rèn)知。在學(xué)校教育中，該年齡段的學(xué)生已學(xué)習(xí)了與本教案教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的“簡單機(jī)械是人運(yùn)動(dòng)力的基本機(jī)械元件”，認(rèn)識(shí)了杠桿、滑輪、輪軸、斜面等常見簡單機(jī)械[5],小學(xué)科學(xué)課“齒輪傳動(dòng)”帶領(lǐng)學(xué)生初步了解了齒輪，但只停留在對課件中圖片(如自行車、坦克等)的簡單觀察和對生活經(jīng)驗(yàn)的簡單認(rèn)知，無法將知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問題。

三、 教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)重難點(diǎn)

(一) 教學(xué)目標(biāo)

科學(xué)知識(shí)：了解不同的結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)不同的功能；了解齒輪的基本特點(diǎn)；掌握齒輪傳動(dòng)的作用以及在生活中的應(yīng)用。

科學(xué)探究：依托科技館展品和實(shí)驗(yàn)材料，通過觀察、分析、比較等方式探究齒輪傳動(dòng)；學(xué)會(huì)從多方面完成探究任務(wù)，從多角度認(rèn)識(shí)齒輪；面對齒輪探究過程中的難題，不輕易放棄，嘗試多途徑解決問題；學(xué)會(huì)用整體的眼光看問題，既能發(fā)現(xiàn)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，也能掌握傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在機(jī)械系統(tǒng)中的作用；有效表達(dá)探究結(jié)論，采用小組合作的形式，敢于對別人的觀點(diǎn)提出質(zhì)疑。

科學(xué)態(tài)度：對齒輪傳動(dòng)保持濃厚的探究興趣；根據(jù)觀察、實(shí)驗(yàn)得出的具體數(shù)據(jù)做出結(jié)論，實(shí)事求是；學(xué)會(huì)多角度、多方法完成探究、設(shè)計(jì)和制作，培養(yǎng)創(chuàng)新精神；學(xué)會(huì)團(tuán)結(jié)協(xié)作，尊重配合他人。

科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境目標(biāo)：了解人類的需求是影響科學(xué)技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵因素；科學(xué)技術(shù)影響人類生活、思維方式和社會(huì)的發(fā)展。

(二) 教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)、作用；不同的機(jī)械結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)不同的功能；根據(jù)觀察到的齒輪現(xiàn)象，推理總結(jié)相關(guān)結(jié)論；齒輪傳動(dòng)在生活中的應(yīng)用。

教學(xué)難點(diǎn)：學(xué)生自主觀察，發(fā)現(xiàn)齒輪結(jié)構(gòu)與傳動(dòng)功能的關(guān)系，分析特點(diǎn)、總結(jié)規(guī)律；運(yùn)用齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)玩具的運(yùn)動(dòng)；學(xué)生自主探索，完成對齒輪傳動(dòng)由學(xué)習(xí)到運(yùn)用、由知識(shí)到設(shè)計(jì)、由問題探究到完成項(xiàng)目的過程；學(xué)會(huì)質(zhì)疑，在交流討論中產(chǎn)生新方法、新創(chuàng)意。

四、 教學(xué)場地、教學(xué)準(zhǔn)備、教學(xué)時(shí)間

教學(xué)場地：合肥科技館內(nèi)的科普教室、一樓“機(jī)械博覽”展區(qū)、三樓“WE”展區(qū)、五樓“奇妙的傳動(dòng)”展區(qū)等。

教學(xué)準(zhǔn)備：根據(jù)不同課程的內(nèi)容，設(shè)計(jì)準(zhǔn)備相應(yīng)的教學(xué)環(huán)境及教具、器材。除每節(jié)課常使用到的計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、投影儀、PPT、教案、學(xué)習(xí)單、燈光、操作臺(tái)、音響話筒外，課程“動(dòng)手做”環(huán)節(jié)需用到部分耗材及展品(見表1)。

表1 “齒輪傳動(dòng)”課程耗材及展品準(zhǔn)備

教學(xué)時(shí)間：本課程在周末以及節(jié)假日進(jìn)行，每節(jié)課時(shí)長為120分鐘。

五、 教學(xué)過程

“齒輪傳動(dòng)”課程重點(diǎn)探究齒輪傳動(dòng)。在之前的課程中，學(xué)生已經(jīng)掌握了玩具的種類與基本構(gòu)成，能夠說出玩具的材料、動(dòng)力源、傳動(dòng)部分、執(zhí)行部分、控制部分、連接方式，并詳細(xì)掌握了一些動(dòng)力源結(jié)構(gòu)，但對于如何將動(dòng)力源中的能量繼續(xù)傳遞下去，也就是玩具中傳動(dòng)部分(即齒輪)的工作原理尚未掌握。在本節(jié)課的后續(xù)課程中，還包含凸輪、連桿等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的學(xué)習(xí)，旨在讓學(xué)生了解并掌握玩具中幾種最常見的傳動(dòng)方式與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，為最終設(shè)計(jì)玩具提供理論與技能的支撐。

在課程實(shí)施過程中，充分利用科技館展品及市面多種類型玩具，利用齒輪傳動(dòng)的相關(guān)問題以及“動(dòng)手做”項(xiàng)目同時(shí)驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)，貫穿教學(xué)始終。筆者在“基于項(xiàng)目/問題的學(xué)習(xí)”(PBL教學(xué)法)以及“5E教學(xué)法”教學(xué)流程的啟發(fā)下，設(shè)計(jì)出“基于展品的問題、項(xiàng)目雙驅(qū)動(dòng)制學(xué)習(xí)模式”，包含六個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)(見圖1)。

圖1 基于展品的問題、項(xiàng)目雙驅(qū)動(dòng)制學(xué)習(xí)模式

(一) 展示現(xiàn)象，問題導(dǎo)入

階段目標(biāo)：通過制造認(rèn)知沖突來激發(fā)學(xué)生對齒輪傳動(dòng)的學(xué)習(xí)興趣，了解齒輪傳動(dòng)在玩具上的應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)觀察、對比、描述的一般過程，提出探究問題。

學(xué)情分析：學(xué)生對于齒輪有一定的了解，但對于齒輪結(jié)構(gòu)在玩具傳動(dòng)部分的運(yùn)用知之甚少。對于視頻中齒輪在玩具中的應(yīng)用會(huì)產(chǎn)生一定的興趣，促進(jìn)學(xué)生自主探究的開展。同時(shí)，該階段的學(xué)生具備一定的自主觀察能力，能夠描述物體運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵現(xiàn)象。

設(shè)計(jì)意圖：通過視頻播放、制造認(rèn)知沖突等方式創(chuàng)設(shè)“問題情境”，實(shí)現(xiàn)學(xué)生自主觀察玩具，進(jìn)行對齒輪傳動(dòng)的初步探究，形成一定認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)的目的。根據(jù)玩具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)步驟，應(yīng)是從動(dòng)力源再到傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。再根據(jù)玩具設(shè)計(jì)的基本要求和通用化原則，齒輪傳動(dòng)為玩具的主要傳動(dòng)方式之一，與上節(jié)課“液壓傳動(dòng)”的課程內(nèi)容平行。

教學(xué)策略：1.視頻導(dǎo)入：通過觀看視頻，使學(xué)生在視覺、聽覺上形成多方位的感受，引發(fā)學(xué)生自主思考、解決問題。2.實(shí)物觀察：不同于多以圖片展示的教學(xué)，利用玩具直觀展示運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象。學(xué)生通過直接體驗(yàn)，形成認(rèn)知沖突。

教師活動(dòng)1：播放視頻《會(huì)飛的小豬》。

視頻演示內(nèi)容1：手搖動(dòng)把手帶動(dòng)齒輪作圓周運(yùn)動(dòng)，通過齒輪組傳遞動(dòng)力，最終實(shí)現(xiàn)小豬翅膀做上下運(yùn)動(dòng)這一過程。

學(xué)生活動(dòng)1：對于齒輪傳動(dòng)在小豬玩具中的應(yīng)用感到新奇，并且直接觀察到小豬運(yùn)動(dòng)的過程，產(chǎn)生認(rèn)識(shí)沖突：原本搖動(dòng)把手呈圓周運(yùn)動(dòng)，為什么最后小豬的翅膀會(huì)是上下運(yùn)動(dòng)呢？與同學(xué)交流討論。

教師活動(dòng)2：再次播放視頻，引導(dǎo)學(xué)生具體描述視頻中的小豬玩具是如何運(yùn)動(dòng)的。

視頻演示內(nèi)容2：同“視頻演示內(nèi)容1”。

學(xué)生活動(dòng)2：認(rèn)真觀看視頻，小組討論并描述小豬運(yùn)動(dòng)的過程。

教師活動(dòng)3：1.總結(jié)學(xué)生對于小豬運(yùn)動(dòng)的描述；2.分發(fā)電動(dòng)汽車、咬手鱷魚、拉線飛機(jī)三種齒輪傳動(dòng)玩具；3.播放《會(huì)飛的小豬》視頻。

視頻演示內(nèi)容3：小豬的兩只翅膀上下運(yùn)動(dòng)。

學(xué)生活動(dòng)3：操作三種齒輪玩具，重點(diǎn)對比觀察幾種齒輪玩具的運(yùn)動(dòng)方式。

教師活動(dòng)4：提問學(xué)生：幾種玩具都利用齒輪傳動(dòng)，為何最終呈現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)方式都不一樣？哪些因素有可能對其產(chǎn)生影響？

(二) 觀察展品，初步探究

階段目標(biāo)：以問題為導(dǎo)向，通過展品體驗(yàn)、比較觀察等環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生自主探究不同的齒輪傳動(dòng)方式與哪些因素有關(guān)。

學(xué)情分析：學(xué)生對直接現(xiàn)象比較敏感，對于有趣的現(xiàn)象充滿好奇，具有強(qiáng)烈的探索欲望。

設(shè)計(jì)意圖：利用問題引發(fā)學(xué)生思考，通過展品體驗(yàn)，初步探究齒輪傳動(dòng)。

教學(xué)策略：以問題驅(qū)動(dòng)，讓學(xué)生有目的、有方向地觀察展品，體驗(yàn)科學(xué)探究的一般過程；小組合作探究，交流意見，促進(jìn)學(xué)生進(jìn)一步思考，完善自身觀點(diǎn)。

教師活動(dòng)1：帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入展廳，在相關(guān)展品中尋找與電動(dòng)汽車、咬手鱷魚、拉線飛機(jī)三種玩具運(yùn)動(dòng)方式相似的齒輪結(jié)構(gòu)。

學(xué)生活動(dòng)1：以小組的形式進(jìn)入展廳，尋找與三種玩具相匹配的齒輪傳動(dòng)展品：蝸桿齒輪傳動(dòng)、齒輪齒條傳動(dòng)、手動(dòng)變速箱。

教師活動(dòng)2：引導(dǎo)學(xué)生注意觀察幾件展品的外觀形態(tài)、運(yùn)動(dòng)軌跡，啟發(fā)學(xué)生探究影響齒輪傳動(dòng)方式的因素。

學(xué)生活動(dòng)2：小組交流討論，在學(xué)習(xí)單(見表2)中記錄三種齒輪傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方式是通過何種形態(tài)、結(jié)構(gòu)以及組合方式的齒輪完成的。

表2 齒輪機(jī)構(gòu)記錄表

教師活動(dòng)3：結(jié)合學(xué)生探究記錄，歸納總結(jié)齒輪的運(yùn)動(dòng)方式與齒輪形態(tài)、結(jié)構(gòu)、組合有關(guān)。

(三) 提出任務(wù)，深度探究

階段目標(biāo)：從問題驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)槿蝿?wù)驅(qū)動(dòng)，帶領(lǐng)學(xué)生將探究結(jié)果與動(dòng)手實(shí)踐相結(jié)合，加深對齒輪傳動(dòng)的理解。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生在了解齒輪傳動(dòng)方式的主要內(nèi)容后，通過動(dòng)手拼搭齒輪組，驗(yàn)證探究環(huán)節(jié)的結(jié)論，體驗(yàn)實(shí)證的科學(xué)方法和過程。

學(xué)情分析：經(jīng)過觀察、探究、分析、對比等環(huán)節(jié)，學(xué)生已對齒輪傳動(dòng)產(chǎn)生進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，可自主思考、選擇完成探究任務(wù)。

教學(xué)策略：在學(xué)生的探究基礎(chǔ)上提供多種齒輪材料，讓學(xué)生充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，通過動(dòng)手做驗(yàn)證探究結(jié)論。

教師活動(dòng)1：發(fā)布任務(wù)，根據(jù)老師提供的各種形狀的齒輪，動(dòng)手拼搭齒輪組，使得齒輪組傳動(dòng)由圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橥鶑?fù)直線運(yùn)動(dòng)，且齒輪的傳動(dòng)速度由快變慢。

學(xué)生活動(dòng)1：小組合作，根據(jù)任務(wù)要求，自主選擇適合的齒輪，動(dòng)手拼搭。

制作過程：部分學(xué)生選擇試錯(cuò)法，大致選擇幾個(gè)齒輪拼搭，如果符合要求則完成任務(wù)，如果不符合要求則拆開重新選擇齒輪組裝。少部分學(xué)生會(huì)參考玩具和展品中所運(yùn)用的齒輪形態(tài)，直截了當(dāng)選擇齒輪并完成拼搭。

教師活動(dòng)2：總結(jié)學(xué)生拼搭作品使用的齒輪形態(tài)，肯定利用所學(xué)知識(shí)完成任務(wù)的學(xué)生，同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生在確保完成任務(wù)的前提下懂得利用多種科學(xué)方法，多角度解決問題。

教師活動(dòng)3：引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)拼搭的成果，思考并驗(yàn)證第二部分探究結(jié)果是否準(zhǔn)確。

學(xué)生活動(dòng)3：完成第二階段探究結(jié)果的驗(yàn)證，齒輪的運(yùn)動(dòng)方式確實(shí)與齒輪形態(tài)、結(jié)構(gòu)、組合有關(guān)。與小組成員討論過程中發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)速度的變化似乎也與這些因素相關(guān)

教師活動(dòng)4：引導(dǎo)學(xué)生觀察玩具和展品，提出探究問題：齒輪傳動(dòng)速度的變化與哪些因素有關(guān)？

(四) 新的挑戰(zhàn)，拓展探究

階段目標(biāo)：拓展傳動(dòng)比的知識(shí)，進(jìn)一步鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力和思維能力。

學(xué)情分析：經(jīng)過前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生已掌握齒輪傳動(dòng)相關(guān)知識(shí)，并且能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)歸納。

設(shè)計(jì)意圖：通過觀察玩具以及展品，記錄數(shù)據(jù)，理解傳動(dòng)比的概念。

教學(xué)策略：通過實(shí)驗(yàn)，收集分析數(shù)據(jù)，討論歸納出傳動(dòng)比的概念，理解傳動(dòng)比在齒輪傳動(dòng)中的重要作用，同時(shí)，強(qiáng)化科學(xué)探究的實(shí)踐過程。

教師活動(dòng)1：引導(dǎo)學(xué)生再次觀察幾種齒輪傳動(dòng)的玩具，提出問題：齒輪是如何實(shí)現(xiàn)由快變慢、由慢變快的速度變化的？找出影響因素及其關(guān)聯(lián)。

學(xué)生活動(dòng)1：觀察玩具和展品，小組討論，根據(jù)上一階段的探究結(jié)果提出猜想：齒輪轉(zhuǎn)速的變化可能與齒輪的大小、組合方式等因素相關(guān)。

教師活動(dòng)2：提供各種不同種類的齒輪，引導(dǎo)學(xué)生通過制作驗(yàn)證猜想。

學(xué)生活動(dòng)2：小組合作制作探究，用齒輪拼搭各種不同轉(zhuǎn)速的齒輪組。

制作過程：學(xué)生發(fā)現(xiàn)小齒輪帶動(dòng)大齒輪可實(shí)現(xiàn)減速的效果，大齒輪帶動(dòng)小齒輪可以實(shí)現(xiàn)加速的效果。

教師活動(dòng)3：引入主動(dòng)輪與從動(dòng)輪的概念。引導(dǎo)學(xué)生觀察大小不同的齒輪還存在哪方面的區(qū)別。

學(xué)生活動(dòng)3：小組討論猜想：齒輪轉(zhuǎn)速的變化可能與齒輪的直徑、齒牙數(shù)有關(guān)。

教師活動(dòng)4：引導(dǎo)學(xué)生記錄相關(guān)因素的數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)分析。

學(xué)生活動(dòng)4：各小組選擇一類齒輪組，利用表格記錄數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析比較(見表3)，發(fā)現(xiàn)各因素間存在比值關(guān)系。

表3 數(shù)據(jù)記錄

教師活動(dòng)5：根據(jù)學(xué)生的發(fā)現(xiàn)，總結(jié)齒輪傳動(dòng)的作用，同時(shí)拓展傳動(dòng)比：傳動(dòng)比=從動(dòng)輪齒數(shù)/主動(dòng)輪齒數(shù)=主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速/從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速。

(五) 學(xué)以致用，制作項(xiàng)目

階段目標(biāo)：小組合作完成變速風(fēng)車的搭建與改造，將所學(xué)齒輪傳動(dòng)方式以及傳動(dòng)比內(nèi)容學(xué)以致用。

學(xué)情分析：傳統(tǒng)教育注重學(xué)生知識(shí)的積累，學(xué)生在知識(shí)的正確應(yīng)用上能力不足；通過前幾階段的學(xué)習(xí)，學(xué)生已掌握了相關(guān)知識(shí)，亟需通過相關(guān)項(xiàng)目加深理解。

設(shè)計(jì)意圖：基于前四階段的探究成果，學(xué)生通過變速風(fēng)車的搭建與改造加深對知識(shí)的理解，體驗(yàn)學(xué)以致用的過程。

教學(xué)策略：1.任務(wù)驅(qū)動(dòng)(見圖2)：引導(dǎo)學(xué)生通過觀察、思考、設(shè)計(jì)、制作等環(huán)節(jié)，形成對齒輪傳動(dòng)相關(guān)知識(shí)的完整建構(gòu)；2.學(xué)生通過項(xiàng)目制作形成直接經(jīng)驗(yàn)；3.小組合作：學(xué)會(huì)尊重、理解別人的觀點(diǎn)，敢于提出自己的想法。

圖2 任務(wù)驅(qū)動(dòng)流程圖

教師活動(dòng)1：提供變速風(fēng)車的相關(guān)材料，發(fā)布任務(wù)：小組合作完成變速風(fēng)車的搭建。

學(xué)生活動(dòng)1：小組合作，相互配合完成變速風(fēng)車的初步搭建任務(wù)。

教師活動(dòng)2：進(jìn)一步提出要求：根據(jù)之前所學(xué)對風(fēng)車進(jìn)行改造，達(dá)到變換齒輪形態(tài)以及組合方式，改變變速風(fēng)車的運(yùn)動(dòng)方式和運(yùn)動(dòng)速度。

學(xué)生活動(dòng)2：觀察變速風(fēng)車的運(yùn)轉(zhuǎn)過程，制定改造計(jì)劃，同時(shí)利用相關(guān)材料，完成對變速風(fēng)車的改造。

教師活動(dòng)3：點(diǎn)評學(xué)生作品，要求學(xué)生再次收集改造后的齒輪數(shù)據(jù)，利用傳動(dòng)比公式驗(yàn)證第四階段的探究結(jié)果是否正確。

學(xué)生活動(dòng)3：收集數(shù)據(jù)，進(jìn)行驗(yàn)證；分享小組間相互配合的探究過程，形成對齒輪傳動(dòng)的完整認(rèn)知。

(六) 交流評價(jià)，鞏固成果

階段目標(biāo)：通過交流討論，鞏固和深化學(xué)習(xí)成果。

學(xué)情分析：經(jīng)過一系列的自主探究過程，學(xué)生逐漸建立起齒輪傳動(dòng)知識(shí)體系，但難以意識(shí)到自身的科學(xué)認(rèn)知和完成項(xiàng)目的過程和方式，容易在課后淡忘。

設(shè)計(jì)意圖：通過喚醒、提煉、歸納、升華“科學(xué)知識(shí)”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度”的學(xué)習(xí)成果，學(xué)生經(jīng)歷這一過程，學(xué)會(huì)用辯證的眼光看待問題，樹立正確的科學(xué)觀。

教學(xué)策略：通過探究——認(rèn)識(shí)過程、改變過程的六大問題設(shè)計(jì)和“填表→發(fā)言討論→再填表”的過程和方法，促進(jìn)學(xué)生產(chǎn)生新認(rèn)識(shí)、新感悟，將教學(xué)過程中的“隱性收獲”轉(zhuǎn)變?yōu)椤帮@性收獲”。

教師活動(dòng)1：盤點(diǎn)學(xué)習(xí)探究過程，從以下幾個(gè)方面發(fā)表學(xué)習(xí)心得體會(huì)：齒輪傳動(dòng)初印象；自主探究產(chǎn)認(rèn)知；追根溯源談?wù)J知；前后對比多變化；探究過程有方法；分析探討有啟發(fā)。

學(xué)生活動(dòng)1：根據(jù)教師提供的幾個(gè)方面提示，一一填寫，并交流齒輪傳動(dòng)探究過程的心得體會(huì)，之后依據(jù)該表選擇探究六環(huán)節(jié)中印象深刻的例子，進(jìn)行發(fā)言。

教師活動(dòng)2：引導(dǎo)學(xué)生將聽取其他同學(xué)發(fā)言后產(chǎn)生的新認(rèn)識(shí)和感悟，總結(jié)精煉，第二次填表。

學(xué)生活動(dòng)2：仔細(xì)聆聽同學(xué)發(fā)言，吸納更多的科學(xué)方法、科學(xué)態(tài)度、科學(xué)知識(shí)等內(nèi)容，總結(jié)歸納后再次填寫《“齒輪傳動(dòng)”學(xué)習(xí)成果交流表》(見表4)。

表4 “齒輪傳動(dòng)”學(xué)習(xí)成果交流表

六、 實(shí)施情況與效果評估

(一) 實(shí)施情況

“玩具總動(dòng)員”課程共實(shí)施3期，受眾人數(shù)97人。其中，85%以上學(xué)生能夠通過課程學(xué)習(xí)，自主完成玩具的設(shè)計(jì)與制作；10%左右的學(xué)生在制作過程中發(fā)現(xiàn)無法實(shí)現(xiàn)玩具的動(dòng)作，進(jìn)而采用簡單結(jié)構(gòu)代替；5%左右的學(xué)生能對已有玩具進(jìn)行模仿制作。相較前兩期，第三期課程有所改進(jìn)，學(xué)生接受度較高，整體制作水平顯著提升。

(二) 效果評估(2)本項(xiàng)目采用以動(dòng)態(tài)評價(jià)為主的綜合性評價(jià)方式。

1. 動(dòng)態(tài)評價(jià)[6]

“玩具總動(dòng)員”課程項(xiàng)目評價(jià)從課程招生環(huán)節(jié)開始，關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不同時(shí)間段的發(fā)展變化、能力提升。關(guān)注到學(xué)生已具備的能力的同時(shí)，著眼于其能夠通過教學(xué)所獲得的潛力。從認(rèn)識(shí)玩具到設(shè)計(jì)制作玩具，內(nèi)容設(shè)計(jì)從易到難、層層遞進(jìn)，不斷調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮潛能。以學(xué)習(xí)單為例，問題設(shè)計(jì)由淺入深，有通過觀察、操作可以直接得出答案的問題，也有需要利用所學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)、計(jì)算、制作的問題。教師通過學(xué)生的課堂聽講、學(xué)習(xí)單、思維創(chuàng)新、玩具設(shè)計(jì)制作等情況，進(jìn)行記載評價(jià)。在“齒輪傳動(dòng)”一課的學(xué)習(xí)過程中，教師設(shè)計(jì)《“齒輪傳動(dòng)”學(xué)習(xí)成果交流表》引導(dǎo)學(xué)生填寫。通過“填表→發(fā)言討論→再填表”這一過程，教師不僅清晰的看到學(xué)生在探究實(shí)踐中學(xué)習(xí)掌握的“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度”成果，也能幫助教師接收“喚醒、提煉、歸納、升華”教學(xué)設(shè)計(jì)效果的反饋。

2. 診斷性評價(jià)

“玩具總動(dòng)員”課程通過線下考試統(tǒng)一招募學(xué)員。招生試卷主要考察學(xué)生與課程主題相關(guān)的科學(xué)知識(shí)水平、使用工具能力、創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力以及邏輯思維能力等等。招生測試結(jié)果分析可知(見表5)，學(xué)生綜合能力居于中等，其中使用工具能力、繪圖表達(dá)能力偏弱。經(jīng)過課程學(xué)習(xí)，85%的學(xué)生能夠自主設(shè)計(jì)制作玩具，10%的學(xué)生能制作簡單作品，5%的學(xué)生完成模仿制作。

表5 測試結(jié)果分析

3. 多主體評價(jià)

“玩具總動(dòng)員”課程將學(xué)生自評與學(xué)生互評相結(jié)合，再綜合教師評價(jià)、家長評價(jià)。課前，學(xué)生家長統(tǒng)一進(jìn)入“玩具總動(dòng)員”家長交流群；課程期間，家長就學(xué)生的學(xué)習(xí)情況以及自己對于課程的見解，在群中討論分享；課程結(jié)束后，統(tǒng)一發(fā)布調(diào)查問卷，由學(xué)生和家長共同完成。作為課程評價(jià)的重要部分，教師就家長的意見進(jìn)行收集、整理、分析，無論是對學(xué)生的學(xué)習(xí)、教師的教學(xué)以及課程的完善，都起到了非常大的促進(jìn)作用。多元化的評價(jià)主體有效地避免了因評價(jià)主體單一而造成的片面的，甚至是錯(cuò)誤的評價(jià)，結(jié)合教師、學(xué)生、家長的多主體評價(jià)反饋的信息具有真正借鑒、指導(dǎo)的價(jià)值。

“玩具總動(dòng)員”課程自2018年9月推出以來，已經(jīng)成功實(shí)施三期。與第一期課程相比，第三期課程內(nèi)容逐漸系統(tǒng)化，評價(jià)機(jī)制也越來越完善。學(xué)員的綜合能力也有了大幅度的提升。第一期課程從設(shè)計(jì)到制作，65%左右的學(xué)生能夠順利完成，第三期課程提升到85%以上，教學(xué)效果的顯著提高，在課程中，學(xué)生敢于質(zhì)疑、不輕言放棄的科學(xué)精神也得到增強(qiáng)。

七、 總結(jié)與反思

“玩具總動(dòng)員”課程融合數(shù)學(xué)、物理、歷史、美術(shù)等多學(xué)科知識(shí)，幫助學(xué)生掌握科學(xué)方法，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新思維、動(dòng)手能力、語言表達(dá)能力等綜合能力，有助于培養(yǎng)學(xué)生勇于質(zhì)疑的科學(xué)態(tài)度和百折不撓的科學(xué)精神，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。在活動(dòng)實(shí)施的過程中，我們也發(fā)現(xiàn)了一些值得改進(jìn)的地方。主要是大部分學(xué)生在前兩個(gè)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)后，依然沒有建立起“什么樣的齒輪結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)什么樣的功能”的概念，針對這種現(xiàn)象，可以對教學(xué)過程進(jìn)行以下修改：第一，在第二階段活動(dòng)的“齒輪機(jī)構(gòu)記錄表”中增加一欄“功能(作用)”，強(qiáng)化不同齒輪結(jié)構(gòu)對應(yīng)不同的功能作用的概念并建立對應(yīng)的聯(lián)系，提高學(xué)習(xí)效率，培養(yǎng)理性思維，減少盲目試錯(cuò)。第二，第三階段學(xué)生收到的任務(wù)是“動(dòng)手拼搭齒輪組，使得齒輪組傳動(dòng)由圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橥鶑?fù)直線運(yùn)動(dòng)，且齒輪的傳動(dòng)速度由快變慢”，一次疊加了“改變運(yùn)動(dòng)形式”和“改變運(yùn)動(dòng)速度”兩項(xiàng)任務(wù)，易引起學(xué)生思維混亂和畏難情緒。針對這種情況，可以在課程實(shí)施過程中進(jìn)行分步設(shè)計(jì)，先分別完成單項(xiàng)功能，再作組合設(shè)計(jì)。