閆瑩瑩

活動目標

育人目標

通過創(chuàng)建“水滴的旅行”水利模型，培養(yǎng)學生分析建模的能力，形成批判質(zhì)疑、勇于探索的品格；了解古代水利技術(shù)的運用和問題解決的方法，建立模仿自然是智能設計基礎(chǔ)的觀念；滲透水環(huán)境保護從我做起、尊重生命、技術(shù)改變生活等理念；通過團隊協(xié)作，引導學生形成健全人格，學會尊重事實和差異。

總體工程目標

利用樂高積木設計動態(tài)模型，展示水滴在家中或社區(qū)中的旅行過程及水的用途。

“ 水滴的旅行” 落實STEAM 的過程

S：學習水循環(huán)的性質(zhì)及水對人體的重要性，初步了解水的結(jié)構(gòu)，講解南水北調(diào)工程，能夠繪制地球上的水循環(huán)過程。

T+E：工程技術(shù)與環(huán)境，工程技術(shù)與社會，環(huán)境與文化，智能化管理。

A：建筑設計，文化審美，樂高積木的顏色搭配。

M：三視圖與建模，傳送帶長度與速度調(diào)節(jié)，倒梯形與長方形結(jié)構(gòu)類比。

學情分析

環(huán)境教育需要更多的實踐

各種節(jié)水、護水的口號與標語，并不能真正觸動孩子的心，只有在實踐中反思，在實踐中強化，節(jié)水護水的意識才能真正扎根，轉(zhuǎn)化為行動。在機器人課程設計中，選擇“水”作為主題，讓學生通過自己的挖掘和體會，制作能表達自己想法的模型，幫助他們真正養(yǎng)成節(jié)水、護水的習慣。

適應人群

本活動為機器人應用的提高內(nèi)容，面向社團開展，其中2 年級5 人、3 年級7 人。

項目實施地點

青少年科技館——學生團隊活動場所，靈感迸發(fā)來源；北海公園；北京節(jié)水辦節(jié)水展廳；高碑店自來水廠展廳。

實施過程（共12 次活動，每次90 分鐘）

知水

活動1. 你好，水！

● 教學說明

學生認識新伙伴，探索團隊核心價值對于隊伍建設的意義。

● 教師過程

主旨問題：你了解水嗎？你和你的團隊如何設計與水相關(guān)的logo？

啟發(fā)：引導學生建立團隊，說明團隊的核心價值——我們是一個團隊，我們相互幫助，我們自己動手，我們樂于分享，我們都是大贏家！

● 學生活動

任務：我的名字是________；我最喜歡做的事情是________；在機器人挑戰(zhàn)任務中，我希望承擔的工作是________。

反饋：寫出自己的想法及團隊分工，思考團隊的logo 和隊名。

閱讀并討論：“我和我的伙伴是一個團隊。我們一起創(chuàng)作。我們學會各種學習方法，自己尋找答案。我們愿意與他人分享我們的經(jīng)歷和發(fā)現(xiàn)。不論工作、游戲，我們樂于助人、尊重彼此。我們享受這個創(chuàng)作的過程?！?/p>

? 活動2. 游戲——抽水的故事

● 教學說明

通過案例體會發(fā)現(xiàn)問題—尋找解決方案—再次發(fā)現(xiàn)問題—調(diào)整方案的實際工程流程。

● 教師過程

主旨問題：你需要水時，怎么取水？缺水的地方是什么樣的？水泵的作用是什么？

講授：你需要水時，怎么取水呢？打開水龍頭？從瓶子里取？使用抽水泵？有些地方，人們無法這么做，需要選擇其他方法取水，比如步行到很遠的河流或湖泊取水。

這些水源可能不干凈，水利工程師通過現(xiàn)場調(diào)研尋找附近的潔凈水源，往地下鉆探深孔，如果發(fā)現(xiàn)水源，他們會安裝抽水泵，幫助人們?nèi)∷?/p>

● 學生活動

參觀：學生參觀北海公園。

分組活動：學生在網(wǎng)上查找與水相關(guān)的故事和資料，繪制北海公園中與水相關(guān)的思維導圖。

閱讀并討論：演示抽水泵的故事，需要哪些模型？北海公園有水利工程嗎？如何實現(xiàn)的？

尋水

活動1. 我的水，有什么用？

● 教學說明

學習和了解水的用途；“他山之石”案例分析。

● 教師過程

主旨問題：如果讓你列出生命中最重要的事物，是什么？“水”在不在你的列表上？生活中的水都能做些什么？大家都做過哪些與水相關(guān)的事情？

啟發(fā)：我們用水做很多事情，比如飲水、灌溉、玩耍。在“水滴的旅行中”，你會選擇水的哪些用途呢？水資源如何到達你這里，供你使用的呢？

● 學生活動

任務：通過學習單列舉水在生活中的用途。

反饋：填寫表格——“我怎么用水”，比如在家里或在社區(qū)。

活動2. 踏上水滴的旅行

● 教學說明

確定小組研究主題并開始研究，了解城市中更多水產(chǎn)生和利用方式。

● 教師過程

主旨問題：水從哪里來？水是無窮無盡的嗎？北京缺水嗎？

引導：你使用的水來自哪里？這些水經(jīng)過凈化處理了嗎？如何處理的？水需要旅行多遠的距離到達你的口中？水經(jīng)過什么類型的抽水泵或水管到達你家？你家里用什么樣的水龍頭？是否一擰開龍頭水就到處亂噴？北京是個極度缺水的城市嗎？為了節(jié)約水，我們都做了什么事情？當前的北京用的還是本地的水嗎？

● 學生活動

討論并實踐：要想學到更多，我們?nèi)绾无k到？雜志、書、視頻或網(wǎng)站、音樂里有沒有相關(guān)信息？我們可以找哪些人了解？

反饋：填寫表格“水怎么從水源到達我們這里，供我們使用？”（包括我已經(jīng)知道什么？我想知道什么？我學到了什么？）

活動3. 成為水利工程師

● 教學說明

學習和了解工程設計流程，以及如何用它解決問題。任務為確定北海的水從哪里來？

● 教師過程

主旨問題：古代水利工程師做了什么？現(xiàn)代節(jié)水工程實現(xiàn)了哪些目標？

實踐：學生分別參觀北海公園、北京節(jié)水展館等，尋找各種水利工程的實踐遺跡。同時，通過查閱資料了解全國各地的水資源利用情況。北海公園的水是人工蓄水的典型應用，同時北海公園的團城古跡，也是中國水利工程的典范之一。

● 學生活動

任務：我也可以成為一名工程師，我學到的工程設計步驟為：定義問題—制訂解決方案—測試解決方案并改進，三部分有時可以循環(huán)進行。

反饋：雨水的利用方式，破解“團城之謎”，團城的設計剖面圖分析。

預期：通過觀察，將團城的集水工程一層層表示出來，然后用模型展示。

用水

活動1. 設計水利模型

● 教學說明

為水利模型設計樂高零件的使用方法，并利用LDD 等建模。

● 教師過程

主旨問題：你建造的模型會按照你的指令運行嗎？水循環(huán)與水的利用如何結(jié)合在一起？

引導：讓我們思考一下，你知道你一天要消耗多少水嗎？你消耗的水都是如何獲得的呢？你如何改善水滴的旅行？如何像工程師一樣解決問題？復習如何讓物體移動，把所學的內(nèi)容整合到一起，設計機器人模型。

● 學生活動

任務： 北海公園的水從哪里來？這個水利模型的設計準備分為幾部分進行？（應包含北海公園中水滴的旅行，以及團城中的水循環(huán)利用。同時，設計一個充滿創(chuàng)意的新式給水泵，致敬團城的集水技術(shù)。）

實踐：填寫表格，如何收集流出的水？如何儲存水？哪個解決方案更好？

活動2. 搭建水利模型

● 教學說明

為水利模型搭建1個樂高模型。

● 教師過程

主旨問題：馬達能使模型的某個部分動起來嗎？這個部位在不破壞模型的前提下，可以長時間運動嗎？模型安全嗎？

● 學生活動

任務：使用了幾個傳感器？使用是否合理？使用了幾個馬達？分別用在什么部位？傳感器與馬達是否配合良好？

反饋：列出測試模型安全性和穩(wěn)定性的方法。

活動3. 完善水利模型

● 教學說明

進行模型評估和改善。

● 教師過程

主旨問題：模型能夠體現(xiàn)你從研究中學到的知識嗎？模型的所有部位能否按照設計方案搭建出來？

● 學生活動

任務：模型須展示出水循環(huán)的過程；模型中有水利用或節(jié)水的過程；不能在模型零件上涂鴉；用馬達能讓模型中的1 個部分動起來。

贊水

● 教學說明

制作海報，展示本次活動的經(jīng)歷；開展故事演講和推廣，講述參與本次活動的體驗和感受。

● 教師過程

引導：和學生一起進行分析，引導學生表達、對比、聆聽；從作品成果、效果檢測、團隊協(xié)作等方面對學生項目進行評價。

● 學生活動

任務：介紹團隊，展示每位團隊成員和教練，并分享1 個關(guān)于她/ 他的趣事；介紹活動過程中遇到的問題及解決方案；介紹與專家對話及實地考察的成果；介紹水滴旅行的過程；感謝提供幫助的人；展示模型照片；描述設計模型、搭建模型的過程；思考水滴旅行中可以改善的環(huán)節(jié)；介紹馬達如何帶動相關(guān)部位運轉(zhuǎn)。

反饋：撰寫“北海的水從哪里來？”表演劇本，在合適的場合進行演講和展示。

活動評價

學生項目評價將從作品成果、效果檢測、團隊協(xié)作等方面進行，詳見表1、表2。

該項目獲得第37 屆全國青少年科技創(chuàng)新大賽科技輔導員科技教育創(chuàng)新成果一等獎