中小學(xué)STEM教學(xué)案例：趣玩泡泡

1、中小學(xué)STEM教學(xué)案例：趣玩泡泡摘要吹泡泡是少年兒童非常喜愛的活動，因涉及配置泡泡 液、用各種方式吹泡泡、制作各種吹泡泡工具等內(nèi)容，可設(shè)計 成綜合性、跨學(xué)段、普惠性的STEM教學(xué)活動項目。關(guān)鍵詞STEM；吹泡泡；綜合素質(zhì)1 STEM教學(xué)目標(biāo)科學(xué)知識1）理解液體有表面張力等性質(zhì)；2）理解泡泡形成的原理；3）知道泡泡的大小和停留時間與泡泡液成分、吹泡泡 工具和氣流等有關(guān)。技術(shù)和工程1）會用日常器材吹泡泡；2）會設(shè)計制作正方體框架玩泡泡；3）會設(shè)計制作戶外吹大泡泡工具并實驗；4）會用漆包線等器材設(shè)計實驗裝置并探究液體表面張 力。數(shù)學(xué)和藝術(shù)1）會按合適成分比例配制泡泡液；2）會選用和測算制作吹泡泡工具

2、所需材料；3）會吹出不同形狀大小和色彩斑斕的泡泡。2器材和工具肥皂一塊、塑料碗一個、粗吸管一根、細(xì)吸管一根、 鐵絲兩根、線繩一根、牙簽12根、橡皮泥一團、打火機一個, 甘油、洗潔精、膠水、白醋、白糖等適量。3活動方案自制泡泡液將洗滌劑等皂類液體或固體通過攪拌溶 解在水中，即為最簡單的泡泡液。如要吹出大而久的泡泡， 可采用三份水、一份洗潔精和適量白糖、醋、膠水、甘油、 色素、茶水等進行配置。將所配置的泡泡液裝入有蓋的瓶中， 放在陰涼處12小時以上，效果更佳?？芍笇?dǎo)學(xué)生采用不同 的材料和不同的比例配置不同的泡泡液并標(biāo)識，用市售吹 泡泡工具進行吹泡泡效果比較，通過實驗獲取最佳泡泡液 配方。用日常器材

3、玩泡泡 在市售玩泡泡工具基礎(chǔ)上，可讓 學(xué)生利用日常生活器材并進行適當(dāng)加工，制作吹泡泡工具， 探究吹泡泡工具的形狀大小和氣流強弱等因素對所吹泡泡 的影響，在做中玩并能夠在玩中思考和改進。常見器材有吸管、筆管、打火機、飲料瓶、紗布、線繩、 鐵絲、漆包線、鉛筆等。選用日常器材設(shè)計制作吹泡泡工 具和泡泡液實驗現(xiàn)象見表1。制作正方體框架玩泡泡此分活動可首先讓學(xué)生選用 日常器材設(shè)計制作正方體框架，再將正方體框架浸沒在泡 泡液中進行吹泡泡實驗。設(shè)計制作正方體框架是典型的技術(shù)和工程問題。教師 應(yīng)充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，要求學(xué)生在活動前選擇不同 器材和連接方式制作出穩(wěn)固的正方體框架，并在活動過程 中交流分享。常

4、見制作正方體框架12個棱邊的材料有牙簽、 吸管、棉簽棒、火柴梗、塑料棒、鐵絲等；連接棱邊構(gòu)成 正方體方法有強力膠水粘接、橡皮泥粘接、膠槍膠粘、線 繩捆扎、細(xì)鐵絲捆扎、圓形帶孔球插接、毛根條連接、小 藤球連接等。將制作的正方體框架的六個面分別浸在泡泡液中，保 證各面具有液膜；或是將其整體浸沒在泡泡液中再拿出， 可觀察到正方體框架內(nèi)形成多邊形泡泡。如用吸管在正方 體框架內(nèi)泡泡里再吹泡泡，可形成正方體泡泡，實驗效果 見圖1。吹出正方體泡泡是學(xué)生最為驚愕和興趣所在。戶外造大泡泡在戶外利用風(fēng)力吹出巨大且色彩斑斕 的泡泡，需要設(shè)計可承載較多泡泡液膜的圓形或多邊形工 具，同時應(yīng)配置能讓泡泡在空中停留較長時間

5、的泡泡液?？梢赃x用兩根細(xì)長竹竿，將一根粗長麻繩兩端拴在竹 竿端部，在麻繩垂下的最低點拴幾個螺母作為配重；再在器材設(shè)計制作方式泡泡液實驗現(xiàn)象吸管或筆管直接使用探究管狀器材內(nèi)徑和氣流大小等因素與泡泡的關(guān)系打火機飲料瓶 和紗布直接使用將飲料瓶在中間截斷有瓶口的截口處綁紗布將打火機氣體充入泡泡液中，將泡泡抹在手上，用打火機可點燃將滴有色素的紗布浸在泡泡液中取出，即可吹出彩色泡泡；從瓶口吹氣，慢慢將截口拉離瓶底泡泡液，可形成圓柱形泡泡吸管和用線繩穿接吸管，制成三 線繩 角形、四邊形等鐵絲或加工制作帶手柄的不同直 漆包線徑圓圈或多邊形所吹泡泡與制作的工具形狀和氣流有關(guān)所吹泡泡與制作的工具形狀和氣流有關(guān)；可

6、在平面液膜中間放置線圈進行實驗鉛筆和將線繩拴在兩根鉛筆或竹線繩 棍上，形成線繩三角形手握兩根鉛筆，將線繩浸在泡泡液中拿出，在空中劃過，即可形成長長的泡泡圖1吹正萬體泡泡圖2戶外造大泡泡垂下的兩根麻繩中間橫向拴一根麻繩，形成封閉的準(zhǔn)三角 形。實驗時，將麻繩浸沒在泡泡液中，兩手分開竹竿，借 助風(fēng)力，可吹出大泡泡。戶外吹大泡泡的實驗效果見圖2。在戶外吹大泡泡的泡泡液在常規(guī)配置情況下，應(yīng)多放 一些甘油和糖，能保證所吹泡泡大而長久。此活動可在學(xué)校科技節(jié)期間進行表演，或作為比賽項 目，引導(dǎo)學(xué)生團隊合作并不斷進行實驗調(diào)試。還可以用鐵絲彎曲制作成帶手柄的圓圈，或使用鐵絲 晾衣架等，在戶外吹大泡泡。比較液體表面

7、張力液體具有表面張力，雖然可以采 用水面浮物、硬幣滴水等實驗加以解釋，但不具備定量研 究性。用漆包線制作一個帶手柄的半開型長方形框架，在 框架上套連一根帶拉線的導(dǎo)軌以形成封閉的長方形。用此 裝置可比較不同泡泡液表面張力的大小。將裝置浸沒在泡泡液中拿出，輕輕拉動導(dǎo)軌，液膜面 積可隨之變大直至破裂。純凈水和不同配方的泡泡液，在 相同實驗條件下的最大面積不同。實驗方法見圖3。4原理和解釋液體表面具有張力。水能形成泡泡，但水泡很小，停圖3比較液體表面張力留時間極短，原因是水的表面張力太大。在水中溶入洗潔精、 肥皂等，可降低水的表面張力，能吹出停留稍長時間的泡 泡。加入白糖和甘油，可減少水的蒸發(fā)，能保證

8、泡泡停留 時間更長；加入墨水或茶水，可使吹出來的泡泡五彩斑斕。 洗衣粉幾乎都是經(jīng)過低泡處理的，制備泡泡液一般不采用。肥皂泡泡液的薄膜厚度只有頭發(fā)絲直徑的五千分之一。 一般情況下，泡泡液中存有空氣，若泡泡液中存有可燃?xì)怏w, 則泡泡可被點燃，因時間極短，不具危險性。5注意事項1）配置泡泡液，除皂液以外，其他輔料應(yīng)采用食品級。 實驗時，應(yīng)防止泡泡液被吸入口中或濺入眼中。2）制作吹泡泡工具，應(yīng)注意工具使用安全，3）實驗完成后，應(yīng)處理廢棄物，注意保潔。6專家評析本STEM教學(xué)活動項目選題源自學(xué)生自幼兒起即已開展 的吹泡泡活動，他們已有體驗，易于接受。所設(shè)計的各類 分活動在科學(xué)原理、設(shè)計制作難易程度等方面具有層次性 和循序漸進性，可實現(xiàn)自小學(xué)低年級到高中的跨學(xué)段教學(xué)。 各分活動所需設(shè)計制作器材皆為日常生活用品，價格低廉， 易于復(fù)制、便于推廣，具有普惠性，各級各類小學(xué)和中學(xué) 皆可開展?；顒釉O(shè)計獨具匠心，蘊含科學(xué)、技術(shù)、工程、 數(shù)學(xué)乃至藝術(shù)等方面的要素，能培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計制作和科 學(xué)探究能力，體現(xiàn)了以科學(xué)為基礎(chǔ)的STEM教學(xué)思想和理念。 與當(dāng)下很多學(xué)?；蚱髽I(yè)采用信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人工智