小學科學跨學科項目化學習案例

小學科學跨學科項目化學習案例水位自動報警器的設計與制作一、項目簡介本項目的設計源于校園生活中，用水量大、漏水等情況導致水資源浪費，由此確定了本項目的內容為設計并制作一個在水位上升到一定程度時能夠發(fā)出警報的報警裝置。通過這一項目，讓學生經歷明確問題、設計方案、實施計劃、檢驗作品、改進完善、發(fā)布成果等過程。本項目旨在培養(yǎng)學生的工程思維，設計能力，以及團隊合作與問題解決能力等，提升學生的核心素養(yǎng)。二、項目目標科學：1.會測量力的大小，并用力的圖示來表示力的三要素；2.通過實驗認識物體所受浮力大小與排開液體體積的關系，并解釋生產生活中有關的現象，能夠據此計算出產生相應浮力所需物體體積大??；3.知道電路的基本組成，會畫電路圖，會連接簡單的電路。數學：1.理解點到直線的距離的意義，能度量點到直線的距離；2.能從幾何的角度發(fā)現設計圖中的問題，經歷用幾何直觀和邏輯推理分析問題并解決問題的過程，培養(yǎng)創(chuàng)新意識和應用意識。3.從數學角度觀察與分析、思考與表達、解決與闡述社會生活以及科學技術中遇到的現實問題。工程技術：1.知道跨學科解決實際問題的方法，并嘗試解決實際問題；2.嘗試制作把科學原理轉化為技術的簡單展示模型；3.知道科學對技術與工程具有指導意義；4.能從批判性思維角度，基于證據討論涉及理論爭議的技術與工程問題，并作出理性判斷；5.能運用所學的學科核心概念和跨學科概念，根據需要提出發(fā)明方案，能解決實際問題。6.根據不同來源的證據、限制條件等因素，從需求層面優(yōu)化設計方案。7.知道工程需要經歷明確問題、設計方案、實施計劃、檢驗作品、改進完善、發(fā)布成果等過程；8.嘗試應用科學原理指導制作過程，根據實際反饋結果，對模型進行有科學依據的迭代改進，最終進行展示。9.樂于設計多種方案，具有質疑、創(chuàng)新的態(tài)度。語文：1.討論問題能積極發(fā)表自己的看法，有中心，有根據，有條理，能把握討論的焦點，并能有針對性地發(fā)表意見。2.自信負責地表達自己的觀點，做到清楚、連貫、不偏離話題；3.根據需要調整自己的表達內容和方式，不斷提高應對能力，增強感染力和說服力；4.學習關于科學探究方面的文本，聯系自己的科學學習經歷，圍繞問題提出、探究過程、解決方法等進行專題式的研討、演講和寫作。三、項目流程設計01、問題情境在“我的校園我建設”這一課程主題下，對七年級六個班的學生進行了“校園環(huán)境改善”的問卷調查。在問卷調查中，大部分學生反饋廁所經常出現漏水的情況，由于學校課堂時間統(tǒng)一且較長這一特殊性，漏水發(fā)生后的40分鐘內經常無人發(fā)現，且校園中廁所、洗手池、飲水機等用水設備也非常多，據學生調查統(tǒng)計總共有86個（不包括食堂），如此大的基數，即便是損壞的概率非常低也會頻頻發(fā)生故障，這將造成極大的水資源浪費，且嚴重的話還有可能造成二次損失。從校園生活中發(fā)現問題，引發(fā)學生的思考，由此產生驅動性問題，并設計制作一款能夠在漏水情況發(fā)生時立即報警的裝置。02、教學準備本項目開展前需要進行教學設計準備和材料的準備。本項目聯系學生校園生活，從實際問題出發(fā)，項目中學生需要設計作品模型并進行制作，所以需要教師在項目前準備材料，但是不同學生的作品設計是不同的，在過程實施中涉及到一些新材料可以由教師再準備，也可由學生從生活中獲取。同時教師還需要設計完整的教學流程，盡可能準備充分的材料。本項目所需要材料如下：易耗品：亞克力板、木板、導線、蜂鳴器、LED燈、干電池、電源盒工具：激光切割機、電烙鐵（及焊錫）、膠槍、刻度尺等作圖工具軟件：LaserMaker四、項目實施過程（一）提出問題在明確項目任務之后，教師組織學生討論“一個優(yōu)質的水位自動報警裝置應該達到哪些要求？”這一問題，教師引導總結，得出本次項目化學習產品要達到兼具功能齊全、美觀、成本低廉三方面的要求，并且根據所明確的產品要求，學生自行設計了如下表格來評價產品：內容細則第一組第二組第三組第四組功能能在水位上升時及時報警能夠便捷的更換電源可根據不同場合調節(jié)報警水位美觀程度外觀完整對元件有保護作用有組名等產品介紹小巧，方便攜帶成本估計完成本產品所需成本（二）準備階段在明確項目任務后，學生通過觀察家和校園中哪些設備會隨水位的改變而發(fā)生變化，同時通過查閱資料了解其中的工作原理，并進行記錄。教師在課堂上組織學生進行交流與討論，學生分享自己的知識收獲，同時提出自己尚未解決的問題，向老師和同學尋求幫助，為后期的水位自動報警裝置的設計提供思路。（三）設計制作本環(huán)節(jié)的目標是組織學生團隊合作，設計和制作水位自動報警系統(tǒng)，主要教學模塊為設計方案、產品制作、產品測試、發(fā)布成果、改進完善等。01、方案設計本模塊中由教師提出序列子任務，以通過小組合作的形式完成各小組自己的設計方案。具體過程如下：子任務1：電路設計與連接你希望在水位上升時能產生怎樣的報警信號？利用以下元件設計一個能獲得你需要的報警信號的電路，并進行連接?；顒訒r間：15分鐘活動材料：導線、電源、蜂鳴器、發(fā)光二極管子任務2：設計在水位上升時能夠報警的機械結構在子任務1中所連接的電路是在閉合開關時就能發(fā)出報警信號，要想這樣的電路成為水位上升時才報警，我們還需要進行修改的是哪個元件？如何進行修改？請將你的設計想法通過設計圖的方式進行展示，可以利用泡沫球的浮沉或其他方法實現電路的通斷。子任務3：展示與交流，設計修改在完成設計圖后，請小組派代表進行設計圖的展示，說明設計圖每一部分的含義，其他小組同學指出其設計中存在的問題，或有疑慮之處。小組記錄員記錄好設計中存在的問題以及相應的解決方案，最后小組對設計中的問題進行再修改與再設計。子任務4：探究浮力大小的影響因素有些同學提到可以利用泡沫小球上浮觸動開關閉合，從而實現在水位上升時能夠使蜂鳴器報警，二極管發(fā)光，那么泡沫小球為什么會上?。课覀円x用多大的泡沫球？通過“氣球入水”的實驗，猜想浮力的大小又與哪些因素有關？建立假設，并設計實驗方案和表格，記錄實驗結果，得出實驗結論。活動時間：40分鐘活動材料：彈簧測力計、鐵塊、量杯、鋁塊、棉線、氣球、水槽、溢水杯子任務5：機械結構的制作與產品測試根據產品設計圖，將三維設計圖紙展開成二維，繪制所需板材的尺寸，通過LaserMaker軟件繪制，結合激光切割機切割所需要的材料，并進行組裝，最后對成品進行測試是否實現水位自動報警的功能。02、撰寫報告項目產品制作結束，學生通過撰寫關于本項目科學探究方面的文本，回顧自己的探究經歷，圍繞提出問題、探究過程、解決方法等進行專題式寫作，并與其它同學分享，通過此環(huán)節(jié)培養(yǎng)學生的邏輯思維和表達能力。（四）展示評價為了幫助學生更加全面地了解自己，同時記錄自己的成長過程，本項目設計了如下所示的評價表，其中包括教師評價以及學生的自評與互評。五、案例分析本課例的設計充分體現了基于2022頒布的《義務教育科學課程標準》的課堂教學模式變革，具體表現在以下幾方面：1.打破課堂局限2.增加學生的交流和體驗感3.讓學生在做中學，在學中做4.