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STEM小项目:纸环飞机——简单材料激发学生的创意!

已有 6870 次阅读 2020-11-9 22:30 |个人分类:科技教育|系统分类:教学心得

STEM小项目:纸环飞机

——简单材料激发学生的创意

       纸环飞机,最早见到是在广西师大科学教育研究所读研究生时,泰国的Jan chai教授给我们上课时带来的。当时觉得好玩儿,而自己制作了一个却飞得不怎么样。如今,要准备校园科技节,希望全体学生都有活动参与。但是低年级的学生玩什么好呢?不仅有趣,而且制作难度上讲还需要简单,最好还能给学生自主创新的空间。纸环飞机再次跃入我的脑海。

       一时兴起,就在办公室里随手做了一个(纸环基本上是手撕出来的),但还是飞得不怎么样(不走直线)。直到办公室的一位年轻老师抓起它试飞时,看着她斜向上扔的动作,我突然悟到:释放瞬间,我可能没让飞机平行滑动,引起了气流对后面纸环的撞击,从而导致受力不平衡,纸环飞机就拐弯或是翻跟头了。再一试,果然效果好很多,确实应当是水平抛出。接着,我又认认真真地用直尺和剪刀把旧书的封皮纸剪成纸环。试飞一下,哈,效果更好了,信心也有了!

幻灯片1.jpg

       随后,我检索到一篇关于纸环吸管飞机在中小学应用的教育硕士论文,还搜到一个制作视频(https://www.iqiyi.com/w_19rzk04h21.html)。职业经验告诉我,这样的题材别看材料简单,但最能给学生创新空间。好了,有了给学生上课搞活动的素材了。

       首先,我用一个有趣的人类飞行探索史短片来导入主题,吸引学生的注意力,激发学生的创新欲望。

幻灯片3.jpg

       接着,开始介绍纸环飞机(准确一些是叫滑翔机吧)。

幻灯片4.jpg

(注:组合的图片来自网络)

        再呈现一些老师或是同学的作品。

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      纸环飞机有仿生学的知识在其中——骨骼中空充气,无牙、骨空、尾骨退化等,这极大减轻了鸟体的重量,更有利于它们的飞翔。纸环飞机的吸管就有类似中空结构的模拟特点。
幻灯片6.jpg

(注:图片来自网络)   

      纸环的作用,不太好说得清楚,但是伯努力原理总是少不了的,至少能引发学生对“穿过环的空气与周围空气是不同的”这一模型建构有些理解。通过吹纸的小实验来讲一讲并结合飞机机翼的升力作用,学生会学到一些科学知识。  

幻灯片7.jpg

(注:图片来自网络)

幻灯片8.jpg

(注:图片来自网络)

幻灯片9.jpg


(注:图片来自网络并略做改动)         

      然后,提出小比赛的要求——

       1.每人制作一个纸环飞机,比比谁的飞机飞得远。

       2.在规定的起点抛掷(两人齐飞,由老师统一口令)。

       3.每人两次机会。

       4.前十名同学获得老师的奖品。

       接下来,就是发材料和工具了,主要包括双面胶、透明胶带、有弯头的吸管、废旧纸张、学生用圆头小剪刀,直尺自备。这里,我并没有讲太多制作要领,只是说了一下其他同学的创造性(学生作品中的创造是我原本想不到的,为进一步教学推广增加了素材,真是教学相长)。

幻灯片10.jpg


幻灯片11.jpg


       因为有过铁丝陀螺、气动火箭等项目的教学经验,我始终坚信两条:

       一是相信学生,相信他们有能力,而且往往超过老师(比如我做的铁丝陀螺也就能转80多秒,但学生能超过100秒),要放手给他们做。在校园科技节的纸环飞机比赛上,获得最好成绩的是三年级学生(8.05米),而且三年级学生飞行距离在5米以上的人数多于五六年级。在革命老区武乡送教下乡时,给那里的学生也开展了这一活动,结果飞行最远的也是三年级学生,而且达到了9米多。

       二是越简易的材料往往更能让学生发挥各自的特长,学生的创新创造才有实际的载体。在这一内容的普及教学和科技节比赛中,学生的作品让我脑洞大开。比如,六年级某个男生的纸环飞机飞行得很直很平稳,原来他把透明胶带在纸圈上缠了一圈,增加了纸的质量和韧性。破除胶带粘的功能定势,变更成其他用途,这不是一种创新思维吗?另外两个同学的纸环飞机在空中会旋转(自旋,这就类似子弹在空中旋转前进时有的稳定性),原来他们把吸管后面的大纸环压扁了一些。也许这是他们的无心之作,但科学史上有多少发明创造不是来自于偶然?所以,我对他俩大加赞赏,特别是能突破常规,不拘泥于非要是规则的圆环这一方面。还有的学生不再把纸环放在吸管两端,而是有的在中间或是两环相近等等,也有很不错的飞行成绩。三年级学生在比赛中展示出多环、吸管加长,特别是一位同学把吸管的弯头折成巧妙的角度,比赛中两次发射都是平稳地飞行到基本相同的位置……

       制作时间大约十分钟后,就开始有学生初步完成作品。老师把皮卷尺展开8米长,让学生从讲台处抛出试飞。飞行地直且超过3米远的,就能得到个人表扬卡一张。鼓励学生继续改进,或是再奖励一根吸管让其重新创作。

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幻灯片14.jpg

      对于作品飞行得好的同学(如视频1中 https://v.qq.com/x/page/k3201tu7qtn.html  )要多鼓励;对于纸环飞机出现拐弯或翻跟头的同学(如视频2 https://v.qq.com/x/page/m3201ihso53.html   视频3 https://v.qq.com/x/page/e3201kljy42.html  ),要及时指出可能存在的问题(如大小环的半径差别要适当大;抛出前要瞄一瞄,看看大环与小环的中轴线是否一致;抛出的动作是否平稳……)

      每个人都有纸环飞机后,如果时间允许可以组织一次小比赛。

师生齐飞.jpg


       结语:有时想想,学生为什么比我们成人更有创造力?因为束缚少,因为更能专注,因为更有兴趣,而我们需要给他们的只是一个机会,一个起点,他们就会展示出更多创造力!。

       深度学习的追求之一就是创造性。所以,这些材料看似简易的题材却往往能给学生更多创新空间。今后,还要在这方面多做开发与应用尝试。

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