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本项目来源于山东省科技馆教育活动体系STEM主题系列，是馆校合作项目中的实践活动之一。项目对接《义务教育初中科学课程标准》，结合山东省初中物理8年级现行教材“力学”内容，综合利用场馆资源，引入要解决的工程问题，以设计制作一座橋梁模型为主题，分析在该情境中需要完成的工程任务，将港珠澳大桥的奋斗精神和大国工匠精神融入其中，注重学科知识领域的相互渗透和联系，立意高远，目的明确，活动生动，是学校教育和校外教育衔接的创新形式，是综合实践育人的有效途径。
教学对象与学情分析
教学对象：初中7 9年级学生。
学情分析：该阶段学生已经了解工程设计的基本步骤，可以在综合考虑各种因素和限制条件后设计一个作品;可以在教师引导下，运用已有知识设计实验，用科学方式收集数据并进行对比、分析，得出结论。该年龄段学生独立意识和求知欲强烈，乐于通过多种方法进行探究，并可以与他人进行深入的分工合作，对自己和他人想法提出建议并对探究过程作出改进。
教学目标
科学知识：依据桥梁的设计及制作过程了解简单的科学知识原理，如材料、力学、结构等。
科学探究：对自然现象保持好奇心和探究热情;通过积极交流和讨论，培养科学探究活动中的主动参与性。
科学态度：培养认真细致、善于思考、善于发现问题、善于动手实践的科学态度。
科学、技术、社会与环境：深入学习贯彻习近平总书记系列重要讲话精神，弘扬港珠澳大桥奋斗精神，将培育践行使命、勇于跨越、精益求精、追求卓越的大国工匠精神融入其中，秉承“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念，着力提高社会责任感、创新精神和实践能力。
教学重点与难点
重点：认识不同类型的桥梁及受力分析;了解桥梁加固的思路;探索材料结构与强度的关系。
难点：了解并能够分析桥梁的主要受力;了解桥梁加固的思路;了解材料结构与强度的关系，并能够在桥梁建模中灵活运用。
教学过程
情境导入，确立任务（1课时/40分钟）
阶段目标：以彰显科技的特效影院感受当今科技成果，直观体验港珠澳大桥的雄伟与壮观;通过主题宣传片的内容与感悟，激发探究欲望，引入主题及教学内容。
设计意图：让学生走出课堂，在观影的情境过程中感受大国工匠精神，引入项目主题并激发探究与学习的兴趣。
学情分析：初中阶段的学生对事物有了较强的分析及辨别能力，感悟能力也进一步提高，在情境中融入主题更能激发学生对科技发展成果的成就感和学习港珠澳大桥建设者的奋斗精神。
教学策略：情境教学和多媒体教学策略。
活动过程：①观看《港珠澳大桥宣传片》。②观影感悟，引导主题。通过观影感受港珠澳大桥的震撼与辉煌，分享心得，引导学生体会桥梁人的不易及奋斗精神。③确立工程任务。利用设想的情境，导出建造桥梁模型的工程任务。
背景知识的分析与探究（2课时/80分钟）
阶段目标：结合工程任务要求，分析并解决完成任务所需要的科学问题和工程问题;能够认识4种基本类型桥梁;借助于体验展品，探究桥梁的受力;了解三角形的稳定性，进行简单的纸桥加固活动。
设计意图：依据生活经验引入桥梁主题，借助工程问题的提出，完成设计并制作一座能满足一定工程任务要求的桥梁模型。这项任务的背景知识的学习，同时将认识桥梁类型、学习加固简单桥梁的方法，以及体验材料的结构与强度等知识目标融入其中，让学生主动发现问题并寻找解决问题的方法。
学情分析：本阶段主题内容依据《义务教育初中科学课程标准》“科学探究”“物质科学”部分的课标内容，结合人教版8年级下册第7章“力学”部分，在探索桥梁结构及受力分析的同时将学生既往经验进行整合及融合，引导并促进知识点的吸收。
教学策略：启发式教学，自主学习，探究式学习，联系生活教学策略。
活动过程：教师引导学生分析该项工程任务，提出需解决的科学问题和工程问题，并通过4项活动环节逐一解决。①认识各种类型的桥梁。通过提问、观察和讨论，结合学生手册，引导学生了解桥梁的分类，通过结构特征可以辨别桥梁类别。②展品探究——体验并分析桥梁受力。结合山东省科技馆“交通与能源”“物质与运动”展区主题展品的直观体验，辨别桥梁类型及承重结构;感受力的存在，能对桥梁进行初步受力分析，为桥面的加固设计奠定知识基础。③搭建扑克牌纸桥。通过纸牌桥的搭建和测试，探究桥面的加固方法并进行汇总和分类。④模拟制作钢材结构。引导学生分析现实桥梁中出现的结构造型;选取不同材料模拟制作，体会材料的强度，思考钢材结构在加固桥梁中的作用。
解决问题（2课时/80分钟）
阶段目标：灵活应用所学知识，设计并建造一个具有一定承重性能的桥梁模型。
设计意图：通过桥梁的结构设计和制作培养工程制造能力，并在制造过程中培养解决问题的能力和团队合作能力，增强创新意识和实践能力;养成科学的思维习惯，初步形成科学的世界观。
学情分析：本阶段内容主要依据教育部《义务教育初中科学课程标准》中“科学、技术、社会、环境”部分，注重工程技术的融入。初中学段的学生动手性强，有主动思考及发现问题的能力，借助于工程问题的解决，更能激发兴趣和挑战。
教学策略：合作学习教学策略、探究式教学策略。
活动过程：①设计桥梁模型。重申任务要求，组织小组讨论进行初步设计，按照一定比例绘制出设计图。②制作与测试。测试桥梁模型能否通过最基本的承重测试，桥梁模型抗弯曲能力是否达标，并将测试结果记录下来。③改进及完善。依据测试结果，不断对设计方案进行完善及改进优化。④海报设计。设计要求包括桥梁主题、小组名称和成员、桥梁设计图、设计思路和桥梁创新点。
分享与总结（1课时/40分钟）
阶段目标：运用背景知识对所制作的桥梁进行思路总结、交流与展示。
设计意图：小组成员分析小组作品，总结设计思路、创新点及不足，探究在此基础上的加固方法。通过交流与展示，将多种作品成果呈现，增强小组荣誉感，符合STEM教育开放性的特征。
项目评估
采用师评（教师与科技馆辅导员）、互评、自评、实践操作相结合的方式对本项活动进行综合评价。活动以系统性、知识性、科学性、趣味性、体验性、直观性、安全性7个方面为原则进行评价。
实情况
“桥世界——STEM综合实践活动”自2018年研发实施以来，面向小学中高年级段、初中生学段学生开展实施15次，同时面向山东省内中小学科技骨干教师培训课程实施2次，总课时数达102学时，受众近800人次，得到参与者的一致好评，作为馆校合作项目中综合实践活动的开展效果显著。目前，省内很多中小学校已将它引进学校的实践课中，并作为学校科技节的实践及拓展项目，切实实现馆校合作项目资源“走出去”的目标。
教学对象与学情分析
教学对象：初中7 9年级学生。
学情分析：该阶段学生已经了解工程设计的基本步骤，可以在综合考虑各种因素和限制条件后设计一个作品;可以在教师引导下，运用已有知识设计实验，用科学方式收集数据并进行对比、分析，得出结论。该年龄段学生独立意识和求知欲强烈，乐于通过多种方法进行探究，并可以与他人进行深入的分工合作，对自己和他人想法提出建议并对探究过程作出改进。
教学目标
科学知识：依据桥梁的设计及制作过程了解简单的科学知识原理，如材料、力学、结构等。
科学探究：对自然现象保持好奇心和探究热情;通过积极交流和讨论，培养科学探究活动中的主动参与性。
科学态度：培养认真细致、善于思考、善于发现问题、善于动手实践的科学态度。
科学、技术、社会与环境：深入学习贯彻习近平总书记系列重要讲话精神，弘扬港珠澳大桥奋斗精神，将培育践行使命、勇于跨越、精益求精、追求卓越的大国工匠精神融入其中，秉承“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念，着力提高社会责任感、创新精神和实践能力。
教学重点与难点
重点：认识不同类型的桥梁及受力分析;了解桥梁加固的思路;探索材料结构与强度的关系。
难点：了解并能够分析桥梁的主要受力;了解桥梁加固的思路;了解材料结构与强度的关系，并能够在桥梁建模中灵活运用。
教学过程
情境导入，确立任务（1课时/40分钟）
阶段目标：以彰显科技的特效影院感受当今科技成果，直观体验港珠澳大桥的雄伟与壮观;通过主题宣传片的内容与感悟，激发探究欲望，引入主题及教学内容。
设计意图：让学生走出课堂，在观影的情境过程中感受大国工匠精神，引入项目主题并激发探究与学习的兴趣。
学情分析：初中阶段的学生对事物有了较强的分析及辨别能力，感悟能力也进一步提高，在情境中融入主题更能激发学生对科技发展成果的成就感和学习港珠澳大桥建设者的奋斗精神。
教学策略：情境教学和多媒体教学策略。
活动过程：①观看《港珠澳大桥宣传片》。②观影感悟，引导主题。通过观影感受港珠澳大桥的震撼与辉煌，分享心得，引导学生体会桥梁人的不易及奋斗精神。③确立工程任务。利用设想的情境，导出建造桥梁模型的工程任务。
背景知识的分析与探究（2课时/80分钟）
阶段目标：结合工程任务要求，分析并解决完成任务所需要的科学问题和工程问题;能够认识4种基本类型桥梁;借助于体验展品，探究桥梁的受力;了解三角形的稳定性，进行简单的纸桥加固活动。
设计意图：依据生活经验引入桥梁主题，借助工程问题的提出，完成设计并制作一座能满足一定工程任务要求的桥梁模型。这项任务的背景知识的学习，同时将认识桥梁类型、学习加固简单桥梁的方法，以及体验材料的结构与强度等知识目标融入其中，让学生主动发现问题并寻找解决问题的方法。
学情分析：本阶段主题内容依据《义务教育初中科学课程标准》“科学探究”“物质科学”部分的课标内容，结合人教版8年级下册第7章“力学”部分，在探索桥梁结构及受力分析的同时将学生既往经验进行整合及融合，引导并促进知识点的吸收。
教学策略：启发式教学，自主学习，探究式学习，联系生活教学策略。
活动过程：教师引导学生分析该项工程任务，提出需解决的科学问题和工程问题，并通过4项活动环节逐一解决。①认识各种类型的桥梁。通过提问、观察和讨论，结合学生手册，引导学生了解桥梁的分类，通过结构特征可以辨别桥梁类别。②展品探究——体验并分析桥梁受力。结合山东省科技馆“交通与能源”“物质与运动”展区主题展品的直观体验，辨别桥梁类型及承重结构;感受力的存在，能对桥梁进行初步受力分析，为桥面的加固设计奠定知识基础。③搭建扑克牌纸桥。通过纸牌桥的搭建和测试，探究桥面的加固方法并进行汇总和分类。④模拟制作钢材结构。引导学生分析现实桥梁中出现的结构造型;选取不同材料模拟制作，体会材料的强度，思考钢材结构在加固桥梁中的作用。
解决问题（2课时/80分钟）
阶段目标：灵活应用所学知识，设计并建造一个具有一定承重性能的桥梁模型。
设计意图：通过桥梁的结构设计和制作培养工程制造能力，并在制造过程中培养解决问题的能力和团队合作能力，增强创新意识和实践能力;养成科学的思维习惯，初步形成科学的世界观。
学情分析：本阶段内容主要依据教育部《义务教育初中科学课程标准》中“科学、技术、社会、环境”部分，注重工程技术的融入。初中学段的学生动手性强，有主动思考及发现问题的能力，借助于工程问题的解决，更能激发兴趣和挑战。
教学策略：合作学习教学策略、探究式教学策略。
活动过程：①设计桥梁模型。重申任务要求，组织小组讨论进行初步设计，按照一定比例绘制出设计图。②制作与测试。测试桥梁模型能否通过最基本的承重测试，桥梁模型抗弯曲能力是否达标，并将测试结果记录下来。③改进及完善。依据测试结果，不断对设计方案进行完善及改进优化。④海报设计。设计要求包括桥梁主题、小组名称和成员、桥梁设计图、设计思路和桥梁创新点。
分享与总结（1课时/40分钟）
阶段目标：运用背景知识对所制作的桥梁进行思路总结、交流与展示。
设计意图：小组成员分析小组作品，总结设计思路、创新点及不足，探究在此基础上的加固方法。通过交流与展示，将多种作品成果呈现，增强小组荣誉感，符合STEM教育开放性的特征。
项目评估
采用师评（教师与科技馆辅导员）、互评、自评、实践操作相结合的方式对本项活动进行综合评价。活动以系统性、知识性、科学性、趣味性、体验性、直观性、安全性7个方面为原则进行评价。
实情况
“桥世界——STEM综合实践活动”自2018年研发实施以来，面向小学中高年级段、初中生学段学生开展实施15次，同时面向山东省内中小学科技骨干教师培训课程实施2次，总课时数达102学时，受众近800人次，得到参与者的一致好评，作为馆校合作项目中综合实践活动的开展效果显著。目前，省内很多中小学校已将它引进学校的实践课中，并作为学校科技节的实践及拓展项目，切实实现馆校合作项目资源“走出去”的目标。