用6E模式结合倒流壶进行连通器原理教学设计

宋雪瑞　张志红

摘 要：2013年以来，党中央在十八届三中全会等会议中多次提出要加强新形势下中华优秀传统文化教育.教育部在2014年印发的《完善中华优秀传统文化教育指导纲要》中特别指出，物理课程可以结合教学环节渗透中华优秀传统文化内容.传统文化内容在物理教学中的渗透可以通过STEAM教育中的6E设计型学习模式来实现.倒流壶是我国传统的科技工艺，本文以倒流壶为例，依据6E设计型学习模式对“连通器”这节课进行教学设计，将传统文化自然地融入到物理教学中，帮助提升学生的物理核心素养.

关键词：STEAM教育；6E设计型学习模式；倒流壶

中图分类号：G632 文献标识码：A 文章编号：1008-0333（2023）18-0089-03

收稿日期：2023-03-25

作者简介：宋雪瑞（1998-），女，陕西省扶风人，研究生在读，从事中学物理教育研究；

张志红（1964-），女，山东省蓬莱人，教授，博士，从事分子反应动力学的理论研究.

1 核心概念界定

1.1 中华优秀传统文化

中华优秀传统文化是中华民族在几千年的历史长河中所积累与保存下来的具有独特价值的文化.中华优秀传统文化包含内容丰富，有文学艺术、文物典籍、科学技术、建筑园林、中医中药、民族音乐、民族戏剧、曲艺、国画、书法、武术、民风民俗、宗教信仰等^[1].我们可以将其中的一部分引入到物理教学中，不仅能加深学生对传统文化的认识，更能促进物理学科核心素养的发展.

1.2 STEAM教育

STEAM教育指的是将科学（ Science ）、技术（ Technology ）、工程（ Engineering ）、艺术（ Arts ）、数学（ Mathematics ）五个学科进行跨学科整合的教育^[2].STEAM教育是一种新型的教育理念，它强调的是通过实践与过程，学生能够自己动手探索，不断地发现问题，解决问题，从而形成自己的认识体系.STEAM教育主要培养学生的问题解决能力、知识迁移能力和创新能力^[3].

1.3 6E设计型学习模式

6E设计型学习模式是美国国际技术与工程教育学会为落实STEM教育于2014年提出的一种活动模式.此模式主要包括六个阶段：参与（Engage）、探索（Explore）、解释（Explain）、工程（Engineer）、深化（Enrich）、评价（Evaluate）.6E设计型学习模式结合了“科学探究”的思维和“工程设计”的实践，让学生在实践的过程中感知和洞察真实情境中的问题，将跨学科的知识进行融合，解决挑战性任务，是有效落实STEM教育理念的课程设计模式^[4].

2 基于6E模式的“倒流壶”教学设计2.1 教学目标分析

（1）科学知识（Science）：学生能够理解连通器原理，通过倒流壶这一传统器具，促进学生对连通器原理的深入理解.

（2）技术知识（Technology）：学生掌握基本工具的使用，倒流壶的简易组装及倒流壶的开发设计.

（3）艺术知识（Arts）：学生了解倒流壶的起源与发展，以及了解倒流壶的制作工艺，使学生感受到传统文化之美，提升审美能力，增强对传统文化的敬畏之心^[5].

（4）工程知识（Engineering）：学生能够通过小组合作，协作解决倒流壶制作过程中所遇到的各种问题，掌握组装倒流壶的技术.

（5）数学知识（Mathematics）：学生能够测量和计算倒流壶开发制作过程中所用到的数据.通过数学知识的应用，促进学生数学思维的发展.

2.2 教学过程

教学环节1：参与：创设情境，激发兴趣

【教师活动】

（1）创设情境：播放倒流壶的图片，讲述倒流壶的发展史：始于春秋时期，流行于唐宋，完善于明清时期的壶式.并请学生根据图片，如图1所示，介绍倒流壶的外观特点，教师作以评价与补充.以此可激发学生兴趣，使学生积极参与到课堂之中，为进一步探索作铺垫.

（2）提出问题：通过对倒流壶外观的观察，学生们可以发现倒流壶的外观奇特，与平常所见到的壶有所不同，倒流壶的壶身与壶盖是一体的，那么学生会产生疑问，倒流壶从哪里装水呢？此时，教师提出问题：倒流壶是如何装水呢？以及倒流壶的工作原理又是什么呢？

【学生活动】

（1）积极参与课堂之中，集体观看倒流壶图片，思考并回答倒流壶的外观特点.

（2）学生以小组为单位，复习旧知识，为接下来的学习探索做准备.

教学环节2：探索：层层深入，探究学习

【教师活动】

（1）向学生展示倒流壶壶底，如图2所示，引导学生分析倒流壶是如何注水的.

（2）进一步向学生展示倒流壶的实物剖面，如图3所示，请同学们仔细观察，并试着分析倒流壶的内部构造.

（3）鼓励学生以小组为单位开展实验，进行倒流壶注水、倒水的过程.

【学生活动】

（1）学生以小组为单位，讨论并分析倒流壶是如何进行注水以及倒流壶的内部构造特点.

（2）学生认识了倒流壶内部构造后，分小组开展实验，学生亲手操作倒流壶的储水，倒水过程.

教学环节3：解释：分享交流，知识建构

【教师活动】

（1）教师组织各小组学生对实验过程及结论进行分享，鼓励学生解释倒流壶储水、倒水的原理.

（2）教师对学生的回答进行分析与评价，并总结倒流壶注水、储水的原理，進而引出连通器，并引导学生进一步解释连通器原理.

【学生活动】

（1）学生描述倒流壶注水、储水的实验过程及分析实验原理，小组之间互相讨论及评价.

（2）学生通过教师的引导，以及自主分析与学习，总结出连通器原理.

教学环节4：工程：明确技术，装置制作

【教师活动】

（1）教师可请学生亲自动手制作一个“简易倒流壶”.

（2）实验材料：两个透明塑料瓶、两根透明吸管、一把剪刀、热熔胶.

（3）在学生制作过程中，教师在教室巡视指导，以确保制作过程安全.

【学生活动】

（1）运用解释环节中总结出的原理及教师准备的实验材料进行简易倒流壶制作.

（2）将制作好的简易倒流壶进行储水，倒水实验，观察倒流壶能否正常使用.若不能正常使用，学生讨论分析问题，并进一步进行实验.

教学环节5：深化：技术升级、优化设置

【教师活动】

（1）教师指导学生在简易倒流壶完成的基础上，进行方案的优化和升级.

（2）教师对学生方案进行可行性分析，引导学生进行倒流壶创新制作.

【学生活动】

（1）学生以小组为单位讨论完成改进方案，并进行小组汇报.

（2）小组之间互相听取建议，改进成果并进行评价，优化各自的创新设计.

教学环节6：评价：总结提升，共同成长

【教师活动】

（1）教师对每位学生及每个小组在不同环节的表现进行形成性评价.

参与环节：学生是否积极参与课堂之中.

探索环节：学生实验过程操作是否规范，实验结论是否正确.

解释环节：学生对实验原理是否准确理解.

工程环节：学生是否能制作出简易倒流壶.

深化环节：学生是否能够在简易倒流壶的基础上，进行创新设计.

（2）教师对学生本节课的表现进行总结性评价：学生整节课总体表现如何，产品制作是否符合要求.

（3）教师对自己本节课的表现进行评价：教学方法、教学语言、课堂组织及教学效果等方面.

【学生活动】

（1）学生自我评价：自己本节课是否积极参与，是否收获知识且有所进步.

（2）小组内互评：小组成员是否积极参与，是否有所贡献，可匿名评价.

（3）小组间互评：组员间是否分工明确，相互配合，产品制作是否创新、环保且有效.

本文以6E设计型学习模式为工具进行教学设计，有效地促进了学生物理核心素养的发展.学生通过对倒流壶和连通器的学习，能够认识到简单的物理原理可以解决实际生活中的大问题.此教学设计也存在不足之处：在向学生展示倒流壶时未使用实物，缺乏直观性；教学设计未经过教学实践验证，缺乏有效性.之后笔者会使用倒流壶仿品进行课堂演示，增加直观性；在教学实践中，采用此教学设计，增加有效性，并且在之后的实践过程中，进行进一步改进和完善.

参考文献：

[1]张祥欢.初中物理教学引入传统文化的研究[D].贵阳：贵州师范大学，2016.

[2] 魏晓东，于冰，于海波.美国STEAM教育的框架、特点及启示[J].华东师范大学学报（教育科技版），2017，35（04）：40-46，134-135.

[3] 范文翔，张一春.STEAM教育：发展、内涵与可能路径[J].现代教育技术，2018，28（03）：99-105.

[4] 谢丽，李春密.整合性STEM教育理念下的课程改革初探[J].课程·教材·教法，2017，37（06）：63-68，62.

[5] 林馨郁，符宇萌，王汐柠，叶晴莹，温永银.STEAM教育与传统文化在物理教学中的结合：以“走马灯”为例[J].中学理科园地，2022，18（01）：3-6.

[責任编辑：李 璟]