课程建设｜人实stem课堂—让纸承重

人实STEM课堂

让纸承重

本课为我校“让纸…”系列STEM课程内容之一， 使用废旧A4纸制作“纸桥”和“纸建筑”，以矿泉水为重物，进行承重挑战。在制作过程中了解不同结构的稳定性特点，练习纸结构的加工制作，提高团队协作能力以及创新能力。

基本信息

课程设计：宋威辰

课程类型：工程挑战类

建议实施：三年级及以上

涉及要点：体积与质量、水平仪使用、迭代与优化

材料清单

废旧A4纸  约12张／组

所需工具

胶棒（纸胶带）

水平仪

亚克力板／木板（15x15cm）

教学过程

挑战1：纸桥承重

学生自由尝试各种方法，先用1张A4纸制作一个跨度大于10cm的“桥面”，并用矿泉水测试其承重能力。

再提供更多材料，2张A4纸和胶棒，挑战更大的承重。

通过承重测试，理解容积与质量的概念，了解1 毫升水约重1克，观察矿泉水瓶所标注的容积，并进行转换，将承重数据记录在学习单中。

挑战2：纸建筑承重

使用3张A4纸设计制作一个纸结构，并用矿泉水测试其承重能力。

要求：结构是一个整体，且高度大于10cm。

首先，让学生了解世界上著名的纸结构建筑，直观感受到纸结构的魅力。思考为什么看似柔弱的纸张能承受这么重的重量？这些纸结构建筑有什么共同点？

然后，请学生讨论并确定纸结构的设计方案，画出结构草图，再尝试搭建。

进行过几次尝试之后，请学生分享设计想法和制作经验，一起分析单一纸结构、组合纸结构和纸结构连接，练习制作方法。

在承重测试过程中，提供水平仪，并讲解水平仪的正确使用方法，提示学生在制作的过程中和实际生活中保持结构水平的重要性。

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鼓励学生不断优化改进结构，提高制作工艺，挑战更高记录。

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指导学生记录挑战次数、刷新承重记录，认真填写学习记录单。

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最后引导学生对挑战过程进行反思，使学生意识到优秀的方案设计并不是一次就可以得到的，需要经过反复的测试和改进。

最终，使学生对工程实践过程有更深入的理解。

课后反思

纸结构承重比赛是一种在学校、社区广泛开展的实践活动，该比赛对于不同年龄段的学生都有很大的教育价值。我校将其转化为课程形式进行实施，对提高学生的综合能力有很大帮助。

首先，纸结构承重可以激发学生对物理学、工程学、材料学的兴趣，鼓励学生去了解和应用各种科学知识并提高实际应用能力。其次，活动以4人小组形式开展，通过挑战活动的形式，提高学生团队协作精神、分析和解决问题能力。

挑战活动的技术要点在于结构设计、连接方式、载荷分配等方面。结构的设计应尽可能避免造成局部或整体塌陷，最好采用加强筋或结构增强的方法，以提供足够的支撑力。连接时应确保连接点的承重能力，并尽可能地增强连接点的固定性。载荷分配时需要预估负载分布情况，平衡荷载的分布，以充分利用纸张的强度和稳定性，防止过度荷载造成的破坏和变形。

活动看似简单，但对教师的能力要求高，对学生的指导不能仅停留在挑战的结构，要引导学生在挑战过程中分析坍塌原因，根据问题分析进行不断改进和优化，培养学生的工程思维。

转自：“人大附中实验小学”微信公众号

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