优秀STEAM案例 硬纸板自动机的设计和制作
详情介绍
课程背景与目标 :在现实生活中,科学和技术不断地与人类社会产生互动,并通过各种渠道影响人们的日常生活。
在18世纪末,当以欧洲为代表的精密仪器制造技术进入鼎盛时期时,一些极富才华的工程师把想象力和创造力挥洒在艺术创作领域,他们制造出了机械娃娃、机械动物、音乐盒子……科技不仅作为一种提升效率的“工具”对人类产生作用,而且本身具有人文性,包含了艺术的特质。
本课程通过让学生制作硬纸板自动机,在探究基本机械原理的同时,能够从另一个角度认识科技和人类的复杂关系。
课程任务 :学生通过观看视频等方式了解硬纸板自动机的概念和基本制作方法,然后提出创意完成一个硬纸板自动机的设计和制作。
学生在设计过程中不但要运用机械传动的一些基本原理,还要为硬纸板自动机设计一个故事情境,寻求机械结构的功能性和硬纸板自动机所展示的故事情境的协调统一。
在活动中,学生还将学习如何与他人进行交流、合作,分工协作完成故事情境部分、机械设计部分和制作部分等工作。
(1)教师给学生呈现一些关于硬纸板自动机的资料(可以在搜索引擎中输入关键词“Cardboard Automata”搜索动态图片或者视频) , 同时出示一个自己制作的简单的硬纸板自动机模型(只能完成一个动作)。通过这些手段让学生了解什么是硬纸板自动机,以及怎样制作硬纸板自动机。
(2)在视频的选择方面教师需要注意,不同的机械传动方式、不同的模型运动形式的视频要尽量包括。例如,在模型运动形式上,要包括转动、上下运动、左右摆动、前后摆动、曲轴运动以及上面几种运动形式的组合运动。
(1)每个小组用硬纸板、剪刀、竹签、热熔胶枪设计两种不同的机械传动形式,并到讲台前展示说明设计出来的硬纸板自动机是如何实现传动的。
(2)在第一次的设计中,学生可能会对如何实现某一种运动形式无从下手,从而选择最简单的上下运动和旋转运动。为了帮助学生进一步拓展思路,教师此时应当组织全班回顾刚刚图片或视频中出现了哪些运动形式,然后记录在黑板上。当学生没有办法列举完整时,教师可以再呈现一次图片或视频,并把剩余的运动形式补充记录在黑板上。
(3)针对所列举的不同的运动形式,请每个小组利用5分钟时间讨论其中一种,弄清楚其中的原理,并准备好草图,制作简易结构,向其他组的成员解释。如果有的组不能完成,也可以向其他组咨询。讨论完成后,教师组织每个组上台讲解。如果有的小组在第一次的设计中使用了某种运动形式,就可以请该小组成员介绍此种运动形式,以节省一些时间。
(1)任务:学生以小组为单位制作一个硬纸板自动机,实现两种以上的运动形式,并且硬纸板自动机的模型能够在一个合理的故事情境下展示。
(2)材料:硬纸板、热熔胶枪、木质手工棒、普通白纸、细铁丝、裁纸刀、剪刀、胶水、胶带、水彩笔或蜡笔。
设计图内容完整,包括外部设计、内部构造、材料、制作步骤制作工艺制作粗糙,组件间有干扰制作工艺一般,产品能运行,但不够顺畅
装饰较精美,有艺术性实现的运动形式一种两种两种以上总结展示一人上台汇报,表述不完整一人或两人上台汇报,表述内容较完整,表达能力较强小组所有成员共同汇报,能详细说明过程,表达清晰
第一次设计的核心在于,首先思考要讲述什么样的故事或实现什么样的情境,然后再想办法让机械动作与故事情境相配合。
设计的过程不应当是先让模型随机动起来,然后再牵强地编写一个故事情境,而是应该先有了想要达成的想法,再使用技术来实现想法。
如果部分小组绘制了设计草图,教师也可以选取一些优秀合理的设计向全班展示,帮助有需要的小组开阔思路。
教师检查确认了设计图的小组可以开始制作。设计图需要包括外部形状、内部构造、关键部件的形状(如偏心轮、棘轮等)、所使用的材料和制作步骤。教师提醒各小组合理分工。
各小组进行硬纸板自动机的制作。教师提示学生安全使用热熔胶枪、裁纸刀、剪刀和木质手工棒。如果学生没有使用过裁纸刀,教师应当观察每一个学生使用的过程,并提醒安全注意事项。当有小组制作完成时,教师提示小组可以进行展示非练,并提醒小组安排好讲解和展示的人员。
给每个小组5分钟的时间进行展示。首先展示硬纸板自动机所展现的故事情境,形式不限。接下来需要介绍提出创意、设计及制作的过程,以及是否改进了设计和怎么改进的,遇到了哪些问题,采取了什么解决办法。其他小组可以提问。
所有小组展示完成后,教师就所有组设计的成品做出评价,提出各组在设计制作过程中以及成品的亮点。
(声明:除21CN青少年科创家原创文章外,21CN青少年科创家分享和转载的文章皆为促进STEAM科创教育在中国的传播,仅做学习交流,非商业用途,都会注明来源,如文章、照片的原作者有异议,请联系小编微信:mysteam123,快速处理或删除,谢谢支持。)
本文为澎湃号作者或机构在澎湃新闻上传并发布,仅代表该作者或机构观点,不代表澎湃新闻的观点或立场,澎湃新闻仅提供信息发布平台。申请澎湃号请用电脑访问。