“抗震建筑的設(shè)計(jì)與制作”是由澳大利亞昆士蘭科技大學(xué)教授English團(tuán)隊(duì)開發(fā)的STEM項(xiàng)目。該項(xiàng)目要求學(xué)生在一定的預(yù)算內(nèi)，利用牙簽、橡皮泥、剪刀、木桿、振動器表等材料，融合數(shù)學(xué)、工程、科學(xué)等知識，設(shè)計(jì)和搭造“抗震建筑”，并由模擬地震臺進(jìn)行震級測試。以“抗震建筑的設(shè)計(jì)與制作”項(xiàng)目作為課程學(xué)習(xí)內(nèi)容，進(jìn)行了指向深度學(xué)習(xí)的STEM教育模型的教學(xué)實(shí)踐。

實(shí)施過程1.預(yù)熱階段

**①明確主題。**教師發(fā)放準(zhǔn)備材料和活動手冊，要求學(xué)生設(shè)計(jì)和搭造一座能夠承受地震的建筑物。其中，地震等級通過模擬地震臺來設(shè)定、展示，活動手冊用來記錄學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)施過程中遇到的問題和想法。

**②呈現(xiàn)知識。**學(xué)生對項(xiàng)目的主題和目標(biāo)形成自己的認(rèn)識，通過教師講解、瀏覽網(wǎng)絡(luò)資源等初步了解抗震預(yù)防知識、理解搭造抗震建筑的基本原理，并準(zhǔn)備牙簽、木桿、剪刀等相關(guān)材料和工具。

**③創(chuàng)設(shè)情境。**教師通過播放地震相關(guān)影像資料和虛擬場景營造的真實(shí)情境體驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生參與項(xiàng)目的興趣和熱情。

2.醞釀階段

**①資料搜集。**將學(xué)生分成6個小組，各小組分別搜集抗震預(yù)防相關(guān)資料（如防震標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)防等級、抗震注意事項(xiàng)等）和搭造抗震建筑的專業(yè)資料，解決如何選擇抗震有利的建筑平面、如何選擇技術(shù)和經(jīng)濟(jì)合理的抗震結(jié)構(gòu)、如何處理主體結(jié)構(gòu)與承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的關(guān)系等問題。

**②自主學(xué)習(xí)。**利用搜集的資料，各小組梳理基礎(chǔ)性問題（如抗震建筑采用什么框架結(jié)構(gòu)，墻體、梁柱使用什么材料等），設(shè)計(jì)抗震建筑三維模型并標(biāo)記好尺寸，包括抗震建筑將采用什么形狀、高度多少、使用交叉支撐還是錐形幾何等。

**③解析任務(wù)。**將“抗震建筑”這個項(xiàng)目分解為目標(biāo)單一的子任務(wù)，并確定每個子任務(wù)的具體內(nèi)容。

3.發(fā)生階段

**①團(tuán)隊(duì)合作。**小組成員發(fā)揮所長，完成“抗震建筑”項(xiàng)目的子任務(wù)，如墻體梁柱等零部件的制作、建筑的主體結(jié)構(gòu)制作、防震的承重結(jié)構(gòu)制作等。之后，將設(shè)計(jì)的三維模型變成實(shí)物作品。

**②展示產(chǎn)品。**學(xué)生向教師展示實(shí)物作品并進(jìn)行測試，如將模擬地震臺設(shè)為里氏震級4，測試制作的抗震建筑會發(fā)生什么情況、遇到什么問題等，并分享任務(wù)解決方案。

**③教師指導(dǎo)。**針對測試過程中抗震建筑出現(xiàn)的問題，教師給予指導(dǎo)、提出建議，如采用板柱結(jié)構(gòu)等，以更好地防震抗震。教師有意識地引導(dǎo)學(xué)生就“如何改進(jìn)會使設(shè)計(jì)更好”“是否有必要替代或構(gòu)造全新的結(jié)構(gòu)”等問題進(jìn)行討論。

**④完善產(chǎn)品。**學(xué)生結(jié)合教師和同學(xué)的建議，進(jìn)一步完善抗震建筑作品。

4.成熟階段

**①多元評價(jià)。**教師、學(xué)生共同根據(jù)活動手冊的記錄內(nèi)容進(jìn)行過程性評價(jià)，根據(jù)抗震產(chǎn)品檢測進(jìn)行作品評價(jià)，實(shí)現(xiàn)以評促改。

**②自我反思。**學(xué)生以學(xué)習(xí)報(bào)告的形式對抗震建筑作品進(jìn)行反思，如總結(jié)抗震建筑的搭造經(jīng)驗(yàn)，包括框架結(jié)構(gòu)怎樣設(shè)計(jì)、梁柱采用什么材料、柱間支撐和交叉橫跨等細(xì)節(jié)問題應(yīng)如何處理等，并反思作品的不足之處。

**③拓展遷移。**根據(jù)教師針對學(xué)習(xí)報(bào)告提出的反饋性意見，學(xué)生思考如何制作出成本更少、抗震效果更佳的建筑，并在實(shí)踐中嘗試。

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