家乡桥梁我设计

家乡桥梁我设计

陈海霞

台州市白云小学STEAM项目组     

本项目名为“家乡桥梁我设计”，是适用于小学六年级的STEAM学习项目，共3课时。本项目的设计源于学生每次回大陈岛晕船的苦恼，同时为了更好地发展家乡经济等贴近生活的真实问题引发学生思考，由此引入本项目的主要学习任务：设计家乡桥梁。学生需要考虑的因素有：选址、桥的类型、材料和比例尺的选择、桥的径高计算、桥的结构设计等。本项目的学习让学生像工程师一样思考并经历工程的设计与改进过程，能够培养学生的问题解决能力、创造能力、提升学生的STEAM素养。

一、学习目标

科学：

1.了解不同形状在结构中的优势。

2.了解不同桥梁类型的特点及它们适用的江河流域。

3.知道跨度、径高、桥墩、引桥、主梁、拉索等概念。

技术：

1.学会绘制工程设计图，掌握绘图要素。

工程：

1.能根据实际情况进行合理的选址。

2.能对桥梁进行系统的设计。

数学：

1.能理解比例尺的定义，学会根据比例进行换算。

2.能标注出正确的工程图尺寸。

二、项目流程设计

1.问题情境

本项目以学生回家不方便的苦恼导入。她希望在大陈岛及台州之间可以架起一座跨海大桥，这不仅可以解决晕船的苦恼同时也可以通过促进旅游从而促进家乡的发展。由此引入本项目的主要学习任务：设计一座跨海大桥。该问题情境与学生生活紧密结合，充分调动了学生的学习兴趣，为项目的学习提供了真实的学习氛围。

2.教学准备

本项目所要做的教学准备主要是资料准备和材料准备。教师在项目实施前不仅需要设计完整的教学流程，还需要为学生准备充分的材料和教学资源，在课前需熟悉课程的内容、完成记录单和评价表的设计。本项目所需材料如下：

地图、A3大的设计图纸、A3网格纸、画板、铅笔、橡皮、尺子

3.课时安排

本项目共分为4个课时，具体课时安排如下：第1-2课时提出问题、准备阶段；第3-4课时设计桥梁。

三、项目实施过程

本项目实施过程主要分为提出问题、准备阶段、桥梁设计、拓展提升这四个环节，每个环节的具体实施过程分述如下：

（一）提出问题（10分钟）

1.导入：创设真实情景（3分钟）

晨晨是来自大陈岛的孩子，她目前就读于我们白云小学，每次回家对于晕船的她来说都很痛苦。她多么希望在台州和大陈岛之间能架起一座跨海大桥。这样不仅能让她更方便地回家也能通过促进旅游从而促进家乡的发展。

2.明确问题：设计跨海大桥（5分钟）

学生观看“大陈岛”微视频，了解大陈岛的文化和特点，同时了解桥梁建设的流程，接着提出建设跨海大桥，让学生明确需要完成选址以及设计跨海大桥的任务。

3.评价标准（2分钟）

帮助学生明确选址及桥梁设计的评价标准，学生在执行项目任务中始终以评价标准为导向来审视自己的作品及行为表现。

（二）准备阶段（70分钟）

本环节的目标是为项目学习的开展做好知识准备和技能准备。

1.知识准备：引桥、桥梁类型、抗弯曲能力、结构稳定性（55分钟）

引导学生探究宽度、厚度、形状、拱形等与抗弯曲能力之间的关系，得出桥面的宽度和厚度可以影响桥的抗弯曲能力，桥面应用W形结构，既能增强抗弯曲能力，又能节省材料和重量。拱形比“一”字形抗弯曲能力更强，且抵住拱足的重物越多，其抗弯曲能力越强。

比较三角形、长方形、五边形等形状，比较推动这些形状时，观察比较它们的稳定性，得出三角形最稳定的结论。

2.技能准备：图纸尺寸标注方法（15分钟）

绘制图纸，每个小组按照一定的比例尺绘制实际桥长为2000米，桥宽为30米的梁桥的工程图。

（三）桥梁设计（80分钟）

本模块的目标是组织学生设计跨海大桥，每个小组都要完整地完成设计图，激发学生创意。本模块的主要教学内容为指导学生设计方案、论证方案、修改及展示方案。

1.设计方案（25分钟）

出示一张台州沿海和大陈岛的地图，学生根据选址查找选址点之间的跨度并根据跨度选择合适的桥梁类型进行设计，在设计的过程中引导组内成员进行头脑风暴，开拓学生思维。

学生进行头脑风暴，确定出本组的选址，说出本组在选址时具体是怎么考虑的，并讨论完成本组的桥梁设计图。

2.论证方案（25分钟）

学生完成选址和设计图后，以小组介绍的方式阐述他们的设想，通过同学之间的提问进行一次头脑风暴，同时桥梁专家从专业的角度给予每个小组的选址及设计进行详细的指导。

接着桥梁设计专家引导学生在桥梁工程图中寻找图中的各种要素，并告知学生每种要素代表的意思。同时专家介绍了主梁标准横断面和桥型布置立面图，从专业的角度对桥梁的设计进行了详细且简单易懂的介绍，让学生对桥梁的设计有了更深一步的认识。桥梁专家还介绍了比例尺，他强调实际的桥梁都需要按照一定比例缩小后展示在图纸上，所以比例尺标注是必不可少的。

最后我们学生在专家的引导下对台州和大陈岛的沙盘进项了考察，学生根据考察的结果以及专家的介绍对本组的选址以及桥梁的设计图进行修改。该环节是工程设计思维融入学习探究过程的重要体现。

在专家的指导与同学之间的头脑风暴下，学生对选址以及桥梁设计进行了改进，最终确定出以下两种设计方案：

方案一：借助台州沿海和下大陈岛之间的两座小岛将引桥分别建在S325国道的尽头、九洞门岛、小门、下大陈岛、上大陈岛上。

方案二：选择黄琅工业园区、小门、下大陈岛、上大陈岛为引桥的建筑点，这样我们需要建设3座桥。

3.修改及展示方案（30分钟）

学生根据专家的建议以及本组成员的思考对本组的方案进行了修改并将自己组的设计方案进行了展示，详细介绍了本组的设计思路、材料的选择以及成本的预算。组与组之间进行互相点评，指出每一组设计的优缺点，同时通过投票的方法选出最佳设计方案、创意设计师、环保设计师等奖项。

（四）拓展提升

了解大陈岛的文化元素和本地特色，将这些结合到跨海大桥的设计中，提出桥梁设计的构想，绘制简单的设计图。