“科技館活動進(jìn)校園”項目案例　鋼鐵是怎樣煉成的

于艦　宋震

“鋼鐵是怎樣煉成的”課程是依托遼寧省科學(xué)技術(shù)館館校結(jié)合綜合實踐活動平臺，以工業(yè)搖籃展廳特色展品“鋼鐵小屋”為主題，借助其中的“近距離觀測金屬”“高爐技術(shù)”“轉(zhuǎn)爐技術(shù)”“連續(xù)鑄造”“鐵的科學(xué)”“產(chǎn)品展示”幾件展品，以基于實踐的探究式學(xué)習(xí)為教育理念，以探究式學(xué)習(xí)、情景教學(xué)為主要教學(xué)方法，輔以角色扮演、趣味實驗、展品體驗等活動形式開展的課程。與學(xué)校教育不同，本課程借助展品的直觀性，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的綜合實踐能力。在活動中學(xué)生不但可以了解相關(guān)科學(xué)知識，還可以認(rèn)識遼寧省工業(yè)歷史和產(chǎn)業(yè)布局，激發(fā)學(xué)生對物質(zhì)科學(xué)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

設(shè)計思路

“鋼鐵是怎樣煉成的”課程充分結(jié)合科技館資源，每一個環(huán)節(jié)都有對應(yīng)的展品：以展品“金屬的結(jié)構(gòu)”為切入點，學(xué)生由觀察開始逐漸深入，借助展品“高爐技術(shù)”“轉(zhuǎn)爐技術(shù)”使學(xué)生化身為“鋼鐵小工人”完成加工任務(wù)，結(jié)合展品“鐵的科學(xué)”對比學(xué)習(xí)金屬材料和其他非金屬材料在生活中的應(yīng)用，最后一個展品“產(chǎn)品展示”不僅僅展示產(chǎn)品，也是學(xué)生的自我展示和交流。課程采用的教育理念、教學(xué)模式和教學(xué)方法可隨著學(xué)生年齡的變化適當(dāng)改變，最大限度地讓學(xué)生自己帶著問題找尋答案。

課程目標(biāo)

◇科學(xué)知識：了解金屬結(jié)構(gòu)特性，知道金屬材料在生活中的應(yīng)用，了解鋼鐵冶煉的過程。

◇科學(xué)探究：能在觀察比較中提出可探究的科學(xué)問題，基于所學(xué)知識制訂簡單的探究計劃，依據(jù)證據(jù)運用分析、比較、概括等方法，分析結(jié)果，得出結(jié)論，并與他人交流，作出自我評價與調(diào)整。

◇科學(xué)態(tài)度：樂于嘗試運用多種思路、多種方法完成科學(xué)探究，體會創(chuàng)新實踐的樂趣;能分工協(xié)作，進(jìn)行多人合作的探究學(xué)習(xí)，分享彼此的想法;引起熱愛家鄉(xiāng)的情感共鳴。

◇科學(xué)、技術(shù)、社會與環(huán)境：了解科學(xué)技術(shù)對人類生活方式的影響，以及自然資源在產(chǎn)業(yè)分布中的作用。

課程介紹

課程結(jié)合小學(xué)科學(xué)課程中的物質(zhì)科學(xué)內(nèi)容，以金屬和非金屬特性、鋼鐵的冶煉加工流程、金屬工業(yè)的發(fā)展為主要學(xué)習(xí)內(nèi)容，采用5E教學(xué)模式，讓學(xué)生在體驗展品、探究實驗等過程中了解鋼鐵在日常生活中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力、科學(xué)思維方法及勇于探索的科學(xué)品質(zhì)。

第一階段：引入

問題引入，什么是金屬？簡單介紹金屬的特性，以及在當(dāng)?shù)鼐哂写硇缘匿撹F文化。不同的金屬，它們的顏色、延展性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性都是不一樣，金屬的晶體結(jié)構(gòu)決定材料的性能。在自然界中，絕大多數(shù)金屬以化合態(tài)存在，少數(shù)金屬例如金、鉑、銀，以游離態(tài)存在。金屬礦物多數(shù)是氧化物及硫化物。

通過工業(yè)搖籃展廳“近距離觀測金屬”展項，對不同的金屬形成初步認(rèn)知，針對學(xué)生年齡可創(chuàng)設(shè)情境，以漫威電影鋼鐵俠打造“反浩克戰(zhàn)甲”片段作為課程引入，進(jìn)而結(jié)合學(xué)習(xí)單上觀測任務(wù)完成本階段學(xué)習(xí)，讓學(xué)生自己找出不同金屬的結(jié)構(gòu)有什么不同。

第二階段：探究

結(jié)合工業(yè)搖籃“鐵的科學(xué)”展項完成以下實驗，進(jìn)而全面了解金屬特性。

熱傳導(dǎo)實驗 引導(dǎo)學(xué)生操作展項，啟動加熱器和紅外熱成像攝像機(jī)，觀察鋁鍋和鐵鍋的溫度變化速度有什么不同。記錄不同時間段內(nèi)鋁鍋和鐵鍋的溫度，分析為什么不同的金屬具有不同的導(dǎo)熱性能。

導(dǎo)電性測試 引導(dǎo)學(xué)生操作展項，觀看尺寸相同、材料不同的導(dǎo)線在不同電路中電流大小的區(qū)別。學(xué)生觀察并且記錄數(shù)值，從而了解不同金屬的導(dǎo)電性不相同，其導(dǎo)電性與其電阻率有關(guān)，電阻率的大小取決于導(dǎo)體的材料、長度、溫度和橫截面積。

彈性實驗 在物理學(xué)上，彈性是指物體在外力作用下發(fā)生形變，當(dāng)外力撤銷后能夠恢復(fù)原來大小和形狀的性質(zhì)。引導(dǎo)學(xué)生操作展項，用手分別接壓2個彈簧，感受不同材料的彈性區(qū)別，分別用2種不同材料的夾子夾起重物，看看哪個夾得更牢固。

電磁性能測試 無線電波是一種電磁波，當(dāng)它在空間傳播過程中遇到導(dǎo)體時，可使導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流。感應(yīng)電流與無線電波的變化相同。因此，利用導(dǎo)體制作的天線，可以接收到無線電波，實現(xiàn)無線接收的功能。金屬天線是導(dǎo)體，能接收電臺發(fā)送的無線電波，而木頭和塑料天線是非導(dǎo)體，不能接收無線電波。引導(dǎo)學(xué)生操作展項，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤，為收音機(jī)選擇不同材料的天線，看看哪種天線可使收音機(jī)接收到信號，并記錄觀察結(jié)果。

聲音測試 聲音由物體振動產(chǎn)生。形狀相同的物體，硬度越高，頻率越高，音調(diào)就越高。引導(dǎo)學(xué)生操作展項，分別按下用金屬和其他材料制作的車鈴，聽聽它們的聲音有何不同。結(jié)合自己所學(xué)聲音的相關(guān)知識進(jìn)行解釋，并記錄和分析結(jié)果。

通過以上對展項的操作，引導(dǎo)學(xué)生歸納金屬的幾大特點，并結(jié)合展項中的變量總結(jié)金屬各種性質(zhì)的相應(yīng)規(guī)律。在此環(huán)節(jié)中，使用“鋼鐵俠”標(biāo)志作為答題獎勵，增加學(xué)生的積極性和專注度。

第三階段：角色扮演

學(xué)生化身“鋼鐵小工人”操作展項，模擬鋼鐵生產(chǎn)過程。

借助“高爐技術(shù)”“轉(zhuǎn)爐技術(shù)”和“連續(xù)鑄造”展項，學(xué)生分組對教師下達(dá)的生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)行實地操怍。按照車間生產(chǎn)工序把學(xué)生分成3組，第1組負(fù)責(zé)操作高爐，主要任務(wù)是主產(chǎn)品鐵水制造和副產(chǎn)品礦渣收集;第2組負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)爐技術(shù)，主要任務(wù)是在得到第1組的鐵水后煉制鋼鐵;第3組負(fù)責(zé)連續(xù)鑄造，主要任務(wù)是進(jìn)行成品加工。學(xué)生可記錄每一步的操作流程。

第四階段：知識遷移

幫助學(xué)生了解鋼鐵鑄造的發(fā)展歷程，以及遼寧本地工業(yè)發(fā)展歷程和產(chǎn)業(yè)布局。

鑄造在我國約有6000年歷史，進(jìn)入20世紀(jì)，鑄造業(yè)發(fā)展的速度很快，其重要因素之一是生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步。遼寧是新中國重要的工業(yè)基地，有“共和國長子”之稱。遼寧之所以能成為重工業(yè)實力雄厚的省份，不單單有產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)好、產(chǎn)業(yè)工人隊伍龐大成熟的特點，更因為遼寧各種礦產(chǎn)資源豐富，鐵、菱鎂礦、金剛石、硼等礦產(chǎn)保有儲量居我國首位，石油、滑石等礦產(chǎn)保有儲量居我國前5位，人均礦產(chǎn)資源擁有量居全國第1位。正是結(jié)合這些天然優(yōu)勢，遼寧形成了以沈陽為中心，輻射鞍山、撫順、本溪、營口等地的工業(yè)城市群，產(chǎn)業(yè)鏈完整、布局合理，且具有鐵路、海運、航運的交通物流優(yōu)勢。隨著時代的發(fā)展，遼寧的工業(yè)布局和工業(yè)模式也在發(fā)展，很多工廠搬遷，也讓我們的城市和環(huán)境發(fā)生了變化。結(jié)合這些特點讓學(xué)生舉出身邊的變化，更深刻地認(rèn)識自己家鄉(xiāng)的精點。

第五階段：評價

教師引導(dǎo)學(xué)生到達(dá)展項“產(chǎn)品展示”，在這里不僅要完成展品學(xué)習(xí)的成果匯報，還要完成綜合實踐活動評價表，評價包括參與合作態(tài)度、發(fā)現(xiàn)探索問題、實驗探究態(tài)度3方面，幫助學(xué)生作出自我評價與調(diào)整。