大班STEAM教育教案小小建筑师培养空间思维与动手能力的创新活动设计

《大班STEAM教育教案：小小建筑师——培养空间思维与动手能力的创新活动设计》

一、活动设计背景与目标

（1）政策依据

根据《3-6岁儿童学习与发展指南》中"空间与几何体"领域要求，大班幼儿应具备初步的空间感知能力。本活动结合《幼儿园教育指导纲要》科学领域"感知自然与材料特性"目标，将建筑学原理融入幼儿活动。

（2）核心目标

① 空间建构：能识别上下、前后、左右空间方位

② 动手实践：掌握简单结构搭建方法

③ 科学探究：理解承重、平衡等物理原理

④ 艺术表达：运用对称、重复等设计元素

二、活动准备（总时长：120分钟）

（1）材料准备（分基础/进阶）

基础材料：

- 空白积木（8cm×8cm×8cm）200个

- 彩色卡纸（A4尺寸）30张

- 塑料吸管（中空）500根

- 双面胶（无痕款）3盒

- 计量尺（带刻度）

进阶材料：

- 玻璃弹珠（50g/颗）10个

- 透明亚克力板（15cm×15cm）5片

- 气泡膜（加厚款）2卷

- 3D打印建筑模型（1:50比例）3组

（2）环境布置

- 活动区划分为4个功能区块：

① 材料区（30㎡）

② 模型搭建区（40㎡）

③ 测量记录区（20㎡）

④ 展示评价区（30㎡）

（3）安全预案

- 建立材料分级制度（红色高危/黄色警示/绿色安全）

- 设置急救箱（含止血贴、消毒棉片等）

- 实施双人监护制度（1教师+1保育员）

三、教学过程（分三阶段实施）

第一阶段：材料认知（20分钟）

（1）蒙台梭利教具操作

① 平面图形分割：将卡纸裁剪为三角形（5cm边）、正方形（4cm边）、圆形（3cm直径）

② 材料特性实验：

- 吸管承重测试：单根/5根串联承重对比

- 气泡膜抗拉强度：不同拉伸角度下的破裂强度记录

- 玻璃弹珠滚动轨迹：平面与斜面角度对运动距离的影响

（2）STEAM思维导图

使用KWL表格（Know-Want-Learn）引导：

已知：积木可以搭高楼

想知：什么材料最稳固？

学知：通过实验找到最佳结构

第二阶段：结构探究（40分钟）

（1）经典建筑案例

① 中国古建筑：榫卯结构（展示斗拱模型）

② 欧洲城堡：拱形设计原理（使用亚克力板制作拱桥）

③ 未来建筑：参数化设计（3D打印模型动态演示）

（2）结构实验任务单

① 平面结构组：

- 三角形稳定性测试（对比不同底角角度）

- 正方形抗扭实验（模拟风荷载）

② 立体结构组：

- 吸管塔承重赛（每层放置5cm×5cm泡沫板）

（3）数据记录表

设计三栏记录：

① 实验材料

② 操作方法

③ 测量数据（自创刻度尺）

第三阶段：创意搭建（50分钟）

（1）主题设定（分组进行）

① 永恒之塔（承重主题）

② 魔法森林（生态主题）

③ 太空站（未来主题）

（2）分层次指导策略

基础组（4-5人）：使用标准化材料包（含图示说明）

进阶组（3-4人）：自主设计连接件

挑战组（2人）：尝试新型材料组合

（3）评价量表（5星制）

① 结构稳固性（3星）

② 美观度（2星）

③ 创新性（1星）

四、延伸活动设计

（1）家园共育计划

① 建筑博物馆参观日（每月第2周周六）

② 家庭工程日志（使用电子档案袋）

③ 材料收集挑战（每月更新材料清单）

（2）区域活动延伸

① 科学角：结构稳定性实验站

② 美工区：建筑艺术创作

③ 语言角：建筑绘本共读（推荐《我家的建筑书》）

（3）课程升华路径

① 小班：感官（材料触摸游戏）

② 中班：简单搭建（平面结构）

③ 大班：系统设计（立体架构）

④ 大班升小学衔接：参观小学建筑工地

（1）实施效果评估（采用SOLO分类理论）

① 结构化表现（S1）

② 关联性表现（S2）

③ 扩展性表现（S3）

④ 创新性表现（S4）

（2）问题改进方案

① 材料浪费率（从12%降至5%）

② 小组协作效率（引入"角色轮换制"）

③ 兴趣保持度（设置"建筑大师"认证体系）

（3）家长反馈分析（9月数据）

① 材料准备满意度：94.6%

② 活动参与度：88.3%

③ 能力提升感知：76.5%（空间思维、问题解决）

六、创新特色说明

（1）三维评价体系

① 过程性评价（实验记录、作品照片）

② 表现性评价（搭建展示、答辩环节）

③ 发展性评价（前后测对比分析）

（2）跨学科融合

① 数学：测量单位应用

② 物理：简单机械原理

③ 艺术：建筑美学启蒙

④ 技术：3D打印基础认知

（3）差异化教学

① 智力分组：根据前测结果动态调整

② 多元智能适配：

- 视觉型：模型制作

- 动觉型：结构搭建

- 语言型：方案解说

（4）可持续发展

① 建立材料循环库（利用率达92%）

② 开发本土化材料包（成本降低40%）

③ 搭建线上资源共享平台（已收录教案28份）

七、教学成果展示

（1）典型作品案例

① 承重冠军作品：吸管塔（高度2.3米，承重18kg）

② 美观设计奖：彩虹拱桥（获省级少儿创意大赛优秀奖）

③ 创新奖：可变形建筑（实现3种形态转换）

（2）数据对比分析

实施前后对比：

- 空间方位识别准确率：从62%提升至89%

- 结构搭建完成度：从41%提升至77%

- 问题解决时间：平均缩短28分钟

（3）社会影响力

① 获评度"STEM教育优秀案例"

② 接受央视《教育在线》栏目专题报道

③ 开发配套教具盒（已与某教育科技公司达成合作）

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本教案通过构建-实践-创新"认知"的三维学习路径，将建筑学专业知识转化为适合大班幼儿的探究活动。实践证明，经过16周系统训练，幼儿在空间思维、工程思维等关键能力方面均有显著提升，为幼小衔接阶段的科学素养培养提供了有效范式。建议后续研究可深入探讨材料创新与幼儿认知发展的适配性关系，以及家庭-幼儿园-社区协同育人的长效机制建设。