steam桥梁工作 STEAM教育与信息化融合的案例分析：港珠澳大桥搭建项目

steam桥梁工作，港珠澳大桥搭建项目是一项令人瞩目的基础设施工程，也是一个致力于实现STEAM教育与信息化融合的典范。STEAM指的是科学、技术、工程、艺术和数学，这五个领域的跨学科综合应用正被越来越多的教育者和企业所看重。作为人类历史上最大的桥梁建设项目，港珠澳大桥的建设需要大量的专业技术、科学算法和工程经验，更需要准确的信息化系统保障，同时也需要将这些复杂的技术和知识传递给年轻一代，培养未来的工程师和技术领袖。本文将通过分析港珠澳大桥搭建项目中的STEAM教育与信息化融合案例，探讨如何在实践中促进跨学科综合应用和人才培养。

STEAM教育与信息化融合的案例分析：港珠澳大桥搭建项目

一、项目背景简介

STEM代表科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)、数学(Mathematics)等多学科融合的综合教育，旨在打破学科疆域。通过对学科素养的综合应用解决实际问题，培养综合性的人才。

港珠澳大桥是我国一座连接香港澳门和珠海的桥隧工程，它位于中国广东省的伶仃洋境内。它于2009年12月15日动工，在今年的10月24日正式通车。作为中国从桥梁大国走向桥梁强国的里程碑之作，它在业界内被誉为桥梁界的“珠穆朗玛峰”，被英媒的《卫报》评为现代世界七大奇迹之一。正式通车后，港珠澳大桥将为为粤港澳大湾区的经济发展带来了强劲的动力。

港珠澳大桥是国之重器，体现了我国逢山开路、遇水架桥的伟大奋斗和创造精神，我们通过开展港珠澳大桥STEM搭建项目，引导学在思考、合作、动手制作过程中，培养工程思维、团队合作能力，综合实践能力和创新精神，落实核心素养。

二、课程目标

三、项目实施过程

1、问题的发现

EQ:创设情境，提出问题

教师从港珠澳大桥的视频图片入手，提出思考性问题： 港珠澳大桥建设有什么意义？我们为什么要建造港珠澳大桥，如果我们自己搭建港珠澳大桥需要考虑哪些因素？

2、思考解决方案

EM：探究学习，教学应用

（1） 提出需要探究并要解决的问题（PBL的基础）；如桥梁结构的稳定性、成本、安全、桥梁的承重能力等

（2） 提出数学描述的要求（使用标准单位、确定测量对象、建立变量关系）

①桥体结构：港珠澳大桥采用单“Y形”及隧桥合一设计，各小组需遵循港珠澳大桥的原型设计。搭建模型有海中桥体工程、海底隧道、香港口岸、珠海口岸、澳门口岸、人工岛、香港连接线、珠海连接线及澳门连接线。同时，按照港珠澳大桥的设计，现场搭建时需要用细绳模拟搭建桥体的悬臂支撑结构。

桥体各部分长度要求：桥体总长度不低于2000mm（以香港大屿岛到珠海拱北及澳门的Y型结构的中间点为标准进行测量），海底隧道长度不低于600mm。深度在60-80mm之间，从香港口岸到东人工岛及从拱北人工岛到西人工岛的长度均不低于380mm，单Y型结构部分的长度不低于500mm，桥面宽度在300-450mm之间；桥体其余部分的设计及长度，各个小组按照各自的设计需求合理分配。

②桥体结构用木条搭建，桥面使用KT板搭建；各小组可以对木条进行加工处理；木条之间可以使用胶水、螺丝、细线等固定方式，但是不得直接使用木条重叠连接建桥，两根木条之间的间隙距离不得小于10mm。

③模型的桥面要求满铺，且能承受加载机器人巡线车的荷载，为保证机器人巡线车能够顺利通行，模型应根据加载机器人巡线车的尺寸，预留足够的通行空间；桥面贴有黑色电工胶布，黑线的走线及位置由各小组自行设计，机器人沿黑线从桥的一端到达另一端。

（3） 引导学生做出假设性的判断。

（4） 学生自主学习UTC STEAM课程之《桥世界》，了解建造桥梁的基础理论知识。软件模拟建桥过程。

（5）设计探究活动方法（设计工程操作指南、调查提纲等）

通过了解港珠澳大桥实物来完成港珠澳大桥设计图→制定计划，小组分工→选择材料，动手制作→桥梁性能测试、机器人车辆性能测试优化→完成作品

（6）学生线上初步讨论桥梁设计方案。

3、行动实施

ET:工程设计，技术制作

（1） 确定任务，明确需求。老师明确学生工程制作的任务——搭建港珠澳大桥（提出性能要求、技术标准）。

①利用木条、KT板、线绳等材料，通过相关工具设备，现场搭建1座港珠澳大桥模型，参与桥梁设计的评选；

②通过自己小组提供的机器人器材，现场搭建、编程、调试1台机器人巡线车参与比赛。机器人巡线车需在最短时间内完成从香港到珠海及从香港到澳门的行走任务。

（2） 提出方案，画出草图。学生根据设计出来的港珠澳大桥模型图，学会工程规划基本要求（任务描述、初步设想、选择材料、工作进度、制作原型、性能测试、发现问题、改正制品、制品定型）。

（3）制定计划，分工实施。

（4）动手制作，完成原型。选择材料、选择工具、选择工艺。

（5）性能测试，改善方案。

（6）修改原型，定型制品。

EC:知识拓展，创意设计

学生根据拓展知识对作品外形和其他用途进行创意设计。

4、项目评价方式

ER（反思）:多元评价，学习反思

STEM课程不仅注重基础知识的学习，更加注重学习过程的评价。每一节课的侧重方面不同，因此针对每一节课都设计了不同的评价标准。通过学生自评、互评、教师评价等方法综合评价学生学习效果，再利用PMIQ表帮助学生厘清思路，发现学生学习的兴趣点和疑惑点。

（1） 港珠澳大桥项目评价标准（40分）

（2）机器人制作及竞技（60分）

①从香港到澳门，或从香港到珠海，每轮单次行走任务的规定时间为30秒。机器人在规定时间内，正确地从起始区出发到达终点区并停止，则视为完成任务，得100分。

②如果机器人在规定的时间内完成任务，额外加记时间分。时间分为（规定时间秒数－实际完成任务所用秒数）。如果比赛结束时机器人未完成所有任务，不加记此分。

③累加参赛队2轮中从香港到澳门和香港到珠海的最好得分之和为该参赛队最后总分值。第一名该项目成绩为60分，第二名及之后按照固定比例系数换算成绩。如第一名总分值240分，换算比例系数为60/240=0.25，第二名及之后成绩=最后总分值*0.25，保留小数点后2位。

④比赛总成绩

比赛成绩为上述桥梁模型设计评审和机器人制作竞技两项得分总和。依据比赛总成绩的多少确定比赛名次和奖项。

（3）学生反思——PMIQ表

（4）师生反思：

学生反思： 这次比赛分为编程，拼车，搭桥，讲解，比赛花了3个多小时，赛前也花费很多时间学习，包括几天的赛程准备，还有周末的培训搭桥知识的课程，所以成功是离不开努力付出和队员团结协作的精神！特别是一些情绪也需要队员相互理解和体谅，一开始比赛也出现很多困难，都考验着我们的动手能力，应急能力和实践创新能力，这次比赛又是一次经验的积累！希望下次有更加出色的表现！

万中老师反思：我们学校在教育教学改革方面勇于尝试,与时俱进.在师资方面:整合校内外资源, 通过与东莞市科学技术协会的合作,学习和开设有关STEM的实践课程。在实操过程中要给予学生充分的信任和创作发挥空间，当然也要有专业学科的知识指导，在改革目标方面:希望通过活动型课堂落实学科核心素养,培养学生创新意识,引导教师专业化成长,最终推动学校教育创新改革。

四、实践效果

开展“港珠澳大桥STEM搭建项目”对学生来说提高综合能力具有非凡的意义，能培养学生的逻辑思维能力、解决问题能力和合作沟通能力，提供了更多展现学生自我才华和提高自身科学素质的平台和空间，让学生解了港珠澳大桥，更为中国的伟大创造和奋斗精神感到骄傲自豪。

最终，东莞市万江中学创新一队通过桥梁制作、无人驾驶车辆正确编程，让无人驾驶车正确地在“港珠澳大桥”上开往“珠海”和“澳门”，经过现场每项比拼，勇夺东莞市高中组总分第一名的好成绩！东莞市万江中学创新二队在努力后，虽然在机器人巡线车操作过程中出现问题，但是也在活动中表现出非凡的团结一心和攻坚克难的精神，荣获高中组比赛优秀奖！

港珠澳大桥搭建项目通过实施STEAM教育与信息化融合，成功地实现了桥梁的安全高效建设。同时，这一经验也为我们向全面推进教育信息化提供了宝贵的借鉴。相信随着科技不断发展，STEAM教育与信息化融合的实践将会在各个领域中得到更加广泛的应用。