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一、课程重点
本课程旨在让学生习得工程技术文档写作的能力。在STEM领域，这是一种十分重要的基础技能，因为合作者之间沟通和协作的效果经常有赖于一篇指引文档是否清晰明了。这种能力在生活中也常会用到。例如，一篇好的菜谱会帮助人们做出好菜，但是缺乏清晰逻辑指引的菜谱会把厨房弄得一团糟。并非每一个学生都想成为科学家或者工程师，但是这种系统性的逻辑思维无论是用来设计建造火箭，还是用来筹备一次其他领域的活动，都能用得上。
【涉及领域】工程、技术、几何学、物理、写作
【建议年级】小学中年级
【建议时间】基础课程100分钟，完整课程190分钟（含进阶部分）
二、课程任务
通过撰写纸飞机制作指引文档并交换制作，使学生了解“设计—实验—改进”的工程设计循环，掌握与他人沟通交流的基本技能，体会如何清楚明晰地描述自己的想法。
三、课程步骤
1.导入（15分钟）
给学生出示一份写得不好的纸飞机折叠指引文档（见附录1）。要求学生按照指引，折一架纸飞机。
学生可能会提出很多问题，但教师暂时不回答这些问题，请学生按照自己对指引的理解折纸。折好以后，让学生互相比较各自的纸飞机有什么不同。有些学生按照这份指引折出来的纸飞机可能一点也不像飞机。
向学生提问：为什么大家按照同一个指引来工作，结果却存在差异？学生可能会说“指引写得太差了”。接下来教师向学生宣布：今天大家要扮演一个工程师，按照工程师的工作方式，写出一份优秀的工程技术文档。
向学生宣布任务和评价量规：设计制作一架纸飞机，然后将纸飞机的制作方法写成技术文档，交给另一名学生来制作。通过比较自己制作的“原型机”与合作伙伴根据文档制作的“量產机”，发现设计图对纸飞机的制作产生了哪些影响。呈现评价量规（见附录2）。
2.了解工程师/科学家（*进阶部分，10分钟）
把学生分为4～6人一组，对以下问题进行讨论并达成共识：什么样的人会被称为工程师？他们平时负责处理哪些工作？在学生回答后，教师给出如下总结和举例：工程师通过设计制造一些工具来处理解决问题，他们需要遵循科学规律来工作，例如桥梁工程师设计建造大桥，电脑工程师设计制造芯片等（参考附录5）。
3.设计并制作原型机（15分钟）
要求每位学生开始设计制作一架纸飞机。这架飞机叫做“原型机”。制作之前可以向学生展示一些纸飞机的成品和视频（包括两三种最基本的形式即可，不宜太多），使学生从中获得一些设计制作的灵感。
如果人数较多，也可以要求学生先在纸上画出草图后再制作。在制作过程中，学生可以随时进行测量和测试，不断改进原来的设计。教师在巡视过程中可用以下问题对学生进行引导。
（1）为什么你的飞机头朝下栽？
（2）为什么你的飞机左偏或右偏？
（3）观察一下，整架飞机上哪个部分是可以动作的？注意看机翼和尾翼上的襟翼动作。
也许有部分学生不能意识到画图和数据记录有助于设计，教师可给这部分学生如下建议：
（1）画图并标记；
（2）对重要的数据进行一些测量，如长、宽、配重位置等；
（3）在修改设计的过程中，记录每次做出的设计改动和产生的效果。
4.知识性讲解（*进阶部分，10分钟）
如果学生对升力、重力、牵引力和阻力的概念不理解，可能会需要教师进行讲解。要求学生在规定时间内完成原型机的设计和制作，进入下一环节。
5.了解工程技术文档写作（5分钟）
将导入环节给学生看的不好的指引文档拿出来，让学生讨论这个指引究竟在哪些地方出现了问题。这里可以运用圆形图来进行归纳（见图1）。下面的问题可以用来引导学生。
（1）这份指引哪个地方是模糊不清的？
（2）哪些地方可以改进？怎么改进？
（3）哪些步骤缺少或者顺序错了？
（4）一份飞机制作工程技术文档应当包含哪些内容？
（5）哪些术语是你不熟悉的？
收集整理学生提出的问题，并告知学生这些建议其实就是一份工程技术文档写作时所要遵循的要点。
6.写作设计文档、试制纸飞机（30分钟）
给学生15分钟，写出原型机的技术文档。注意：先不要给学生看到过多的制作纸飞机的指引文档模板，以免学生进行过多模仿而不能使用自己的思路。在白纸上进行文档写作即可。
接下来让学生两人一组，互相交换纸飞机制作技术文档，根据对方文档制作“试制机”。注意：只能依据文档制作，学生之间不能进行直接言语交流或折纸示范。如果有必要，可以先将所有的原型机签名后收上来，避免学生直接模仿原型机。
教师巡视，发现写得好的文档，公开展示。此举有助于学生理解什么是“清晰明了的指引”。但是此时并不需要文档作者进行补充说明。学生制作完成后，要求他们在手中的文档上标出哪些部分需要作者进一步明晰，并将根据此文档制作的飞机一并交还给文档作者。
7.改进设计文档，制作定型机（25分钟）
每位学生对搭档提出的文档中的问题逐一细读，并做出反馈。反馈包括两个部分：一是对于自己写的技术文档中没有写清楚的部分做出改进；二是把搭档按文档所做的纸飞机中与原型机不一样的地方记录下来。接下来在第一份文档的基础上重新制作一份新的纸飞机制作指引文档，并与搭档互换，双方根据新的指引文档重新制作纸飞机，即“定型机”。
8.评价异同点（*进阶部分，10分钟）
学生制作完成“定型机”后，将作品交给文档作者。文档作者取回自己的“原型机”，与“定型机”一起，交由其他人（可以是自己的同学、教师或路人等）进行评价，在“原型机和定型机相似性评价表格”（见附录4）上记录分数，然后取平均值。教师在黑板上记录每个人的分数。 9.试飞（*进阶部分，45分钟）
“原型机”和“定型机”都应该参加最终的试飞。在飞行实验记录单上（见附录3）记录试飞数据。学生将在这一过程中体会到“指引写作的质量将直接影响产品质量”。
建议学生按组依次试飞，用胶带记录每一次试飞的结果，一组结束后再统一测量。由于在工程设计与实践中经常需要多次测量以消除误差，因此建议每只纸飞机至少试飞3～5次，最后取平均值。如果因人数多、时间不足、场地不支持等原因而只试飞1～2次，测量误差较大。
试飞时需要注意，对纸飞机出手的高度、水平度和力量都要统一。引导学生分组讨论：试飞时会有哪些因素影响飞行结果（可使用圆圈图，参见图1）。通过讨论确定一个大家公认起飞高度和角度，用胶带在墙上标记出来，供大家练习。当学生认为自己可以很好地遵循这一标准时，让学生搭档两两一组开始试飞，并由其他组的学生记录（例如，A组飞的时候B组对应号码的同学记录，然后交换）。测量项目包括原型机和定型机的飞行距离和滞空时间，取平均值消除误差，避免学生选取“最好的”数据。
10.数据分析（*进阶部分，15分钟）
接下来要花一些时间填写飞行参数记录表（见附录6）。学生需要测量最大翼面积，利用公式计算出一系列数据（见附录5）。这一步完成后，在接下来的讨论中，学生就会用到如“升力”“阻力”“升阻比”“升力系数”“阻力系数”等术语，帮助他们建构这一方面的知识。
11.总结（10分钟）
选择学生所写指引文档中的优秀作品，与全体学生分享。也可以把一些原型机和定型机差别过大的例子挑选出来，让学生分析指引文档在哪里出现了问题。试飞的结果有可能是原型机飞得更好，也有可能根据文档制作的定型机飞得更好。引导学生讨论为什么发生了这种情况，哪些因素对此造成了影响，并让学生提出下一步改进的方法。学生还可以对自己在整个“设计—实验—改进”的过程中获得的经验和感受进行分享。最后，根据评价量规，适当设置一些奖项。
附录1：纸飞机制作指引文档
将A4纸对折；选两角向内对折；然后把三角再向内对折一次；将纸对折起来，将两侧斜边向外折；最后用曲别针固定后部。
附录2：活动评价量规
附录3：飞行实验记录
设计工程师： 制造工程师： 机型：
序号： 飞行距离： 滞空时间： 备注：
序号： 飞行距离： 滞空时间： 备注：
序号： 飞行距离： 滞空时间： 备注：
……
平均飞行距离： 平均滞空时间：
附录4：原型机和定型机相似性评价表格
附录5：参考资料
【参考资料1】工程师和科学家有什么区别？http：//blog.sina.com.cn/probenotes？
科学家侧重于研究某一事物的自然规律，而工程师则侧重于利用科学家所发现的自然规律去设计发明某一适应市场需要的产品。科学家和工程师是相互配合的关系。通常科学家的一项理论，需要大量的工程师和技术工人经过长时间默默无闻的努力工作，才能创造出一系列“核心”技术……一个国家工程师与技术工人的水平，决定了其产品的水平。（节选，原文见所附网址）
【参考资料2】技术性文档写作建议
1.遣词造句要简明扼要
（1）在平实的和花哨的描述词中，选择平实的那个（例如，“沿长边折叠”比“沿X轴折叠”更合适）；
（2）只有确认读者理解某个专有名词时，才使用这个词（例如“折出3毫米襟翼”，要先告诉过读者“机翼尾部在水平方向上的副翼叫襟翼，它可以调整升力和阻力的大小”）。
2.不要假设读者懂某个概念，而是假设他们不懂
（1）如果所用词语还有别的意思，要指出在这个项目中所代表的意思；
（2）尽量不要使用术语，因为读者可能看不懂；
（3）要假设你的读者从来都没有做过类似的事，例如在这个项目中要假设他们都没有玩过纸飞机。
3.其他贴士
（1）使用祈使句；
（2）按照逻辑顺序，逐步列出制作步骤；
（3）可用图形、表格辅助文档，还可用颜色笔标记以便区分。
【参考资料3】相关计算公式
（1）飞机重量（g）=每张纸5g 每个别针2g
（2）飞行速度（m/s）=飞行距离（m）/滞空时间（s）
（3）阻比=飞行距离（m）/起飞高度（m）
（4）升力（N）=飞机重量（kg）×重力加速度（N/kg）
（5）阻力（N）=升力（N）/升阻比
（6）升力系數=升力×2/空气密度×飞行速度2×翼展面积（m2）（地面空气密度约等于0.001275kg/m3）
（7）阻力系数=升力系数/升阻比
本课程旨在让学生习得工程技术文档写作的能力。在STEM领域，这是一种十分重要的基础技能，因为合作者之间沟通和协作的效果经常有赖于一篇指引文档是否清晰明了。这种能力在生活中也常会用到。例如，一篇好的菜谱会帮助人们做出好菜，但是缺乏清晰逻辑指引的菜谱会把厨房弄得一团糟。并非每一个学生都想成为科学家或者工程师，但是这种系统性的逻辑思维无论是用来设计建造火箭，还是用来筹备一次其他领域的活动，都能用得上。
【涉及领域】工程、技术、几何学、物理、写作
【建议年级】小学中年级
【建议时间】基础课程100分钟，完整课程190分钟（含进阶部分）
二、课程任务
通过撰写纸飞机制作指引文档并交换制作，使学生了解“设计—实验—改进”的工程设计循环，掌握与他人沟通交流的基本技能，体会如何清楚明晰地描述自己的想法。
三、课程步骤
1.导入（15分钟）
给学生出示一份写得不好的纸飞机折叠指引文档（见附录1）。要求学生按照指引，折一架纸飞机。
学生可能会提出很多问题，但教师暂时不回答这些问题，请学生按照自己对指引的理解折纸。折好以后，让学生互相比较各自的纸飞机有什么不同。有些学生按照这份指引折出来的纸飞机可能一点也不像飞机。
向学生提问：为什么大家按照同一个指引来工作，结果却存在差异？学生可能会说“指引写得太差了”。接下来教师向学生宣布：今天大家要扮演一个工程师，按照工程师的工作方式，写出一份优秀的工程技术文档。
向学生宣布任务和评价量规：设计制作一架纸飞机，然后将纸飞机的制作方法写成技术文档，交给另一名学生来制作。通过比较自己制作的“原型机”与合作伙伴根据文档制作的“量產机”，发现设计图对纸飞机的制作产生了哪些影响。呈现评价量规（见附录2）。
2.了解工程师/科学家（*进阶部分，10分钟）
把学生分为4～6人一组，对以下问题进行讨论并达成共识：什么样的人会被称为工程师？他们平时负责处理哪些工作？在学生回答后，教师给出如下总结和举例：工程师通过设计制造一些工具来处理解决问题，他们需要遵循科学规律来工作，例如桥梁工程师设计建造大桥，电脑工程师设计制造芯片等（参考附录5）。
3.设计并制作原型机（15分钟）
要求每位学生开始设计制作一架纸飞机。这架飞机叫做“原型机”。制作之前可以向学生展示一些纸飞机的成品和视频（包括两三种最基本的形式即可，不宜太多），使学生从中获得一些设计制作的灵感。
如果人数较多，也可以要求学生先在纸上画出草图后再制作。在制作过程中，学生可以随时进行测量和测试，不断改进原来的设计。教师在巡视过程中可用以下问题对学生进行引导。
（1）为什么你的飞机头朝下栽？
（2）为什么你的飞机左偏或右偏？
（3）观察一下，整架飞机上哪个部分是可以动作的？注意看机翼和尾翼上的襟翼动作。
也许有部分学生不能意识到画图和数据记录有助于设计，教师可给这部分学生如下建议：
（1）画图并标记；
（2）对重要的数据进行一些测量，如长、宽、配重位置等；
（3）在修改设计的过程中，记录每次做出的设计改动和产生的效果。
4.知识性讲解（*进阶部分，10分钟）
如果学生对升力、重力、牵引力和阻力的概念不理解，可能会需要教师进行讲解。要求学生在规定时间内完成原型机的设计和制作，进入下一环节。
5.了解工程技术文档写作（5分钟）
将导入环节给学生看的不好的指引文档拿出来，让学生讨论这个指引究竟在哪些地方出现了问题。这里可以运用圆形图来进行归纳（见图1）。下面的问题可以用来引导学生。
（1）这份指引哪个地方是模糊不清的？
（2）哪些地方可以改进？怎么改进？
（3）哪些步骤缺少或者顺序错了？
（4）一份飞机制作工程技术文档应当包含哪些内容？
（5）哪些术语是你不熟悉的？
收集整理学生提出的问题，并告知学生这些建议其实就是一份工程技术文档写作时所要遵循的要点。
6.写作设计文档、试制纸飞机（30分钟）
给学生15分钟，写出原型机的技术文档。注意：先不要给学生看到过多的制作纸飞机的指引文档模板，以免学生进行过多模仿而不能使用自己的思路。在白纸上进行文档写作即可。
接下来让学生两人一组，互相交换纸飞机制作技术文档，根据对方文档制作“试制机”。注意：只能依据文档制作，学生之间不能进行直接言语交流或折纸示范。如果有必要，可以先将所有的原型机签名后收上来，避免学生直接模仿原型机。
教师巡视，发现写得好的文档，公开展示。此举有助于学生理解什么是“清晰明了的指引”。但是此时并不需要文档作者进行补充说明。学生制作完成后，要求他们在手中的文档上标出哪些部分需要作者进一步明晰，并将根据此文档制作的飞机一并交还给文档作者。
7.改进设计文档，制作定型机（25分钟）
每位学生对搭档提出的文档中的问题逐一细读，并做出反馈。反馈包括两个部分：一是对于自己写的技术文档中没有写清楚的部分做出改进；二是把搭档按文档所做的纸飞机中与原型机不一样的地方记录下来。接下来在第一份文档的基础上重新制作一份新的纸飞机制作指引文档，并与搭档互换，双方根据新的指引文档重新制作纸飞机，即“定型机”。
8.评价异同点（*进阶部分，10分钟）
学生制作完成“定型机”后，将作品交给文档作者。文档作者取回自己的“原型机”，与“定型机”一起，交由其他人（可以是自己的同学、教师或路人等）进行评价，在“原型机和定型机相似性评价表格”（见附录4）上记录分数，然后取平均值。教师在黑板上记录每个人的分数。 9.试飞（*进阶部分，45分钟）
“原型机”和“定型机”都应该参加最终的试飞。在飞行实验记录单上（见附录3）记录试飞数据。学生将在这一过程中体会到“指引写作的质量将直接影响产品质量”。
建议学生按组依次试飞，用胶带记录每一次试飞的结果，一组结束后再统一测量。由于在工程设计与实践中经常需要多次测量以消除误差，因此建议每只纸飞机至少试飞3～5次，最后取平均值。如果因人数多、时间不足、场地不支持等原因而只试飞1～2次，测量误差较大。
试飞时需要注意，对纸飞机出手的高度、水平度和力量都要统一。引导学生分组讨论：试飞时会有哪些因素影响飞行结果（可使用圆圈图，参见图1）。通过讨论确定一个大家公认起飞高度和角度，用胶带在墙上标记出来，供大家练习。当学生认为自己可以很好地遵循这一标准时，让学生搭档两两一组开始试飞，并由其他组的学生记录（例如，A组飞的时候B组对应号码的同学记录，然后交换）。测量项目包括原型机和定型机的飞行距离和滞空时间，取平均值消除误差，避免学生选取“最好的”数据。
10.数据分析（*进阶部分，15分钟）
接下来要花一些时间填写飞行参数记录表（见附录6）。学生需要测量最大翼面积，利用公式计算出一系列数据（见附录5）。这一步完成后，在接下来的讨论中，学生就会用到如“升力”“阻力”“升阻比”“升力系数”“阻力系数”等术语，帮助他们建构这一方面的知识。
11.总结（10分钟）
选择学生所写指引文档中的优秀作品，与全体学生分享。也可以把一些原型机和定型机差别过大的例子挑选出来，让学生分析指引文档在哪里出现了问题。试飞的结果有可能是原型机飞得更好，也有可能根据文档制作的定型机飞得更好。引导学生讨论为什么发生了这种情况，哪些因素对此造成了影响，并让学生提出下一步改进的方法。学生还可以对自己在整个“设计—实验—改进”的过程中获得的经验和感受进行分享。最后，根据评价量规，适当设置一些奖项。
附录1：纸飞机制作指引文档
将A4纸对折；选两角向内对折；然后把三角再向内对折一次；将纸对折起来，将两侧斜边向外折；最后用曲别针固定后部。
附录2：活动评价量规
附录3：飞行实验记录
设计工程师： 制造工程师： 机型：
序号： 飞行距离： 滞空时间： 备注：
序号： 飞行距离： 滞空时间： 备注：
序号： 飞行距离： 滞空时间： 备注：
……
平均飞行距离： 平均滞空时间：
附录4：原型机和定型机相似性评价表格
附录5：参考资料
【参考资料1】工程师和科学家有什么区别？http：//blog.sina.com.cn/probenotes？
科学家侧重于研究某一事物的自然规律，而工程师则侧重于利用科学家所发现的自然规律去设计发明某一适应市场需要的产品。科学家和工程师是相互配合的关系。通常科学家的一项理论，需要大量的工程师和技术工人经过长时间默默无闻的努力工作，才能创造出一系列“核心”技术……一个国家工程师与技术工人的水平，决定了其产品的水平。（节选，原文见所附网址）
【参考资料2】技术性文档写作建议
1.遣词造句要简明扼要
（1）在平实的和花哨的描述词中，选择平实的那个（例如，“沿长边折叠”比“沿X轴折叠”更合适）；
（2）只有确认读者理解某个专有名词时，才使用这个词（例如“折出3毫米襟翼”，要先告诉过读者“机翼尾部在水平方向上的副翼叫襟翼，它可以调整升力和阻力的大小”）。
2.不要假设读者懂某个概念，而是假设他们不懂
（1）如果所用词语还有别的意思，要指出在这个项目中所代表的意思；
（2）尽量不要使用术语，因为读者可能看不懂；
（3）要假设你的读者从来都没有做过类似的事，例如在这个项目中要假设他们都没有玩过纸飞机。
3.其他贴士
（1）使用祈使句；
（2）按照逻辑顺序，逐步列出制作步骤；
（3）可用图形、表格辅助文档，还可用颜色笔标记以便区分。
【参考资料3】相关计算公式
（1）飞机重量（g）=每张纸5g 每个别针2g
（2）飞行速度（m/s）=飞行距离（m）/滞空时间（s）
（3）阻比=飞行距离（m）/起飞高度（m）
（4）升力（N）=飞机重量（kg）×重力加速度（N/kg）
（5）阻力（N）=升力（N）/升阻比
（6）升力系數=升力×2/空气密度×飞行速度2×翼展面积（m2）（地面空气密度约等于0.001275kg/m3）
（7）阻力系数=升力系数/升阻比