小學科學技術領域教學的有效性

設計是人類社會最基本的一種生產實踐活動，技術是人類為實現社會需要，解決實用問題而創造和發展起來的手段、方法和技能的總和。當前，小學科學課程正呈現出加大設計與技術教育的趨勢。由于缺少對技術本質的認識，不少一線科學教師在開展設計與技術領域教學，如操作、設計、制造與使用時，或將這些內容輕易裁剪刪除，或蜻蜓點水一帶而過，甚至出現了一些背離技術本質的做法，大大削弱了設計與技術教育的初衷，造成教學的低效。本文擬結合技術的本質著重闡述三個顯著的問題，并提出相關建議。

一、當前小學科學“設計與技術”領域教學主要問題

1、“設計與技術”領域作為新內容，課程建設的專業水平有待提高

小學科學課程標準（實驗稿）尚沒有將“設計與技術”教育目標與任務單列，只是隱含在領域目標和活動建議中呈現的，也少之又少，與從小“培養有技術素養的公民”這個目標存在很大差距。各個版本的國標本小學科學教材中都增加了若干技術教育主題，師生開展這方面的學習活動也達10年，但是缺乏應有的研究，這個部分的教學專業性體現不夠，常有背離技術本質的現象。

在我國，第一次將“設計與技術教育”列為課程不可缺少的領域，是教育部和科協聯合發起的“做中學”科學教育改革實驗項目的創舉，他們以自己的力量帶動了教育界和科技界熱心人士對這個話題的關注。“做中學”內容標準中還明確指出，在小學階段對學生進行技術教育的基本目標是通過對設計與技術領域的學習，初步學會綜合知識和經驗進行簡單的設計和制作，提高學生解決簡單實際問題的能力。讓小學生知道我們現在所使用的各種工具和儀器都是設計的產物，利用這些工具和儀器，我們可以更好地了解世界并進行新的設計；知道為了實現不同的功能，需要設計和使用不同的工具以及設計不同的結構。可以說，這是“設計與技術”教育一次重大進步和突破。當然，還需要出一批經典“設計與技術”課程才能讓“設計與技術”教育落地生根。

2、從事“設計與技術”教學的小學科學教師“技術素養”有待提高

俗話說，教師不會教自己不知道的東西。小學科學教師要能正確、合理從事“設計與技術”的教學，首先自己要成為一個有“技術素養”的人，其次還要懂得“設計與技術”的教學知識。

事實是，大多數科學教師尚不理解技術的本質。不知道現代“技術”是科學、工程、政治、道德、法律等因素相互發生復雜作用的結果。技術作為產品和方法，涉及科學與工程、政治、道德、法律等諸多因素。要創造一門新技術不僅僅是應用科學，還離不開被稱為“受局限的設計”的工程，它需要考慮一系列具體應用條件的限制因素。工程師除了要考慮科學——自然法則之外，還要考慮到其他限制因素包括成本、可靠性、安全性、對環境的影響、方便性、可獲得的人力及物力資源、可制造性、政府規則、法律甚至政策等。

大多數教師對核心內容也缺乏應有的認識和指導能力。例如，不會使用各種常用工具，不懂得設計的限制因素，不懂得改善結構的種種方法。

因此，要通過各種培訓和教研的方法提高科學教師基本的“技術素養”，學會如何教“技術”。

二、基于技術本質縱談技術教學的有效性

“設計與技術”領域是當前小學科學教學中冷課。由于缺少對技術本質的認識，不少老師對教學沒有把握，基于自身對技術的理解往往在教學中產生了一些背離技術本質的做法。以下結合案例著重闡述三個顯著影響教學效果的誤解，并給出相關的教學建議。

誤解一：技術教學的方式是模仿，重要的是教師做好示范。

案例1：《制作手電筒》

在學習了簡單電路之后，教師讓學生準備了小燈泡、電池、導線、金屬片、回形針和紙筒等材料，本課教師將帶領學生自制一個手電筒。

學生在教師的帶領下一步一步的制作起手電筒來。第一步，在紙筒上選定位置制作開關；第二步，將燈泡和開關一端連接，開關另一端引出一根導線；第三步，將電池固定在紙筒中，電池和紙筒的尺寸比較吻合；第四步，將燈泡另一個接頭處用導線與電池連接；第五步，將電池的另一端與開關另一端連接；第六步，試用手電筒；第七步，裝飾手電筒。

到了下課時間每個學生都制作完成一個手電筒，學生十分興奮。

案例1的教學中雖然每個學生都有了成功的體驗，但是學生只能在老師的帶領下制作，離開了老師的示范，他們不能再制作出一個手電筒來，而且所有制作出來的手電筒都是一種模式，又限制了學生創新精神和創新能力的培養。傳統以使用物品為主題的技術教學往往十分重視教師的示范，教師示范，學生模仿操作，并通過反復練習達到熟練的程度，缺乏引導學生對技術背后科學原理的深刻理解和使用，以及技術與設計活動復雜性的認識和體驗。

案例2：法國LAMLAP課程第二課時《怎樣砸碎核桃》

第一課：孩子們使用各種他們猜想能砸碎核桃的工具，并記錄結果。用紅綠兩種顏色的圓點卡片記錄成功與否。綠色表示成功，紅色表示不成功。

教學對象：幼兒班（5歲的孩子）

教學過程：

教師出示一籃子工具。出示畫有各種工具的圖片，讓孩子們找出上節課所用過的各種形狀的工具。孩子們根據自己上一節課的記錄，將紅或綠圓點卡片放在工具圖片的下面： 砸碎了核桃放綠色卡片；沒砸碎核桃放紅色卡片。

教師不斷了解孩子們的真實情況，并幫助孩子澄清自己的認識，用更確切的語言表達自己的探究過程和嘗試的結果。

教師組織孩子們小結。

經統計：紅點有4個，綠點有7個。“綠點比紅點多是什么意思？”

教師把結果畫在一張大表上出示給學生。

師：“我們看到了什么？是不是有的工具下面全是紅點，有的工具下面全是綠點呢？”

“全是紅點，說明什么意思？”

生：“全是紅點說明砸不出核桃來。”

教師讓孩子們找一找有幾種工具砸不出核桃來？

師：“我們找一找有幾種工具砸不出核桃來？”

孩子們找出四種：小剪子、攪拌器、刀、削木頭的工具

師：“今天再來試試，你們還要用這四種工具嗎？”想一想“為什么這些工具砸不出核桃呢？”

師：“這些工具有紅點也有綠點，為什么有的孩子砸出來了，有的孩子卻沒砸出來呢？”

孩子們分組砸核桃，教師觀察并指導。

“我們再來試一試，分組砸核桃。”

孩子們分組選擇工具砸核桃。老師在旁邊觀察并記錄孩子們選擇的工具、用什么方法砸核桃、語言描述如何等。

同時，教師邊詢問孩子的操作方式，邊幫助孩子用較為準確的詞語描述自己的操作方式。

師：“你怎么把核桃弄碎的？”

生：“推碎的。”（鉗子）

師：“你是在用力壓。”

師：“安娜，你剛才用這個工具沒砸碎核桃，你看Tom砸出來了。”

生：“我用的那個小。”

師：“你用那個大的試試。”

在教師的引導下，安娜砸開核桃。

生：“終于砸碎了。”

教師指導孩子使用工具的方法。

一個孩子不會使用工具，不會旋轉，而是一味地砸（壓核桃器）。

師：“你用另一種方法試試。”

孩子試著旋轉（螺絲），并砸開了核桃。

師：“你怎么弄出來的？”

生：“向前，砸。”

師：“你這不是‘砸’，是‘旋轉’。”

師：“你怎樣使用這個工具？”

生：“轉動它。”

師：“轉動時有什么變化？”

生：“它的口變小了。”

師：“你成功了嗎？”

生：“沒有。我用它砸時核桃全碎了。”

生：“我換個小的，還是不行。”

教師指導學生嘗試使用未使用過的工具，再砸核桃。

教師小結，讓孩子與客人分享核桃。

案例2來自法國“動手做”課程。與案例1不同的是，本課教學特別之處在于，既有學生的自主操作，還引導學生體驗技術學習的過程與方式方法，讓學生意識到技術學習不應一次完成，也不是單純的模仿，每一種工具應有自己特定的操作方式，我們應努力探索適合的工具與適合的方法。教學往往從技術話題引入科學問題的學習，既學習了科學，又學習了技術。比較著名的案例還有《吊橋》、《風向標》、《小車》、《簡單電路》等。

教學建議：

1、關注兒童需要。兒童的技術教學需要教學面向兒童，基于兒童、為了兒童。今日技術世界有高不可攀的巔峰科技，它距離我們普通人的生活十分遙遠，也有每天要用到的通俗易懂的應用科技。教學要基于兒童，選擇對他們生活有用的技術，用他們能理解的方式去學習，才能讓他們順利進入科技世界。教師重要的不是要教自己感興趣的東西，而是要教學生感興趣的東西。

2、創設真實情境。技術教學應緊密聯系生活，通過教學溝通技術世界與生活世界。現代社會處處都有技術。技術為解決生活問題、提高生活質量而生。我們的技術教學不能脫離生活世界和生活問題，要從真實的生活困境出發，引導學生運用力所能及的技術去解決真實的問題，進而會學習、會生活。

3、優選教學策略。根據不同的技術教學內容選用合適的技術教學的策略。我們可以嘗試著把技術類教學分為技術史、實物設計、實物制作、維修、操作四大主題。當學生實際水平達到的情況下，就教學策略的選用給出一點建議：術史類的教學可以采用排序法，讓學生把沒有次序的不同技術按發展時間順序進行排序。實物設計類教學建議采用合作研討式教學和演繹式，實物制作類教學建議結合流程引導法與設計法，維修類和操作類話題建議采用解決問題模式和歸納法進行教學。

誤解二： 只要能夠解決問題，技術不需設計，不計成本

案例3：加固一個正方形

學生用四根大頭針將四根吸管圍成一個正方形。再試著玩這個正方形，結果發現這個正方形可以變成任意角度的平行四邊形。于是教師讓學生再用吸管去加固這個正方形，有的學生用上了三四根，有的用上七八根，有的還剪短了使用，有的又加長了使用，有的將吸管斜著連接到正方形上，有的豎直了連接到正方形上，有的加在邊上，有的加在中間，五花八門。有的加固了，有的沒能實現加固，有的略微有所提高。最后老師出示了自己加固后的樣子，讓學生認識了三角形不易變形的特點。

案例4：加固吸管小桌

每個小組的桌上都有一個吸管小桌。經過測試，發現吸管小桌放上一枚墊片后就倒塌了。老師提出活動任務，希望各組利用提供的四根吸管，只加固四處，使吸管小桌更牢固。學生分組先設計自己的加固方案，然后再根據方案加固吸管小桌，測試加固后能承受多少墊片。

根據各個小組的設計與測試結果，將加固后的吸管小桌按堅固程度從高到低排列順序。學生們通過觀察發現加固后的三角形越多，小桌就越堅固；上小下大時也更加堅固。為什們三角形越多，就越穩定呢？為什么上面略小，下面越大就會越穩定呢？

……

課后，老師讓學生用30根牛奶吸管制作一個立體支架，高度為10厘米，使得它承受的墊片數足夠多。比一比，看誰的支架最堅固？

結果，有的學生制成了一個高度為10厘米上小下大的三棱臺，這個支架的三個主要支柱均由五根吸管合起來，十分堅固，能支撐近600枚大墊片。

技術涉及成本和收益的平衡，技術的運用除了受到來自材料的強度、柔軟性、隔音、隔熱、防水、絕緣、是否容易獲得、價格、外觀、耗能、安全和衛生等限制，還應受到制造方式耗能、安全等限制。案例3中不計成本和耗材的方式讓學習失去依托，評價與測試無法進行，把學生的學習探索活動與后續的學習割裂開來，導致了無序與無效。

教學建議：

1.重視工程設計。技術是科學與工程的完美結合，現代科技離不開設計。設計可以展現人多種理解和創造，也能讓技術從無形到有形。技術的設計包括材料的設計、測試方式設計、結構的設計、外觀的設計等諸多方面。工程設計流程很重要，首先要訂出一套標準及限制因素，然后努力找出可以達到這些條件的解決方案（可能是一個裝置也可能是一種加工方法），幫助學生理解和應用所涉及的科學概念。工程師根據標準和限制因素進行設計、測試、優化或放棄，直到找出令人滿意的解決方案。

2、樹立成本意識。在材料的選擇與提供上教師要樹立成本意識。在教學前，教師首先要明確需要解決的技術難題是什么，在此基礎上提供合適的材料和工具。科學課離不開實驗材料的準備，在提供有關材料時要樹立成本意識和環保意識，盡可能少用。例如，在比較各種液體粘性和液體分層時，我們應使用較少的蜂蜜、油，用最小號的試管；在《折形狀》、《建橋梁》活動中，教師也應限制提供同樣大小的紙張、線和膠帶；等等。在學生準備材料的活動中，教師還要引導學生利用所學的科學知識，判斷如何盡可能少制作材料達到制作的目標。

3、在相同制作材料的基礎上，收益最大化。要體現性能價格比盡可能大的價值觀。同樣的材料不同的用法就會產生不同的效果，教學中還要引導學生對不同設計方案和制作工藝的實物予以測試與評價，從中讓學生意識到人們所想要的技術是能有更大收益的。例如，評價立體支架，可以發現特殊的設計可以將材料的支撐力發揮到極致，彎曲的薄形材料紙筒承受力最大……，同時幫助學生理解為什么會這樣。

誤解三： 技術都是正確的，沒有什么不好的地方。

案例5：化雪

2008年的春節，我們遇到了一場百年未遇的特大雪災。教師特意在課堂上引導學生研究各種化雪的辦法。學生提高了各種各樣的方法，并嘗試用這些方式來比較化雪速度的快與慢。學生提到了用鹽化雪、鏟雪、火燒、太陽曬、開水澆、鹽水灑、翻動等方式，學生發現開水澆、鹽水灑的方法比較快。

案例6： 關于超薄塑料袋下崗的辯論

正方：超薄塑料袋應該下崗

反方：超薄塑料袋不能下崗

雙方就2008年6月1日即將實施的超薄塑料袋下崗的禁令展開熱烈的討論，真理越辯越明，最終達成共識，超薄塑料袋應該限制使用，直到漸漸研制出更環保、價格合適的替代品。

在案例5中，教師忽略了用鹽水灑的方式化雪可能帶來的負面效應。鹽水進入城市雨水管網中后，用來灌溉植物，將造成大量綠化植物的死亡。因此，國家對于使用鹽水化雪出臺了一個標準，鹽水濃度受到了限制。案例6，教師引導學生充分思考超薄塑料袋使用或禁止使用帶來的重重問題，使得社會決策得到全體公民的公認與自覺的遵守。

技術是一把雙刃劍，技術的使用是有風險的。技術所解決的問題與經濟、社會都是緊密聯系在一起。今天汽車技術的廣泛應用，高速公路網的蔓延，城市的擴大等等，都帶來眾多社會和經濟問題。讓我們清醒認識到，一個問題的解決，如果不能考慮好、控制好、協調好各方面的因素，就可能帶來另一個新的問題。

教學建議：

1、鼓勵考慮技術使用的安全性問題。要鼓勵學生就采用特定技術解決具體問題的益處和風險向自己和他人作出說明和質疑。今天的地球，由于各種技術不加選擇、不加控制的使用，已經向人類顯示出有關危機的端倪，例如全球氣候變暖、臭氧層空洞、能源危機、水資源危機、糧食危機、人口危機等。為培養懂得對未來社會負責任的地球人，我們應努力讓學生從小就學會思考技術使用的益處與風險。是否再生紙就沒有風險？是否人工繁殖就沒有缺點？是否不能放棄能源礦產的爭奪？在教學中鼓勵學生對技術的方方面面提出自己的質疑，無論是益處還是風險，還技術一個真實的全貌。

2、鼓勵學生根據特定問題質疑技術的使用。鼓勵學生從用途和用法來評價特定技術的優劣和局限性，引導做出合理的、負責任的決策。要經常組織一些主題明確的研討，讓學生學會對技術的運用進行一些討論。《在腎衰竭的情況下生活》一課中，學生要比較換腎、透析等治療方式所面臨的困難，給病人合理的建議。在我們的教學中，還有很多這樣類似的話題，我們要矢志不渝的引導學生合理思維，正確做出是否使用的決策。

不可忽視，改變未來公民的科學素養和技術素養，我們重任在肩。小學科學教師要多了解當代科技是如何改變社會的，樹立負責任的道德觀；還要走進技術世界，多提高自己的動手能力，才能化內在的意識與觀念于課堂的教育教學行為之中。

（作者：南京市中央路小學校長）