現代社會當中,不斷涌現的新技術、新工程正日益深刻地影響著人們的學習和生活。如何看待這個變化的社會,并能積極地應用新技術、新工程改善生活質量,是每一個公民必備的技能和素養。基于此,《義務教育小學科學課程標準》適時增加了“技術與工程”領域的教學內容。對低年級學生而言,他們剛跨進學校不久,對神秘的科學世界充滿好奇,但注意力不穩定,主要以具體形象思維為主。鑒于學生的身心發展特點,在低年級科學課堂上進行技術與工程領域的教學,教師要引導學生在具體的工程管理和技術制作中理解和鞏固知識,提升分析、比較等思維能力,使他們的科學素養得到有效發展。本文從科學實驗室建設、技術工程類活動的開展、課內外資源的應用等方面展開論述。
一、合理分區,充實器材
技術與工程領域的教學主要是在實驗室進行的(有的學校場地、資金充裕,專門設置了技術類教室,如木工教室、創客實踐室等),這類教室往往具有多種功能——既是教師指導和學生操作的教學場地,也是圖書閱讀中心、器材存放倉庫,往往還兼做作品展示窗口。所以,實驗室需要精心設計,合理分布,可以把場地劃分成教學區、器材區、閱讀區、展示區等幾個相對獨立又互相聯系的區域,使科學實驗室變成具有多維空間、多重功能的綜合性場所。
教學區是師生互動的區域。低年級學生的主動性和動手能力還處于初級階段,教師的主導地位需要突顯。黑板、多媒體平臺、演示實驗臺等設施的型號和位置都應方便教師的操作;低年級學生的組織能力、合作技能較弱,一個小組以4人左右為宜,圍坐在一張桌子周邊,桌子大小要適于學生輕聲交流和共同操作。
器材區應該在教學區的旁邊,用透明的柜子或塑料箱把各種實驗材料、加工工具和藥品耗材分門別類地整齊擺放。低年級學生不知道各種器材的作用、取放要點,器材可以由教師來拿,但要讓學生看得見,用眼睛看、用心感受,慢慢地認識它們,知道它們的位置和作用。只有學生與器材熟悉親近,將來才能自取自用,才能把器材區變成可自選的“材料超市”,真正做實驗室的小主人。
在實驗室里,閱讀區是必不可少的,低矮的書柜、分類擺放的圖書方便學生取閱,賞心悅目的畫面和淺顯易懂的文字會讓學生愛不釋手。學生每天要有大量的時間閱讀,師生要把閱讀的功能發揮到極致,比如上課之前的安靜等待,活動中間查閱資料,制作之后調整學習節奏、恢復情緒,等等。圖書數量不足的時候,可以讓學生從家里自帶感興趣的書籍,放進貼有自己姓名標簽的籃子里,并且與同學們互相交換,提高書籍的使用效率。
要充分利用實驗室的每一個角落。開發一個展示區,既能發布實驗室規則、實驗教學常規等來規范學生的行為,也能張貼科學家介紹、太陽系結構圖、探究流程圖等來補充豐富的科技知識。更重要的是,把學生得出的科學結論、制作的各類作品、填寫的活動記錄、拍攝的探究過程照片展示在大家面前,能更好地促進學生之間的互評互學,體驗科學探究的成就感,激發探究興趣。
總之,實驗室應合理分區,充實器材,為學生學習科技知識、開展實踐活動提供良好的條件。
二、精心準備,指導過程
一個好的工程技術活動,要符合以學生發展為最終目標的科學教育觀,不僅要滿足學生的需求,還要提高他們的動手能力。技術與工程活動并不是簡單地將科學、技術、工程、數學等內容組合起來,而是要精心準備,有效落實“確定任務、制訂計劃、動手制作、反思評價”等環節的目標,培養學生發現問題、解決問題的意識和技能。
確定什么樣的目標與怎樣確定目標,是工程項目的起點。一般而言,只有既適合于學生知識水平及能力實際,又有一定的實際意義及生活情趣的工程目標,才能激發學生開展技術活動的興趣。這樣的目標針對的是解決實際問題,以滿足學生的實際需求。低年級學生在動手操作前,對于要達成的目標往往毫不知情,這不利于他們工程思想的建立。教師應引導學生的研究方向,使他們對感興趣的內容有大致的想法,幫助他們進行可行性分析,從中確定一個可行的制作目標。
以大象版一年級上冊《科學》教材第三單元《我在哪里》第三課 《逃離冒險島》中的制作活動為例。在前面的兩課中,學生已親身感知周圍物體相對于自己所處的方位,學會用前后左右、東南西北、遠近等來描述物體所處的位置和方向,在此基礎上,教材采用了游戲教學的形式,設計了本課的“逃離冒險島”游戲活動。在了解游戲規則時,學生發現需要制作骰子才能玩這個游戲,也就自然而然地產生了制作骰子的目標,本課的技術與工程活動因此順勢展開。
制訂計劃是技術與工程活動順利開展的前提,包括流程設計和結構設計兩個部分。制訂計劃需要明確制作目標、符合主題要求、具備制作條件。仍以《逃離冒險島》為例,在制訂制作骰子的計劃時必須考慮一些實際因素,如工作流程和產品的結構:這個工作的流程是“剪—寫—插”三個步驟,而結構設計包含了“旋轉軸、盤面和標識”等主要部分。另外,一個好的計劃還要考慮限制條件,包括安全的約束、資金的限制、人員的配合、材料的取舍,還包括較容易忽略的時間和空間的限制,等等。
動手制作是學生最喜愛的活動,設計環節主要是動腦,制作環節主要是動手,把自己的創意轉化為物品,動手與動腦是相結合的。在實際制作過程中,學生會發現原先的計劃可能有不合理的地方需要重新考慮,在制作的時候也會遇到一些具體的技術難題需要動腦解決,因此技術與工程領域的活動可以把動手和動腦有機地結合在一起,相輔相成。學生在制作骰子過程中的最大收益就是學會了動手操作,他們在學習知識、動手實踐方面獲取的實踐能力是非常寶貴的。
在老師指導下,學生要能對制作作品的過程、方法和結果進行評議和改進,反思評價是制作骰子后的必要環節。學生以嘗試、調整、思考的方式投入到制作過程之后,從初步形成想法開始,就要讓學生展示自己創造的骰子,交流創作作品的過程與收獲,與作品的受眾、用戶面對面交流,也可以通過觀看同伴的作品,開闊創作思路,汲取再創作的靈感。學生動手制作盤面和旋轉軸,填寫相關信息,組裝成能旋轉的骰子,一遍又一遍地試玩,發現問題、制訂方案、改進作品,可以使制作的骰子的質量不斷提高。
三、發現機會,橫向聯系
在生活中開展技術與工程活動的機會比比皆是,有些孩子發現有的活動特別有趣,所以教師要善于發現不同環境、不同學科跟技術與工程教育的結合點,隨時開展教育。
比如旅游中,學生望著高高的埃菲爾鐵塔,在崇拜設計者的聰明才智之時,可能會不由得想起一個問題:它為什么不倒呢?低年級孩子不懂重心、結構等復雜的術語,教師可以利用胡蘿卜、牙簽等簡單的材料進行一次現場的技術與工程教育:首先,觀察塔的結構,孩子們可以發現,塔的下面大、上面小,是不是這種結構就穩定呢?教師可以帶領學生做個對比實驗,得出結論,在隨后的建構高塔的實踐活動中,學生就可以應用這個結論。在類似的活動過程中,師生還能得出三角形比較穩固等結論,并運用于技術與工程活動中。
在音樂課堂上,許多樂器的發聲都與物理學有關,兒童觀察了揚琴、三角鐵、鋼琴等樂器后,可以做許多相關的技術與工程探究活動。如用橡皮筋來制作“吉他”,用大小不一的金屬片做編鐘,等等,既能進一步探索聲音的特性,又能提高他們獨立探索的能力。
在游樂場,各種各樣的設施讓兒童流連忘返,秋千、滑梯、旋轉木馬等設施讓孩子們感受到快樂,這些設施都可以讓孩子們進行技術與工程領域的學習。比如,滑梯上一個人快速滑下,是否可以通過調換滑道材料,調節下滑的快慢呢?這是可以通過實驗來驗證的。再比如“蹺蹺板怎樣保持平衡”“秋千怎樣擺得更慢呢”等,都是可以營造研究環境,收集所需材料,制作出實驗模型,得出研究結論并應用于游樂實踐的。
技術與工程領域是新課標理念指導下科學課的重要實踐方式,它有助于低年級學生不斷積累經驗,為后續的高難度的技術與工程活動打下堅實的基礎。基于低年級學生的特點,模仿是在低年級科學課中開展技術與工程領域教學的重要途徑,我們要關注學生的能力發展,融合必要的知識與技能,為學生的創新意識培養和創新能力提升搭建必要的“腳手架”。當然,科學學習不能僅限于模仿,還應鼓勵學生進行創作,引導他們提出自己的創意想法,再設法付諸制作實踐。
廣東省深圳市福田區南華小學(518031)