“技術(shù)與工程”領(lǐng)域教學(xué)探索

新版《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出，“技術(shù)與工程”領(lǐng)域的學(xué)習(xí)可以使學(xué)生有機(jī)會(huì)綜合所學(xué)的各方面知識(shí)，體驗(yàn)科學(xué)技術(shù)對(duì)個(gè)人生活和社會(huì)發(fā)展的影響，體會(huì)到“做”的成功和樂(lè)趣，并養(yǎng)成通過(guò)“動(dòng)手做”解決問(wèn)題的習(xí)慣。在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造力方面，“技術(shù)與工程”所發(fā)揮的作用是其他任何科目無(wú)法替代的，正如人們常說(shuō)的，“科學(xué)是用腦和手認(rèn)識(shí)自然世界，技術(shù)是用腦和手改造世界”。現(xiàn)在使用的《科學(xué)》教材中既安排了常用工具、簡(jiǎn)單機(jī)械等教學(xué)內(nèi)容，又專門設(shè)置了設(shè)計(jì)和制作的內(nèi)容，如制作筆筒、指南針，設(shè)計(jì)制作太陽(yáng)能熱水器、保溫杯，造紙，建橋梁等，旨在培養(yǎng)學(xué)生勇于探索的創(chuàng)新精神、善于解決問(wèn)題的實(shí)踐能力。下面結(jié)合具體的教學(xué)活動(dòng)，對(duì)“技術(shù)與工程”領(lǐng)域教學(xué)中的問(wèn)題進(jìn)行分析，探討如何開(kāi)展“技術(shù)與工程”領(lǐng)域的教學(xué)。

“技術(shù)與工程”領(lǐng)域教學(xué)中的問(wèn)題

在“技術(shù)與工程”領(lǐng)域的教學(xué)中，許多老師習(xí)慣于對(duì)教學(xué)目標(biāo)緊抓不放，忽視動(dòng)手實(shí)踐項(xiàng)目，以為這些內(nèi)容進(jìn)不了作業(yè)本，上不了考試卷，是可教可不教的“軟任務(wù)”。

1.目標(biāo)模糊，認(rèn)識(shí)不夠

設(shè)計(jì)是人類社會(huì)最基本的一種生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)，工程可以利用自然界的物質(zhì)和能源的特性，通過(guò)各種結(jié)構(gòu)、機(jī)器、產(chǎn)品、系統(tǒng)和過(guò)程，以最短的時(shí)間和最少的人力、物力，做出高效、可靠且對(duì)人類有用的東西。“技術(shù)與工程”作為一個(gè)新領(lǐng)域，很多老師對(duì)此缺乏目標(biāo)意識(shí)，把動(dòng)手實(shí)踐的教學(xué)內(nèi)容當(dāng)成是知識(shí)教學(xué)的附帶品，大大削弱了“技術(shù)與工程”教育的初衷。

2.過(guò)程單一，指導(dǎo)不夠

“技術(shù)與工程”類課看似簡(jiǎn)單，實(shí)際上對(duì)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力提出了很高的要求，而且要求將知識(shí)轉(zhuǎn)化為作品，其難度可想而知。但在實(shí)際教學(xué)中，許多教師或?qū)⑦@些內(nèi)容輕易合并壓縮，或以講代做，“蜻蜓點(diǎn)水”式一帶而過(guò)，對(duì)設(shè)計(jì)和制作的操作難點(diǎn)缺乏有針對(duì)性的指導(dǎo)。

3.評(píng)價(jià)缺失，激勵(lì)不夠

由于應(yīng)試教育的強(qiáng)勢(shì)影響，許多學(xué)校過(guò)于重視知識(shí)考核，輕視對(duì)實(shí)踐作品的評(píng)價(jià)，對(duì)需要課內(nèi)外支持聯(lián)動(dòng)的科學(xué)制作活動(dòng)未能建立健全的評(píng)價(jià)激勵(lì)機(jī)制，即使學(xué)生憑興趣自主參與了制作，也得不到應(yīng)有的激勵(lì)性評(píng)價(jià)，影響了他們參與的熱情。

以上問(wèn)題反映了當(dāng)前科學(xué)教師對(duì)“技術(shù)與工程”領(lǐng)域的教學(xué)價(jià)值、教學(xué)方法和課內(nèi)外資源整合等缺乏足夠的認(rèn)識(shí)，對(duì)學(xué)生參與這一領(lǐng)域?qū)W習(xí)的難度估計(jì)不足，跟進(jìn)缺失，導(dǎo)致課程目標(biāo)難以落實(shí)。

要體現(xiàn)典型的工程實(shí)踐過(guò)程

“技術(shù)與工程”領(lǐng)域的內(nèi)容是從現(xiàn)實(shí)問(wèn)題或產(chǎn)品出發(fā)，需要對(duì)多種知識(shí)進(jìn)行獲取、加工、處理、集成、轉(zhuǎn)化、交流、融合和傳遞，主要指向書本知識(shí)的運(yùn)用和工程技術(shù)實(shí)踐。例如，“引導(dǎo)學(xué)生做一個(gè)太陽(yáng)能熱水器”是一節(jié)典型的技術(shù)與工程課，這類課應(yīng)突出工程實(shí)踐的典型過(guò)程。

1.凸顯工程實(shí)踐的關(guān)鍵要素

教學(xué)時(shí)，可以把“做一個(gè)太陽(yáng)能熱水器”和“評(píng)價(jià)太陽(yáng)能熱水器”兩項(xiàng)內(nèi)容合在一起，目的是串聯(lián)起一個(gè)完整的工程設(shè)計(jì)實(shí)踐過(guò)程。從“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”的視角看，學(xué)生在“制作太陽(yáng)能熱水器”的活動(dòng)中，大致經(jīng)歷了“認(rèn)識(shí)任務(wù)—分析任務(wù)—完成任務(wù)—交流任務(wù)完成情況”等環(huán)節(jié)。這是一個(gè)典型的工程實(shí)踐過(guò)程，學(xué)生的興趣與動(dòng)力是濃厚且持續(xù)的。在活動(dòng)過(guò)程中，學(xué)生的學(xué)習(xí)不單是知識(shí)由外到內(nèi)的轉(zhuǎn)移和傳遞，更重要的是主動(dòng)建構(gòu)自己的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，即通過(guò)新經(jīng)驗(yàn)和原有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的相互作用，充實(shí)和豐富自身的知識(shí)，提高自身的能力。在教學(xué)這類課時(shí)，要注意以下兩點(diǎn)。

一是重視設(shè)計(jì)性思維的培養(yǎng)。工程技術(shù)的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)，教師要重視引導(dǎo)學(xué)生利用文字、繪圖、實(shí)物等形式表達(dá)自己的創(chuàng)意和構(gòu)想。教學(xué)時(shí)要由扶到放，由淺入深，引導(dǎo)學(xué)生不斷習(xí)得設(shè)計(jì)方法。

二是落實(shí)工程性思維的培養(yǎng)。工程的核心是建造，教師要重視引導(dǎo)學(xué)生，使他們不僅能將自己的創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為模型或?qū)嵨铮€會(huì)考慮可以利用的條件和制約因素，不斷改進(jìn)和完善制造的“產(chǎn)品”。

2.以多樣化材料支持學(xué)生實(shí)踐

在學(xué)生自主準(zhǔn)備了部分制作材料的基礎(chǔ)上，教師備足多樣化材料，可以為學(xué)生設(shè)計(jì)時(shí)做好材料補(bǔ)給，確保多樣化的設(shè)計(jì)能在作品中順利落實(shí)，如鋁箔紙、保鮮膜、棉花、反光鏡、黑紙等材料可以豐富學(xué)生的設(shè)計(jì)樣式。產(chǎn)品檢測(cè)環(huán)節(jié)，用高功率浴霸燈代替陽(yáng)光照射，可以解決天氣的影響和光照強(qiáng)度不夠的問(wèn)題，縮短了光照時(shí)間，提高了課堂檢測(cè)實(shí)效。精確顯示到0.1攝氏度的數(shù)顯溫度計(jì)讓升溫效果更加精確地顯示出來(lái)，增強(qiáng)了不同設(shè)計(jì)間的熱能效對(duì)比。萬(wàn)向懶人支架的運(yùn)用，讓原始光線照射角度基本保持一致，更加體現(xiàn)了檢測(cè)的公平性。將以上檢測(cè)配件整合起來(lái)，可以在有限的課堂時(shí)間里實(shí)現(xiàn)高效精確測(cè)量，讓學(xué)生實(shí)時(shí)了解自制太陽(yáng)能熱水器的熱能效，提高課堂檢測(cè)實(shí)效。

3.以評(píng)價(jià)量規(guī)調(diào)控學(xué)生的自主活動(dòng)

評(píng)價(jià)量規(guī)是一個(gè)真實(shí)性評(píng)價(jià)工具，它是對(duì)學(xué)生的作品、成長(zhǎng)記錄或表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)的一套標(biāo)準(zhǔn)，是連接教學(xué)與評(píng)價(jià)的一個(gè)重要橋梁。在長(zhǎng)時(shí)間的設(shè)計(jì)制作過(guò)程中，如何協(xié)助學(xué)生更好地完成實(shí)踐活動(dòng)一直是比較難權(quán)衡的問(wèn)題。教師說(shuō)得太多、要求太多，往往給學(xué)生的束縛也多，學(xué)生的主體地位就難以體現(xiàn)；教師指導(dǎo)不夠，學(xué)生設(shè)計(jì)制作過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)目標(biāo)不明確、要求不清晰等問(wèn)題，導(dǎo)致活動(dòng)無(wú)法高效、順利地完成。因此，這類課需要精細(xì)化設(shè)置前置評(píng)價(jià)量表，對(duì)作品制作和團(tuán)隊(duì)合作等提出方向性的評(píng)價(jià)意見(jiàn)。這種前置式的評(píng)價(jià)量表有利于診斷學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中存在的問(wèn)題，能對(duì)他們的學(xué)習(xí)起到反饋、調(diào)節(jié)作用。

要體現(xiàn)工程實(shí)踐與科學(xué)探究融合的過(guò)程

知識(shí)需要在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，在不斷運(yùn)用中加以深化，探究應(yīng)當(dāng)作為學(xué)生解決一些科學(xué)工程問(wèn)題的實(shí)踐手段。我們?cè)谖迥昙?jí)開(kāi)發(fā)了一節(jié)《壓水機(jī)》的工程實(shí)踐課。壓水機(jī)是一件適合小學(xué)五年級(jí)學(xué)生動(dòng)手操作、自主探究的科技小制作，五年級(jí)學(xué)生已經(jīng)有過(guò)關(guān)于空氣性質(zhì)的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，能夠?qū)核畽C(jī)進(jìn)行觀察與研究，探索其中的原理。教學(xué)設(shè)計(jì)主要引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷“裝置制作和原理解析”的探究過(guò)程。

1.設(shè)計(jì)有挑戰(zhàn)性的任務(wù)

教學(xué)內(nèi)容的選擇和開(kāi)發(fā)，要與教材相關(guān)的知識(shí)關(guān)聯(lián)，源于教材，高于教材。在“裝置制作”環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生在明確制作任務(wù)和觀察零件的基礎(chǔ)上，自主探索組裝的方法，充分激發(fā)他們探究的需求。這個(gè)過(guò)程雖然有一定難度，但也有很大的教學(xué)價(jià)值。學(xué)生在探索過(guò)程中，通過(guò)小組合作、親身實(shí)踐、交流探討、同伴演示等形式，完成壓水機(jī)裝置的組裝和探究。

2.把動(dòng)手實(shí)踐和思維發(fā)展融合起來(lái)

讓大部分學(xué)生通過(guò)小組合作的方式完成工程設(shè)計(jì)與制作活動(dòng)，在動(dòng)手實(shí)踐和觀察研究的基礎(chǔ)上滲透科學(xué)原理的探究。教學(xué)難度要適合學(xué)生的認(rèn)知水平，能讓他們綜合運(yùn)用已有的科學(xué)概念，解釋工程技術(shù)中的科學(xué)原理。在“原理解析”環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)工作原理進(jìn)行充分猜想、細(xì)致觀察、充分交流與表達(dá)，在互動(dòng)探討中解析壓水機(jī)的工作原理。

3.科學(xué)原理的解釋建立在共識(shí)基礎(chǔ)之上

教師在教學(xué)中并沒(méi)有將大氣壓這個(gè)科學(xué)概念強(qiáng)加給學(xué)生，而是充分鼓勵(lì)他們作出自己的解釋，在互相研討、爭(zhēng)論、質(zhì)疑中逐漸認(rèn)識(shí)科學(xué)原理，允許他們提出接近科學(xué)的解釋。在課堂上，有位孩子的解釋是：拉的時(shí)候空氣是從外部進(jìn)來(lái)的，占據(jù)了多余的空間；推的時(shí)候多出的空氣會(huì)擠壓水，讓水從管子里流出來(lái)。這是兒童原生態(tài)的解釋，是學(xué)生能夠理解并接受的解釋。

要體現(xiàn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)理念

新版《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》在學(xué)科關(guān)聯(lián)建議中提出：倡導(dǎo)跨學(xué)科學(xué)習(xí)方式。STEM（科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)）是一種以項(xiàng)目學(xué)習(xí)、問(wèn)題解決為導(dǎo)向的課程組織方式，它將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)有機(jī)地融為一體，有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)之間存在著一種相互支撐、相互補(bǔ)充、共同發(fā)展的關(guān)系，只有在交互中才能實(shí)現(xiàn)深層次的學(xué)習(xí)、理解性學(xué)習(xí)，才能真正培養(yǎng)兒童各個(gè)方面的技能和認(rèn)識(shí)。

“設(shè)計(jì)制作包裝盒”也是在教學(xué)實(shí)踐中開(kāi)發(fā)的一個(gè)課例，該課通過(guò)某糖果公司征集設(shè)計(jì)方糖包裝盒的活動(dòng)展開(kāi)，讓學(xué)生經(jīng)歷“選材—設(shè)計(jì)—制作—展示”的過(guò)程，盡可能使學(xué)生獲得與科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)相關(guān)的知識(shí)，理解它們之間的交互關(guān)系。例如，在選材環(huán)節(jié)滲透了材料與抗彎曲能力的知識(shí)；在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)將數(shù)學(xué)中的計(jì)算立方體的體積大小作為最優(yōu)方案；在制作環(huán)節(jié)將技術(shù)和工程的思想滲透進(jìn)去。

1.要滲透跨學(xué)科學(xué)習(xí)的理念

我們應(yīng)當(dāng)將STEM看作4種彩線，它們只有交織在一起，融合在一起，才能織出絢麗的畫卷。在教學(xué)過(guò)程中，教師要提出基于真實(shí)情境的任務(wù)，讓學(xué)生主動(dòng)激活碎片化的知識(shí)，在聚焦任務(wù)和規(guī)劃行動(dòng)中挑戰(zhàn)自己，利用文字、繪圖、實(shí)物等形式表達(dá)自己的創(chuàng)意和構(gòu)想，發(fā)展設(shè)計(jì)思維、計(jì)算思維。要引導(dǎo)學(xué)生，使他們不僅能將自己的創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為模型或?qū)嵨铮€能不斷改進(jìn)和完善制造的“產(chǎn)品”，沉浸在動(dòng)手探究和結(jié)果開(kāi)放的探索之中。

2.讓學(xué)生經(jīng)歷項(xiàng)目化研究的過(guò)程

把STEM教育理念引入科學(xué)課需要抓住兩個(gè)關(guān)鍵。

一是真項(xiàng)目。將多種知識(shí)融合在真實(shí)的任務(wù)中，充分考慮學(xué)情特點(diǎn)和學(xué)段要求，把具有現(xiàn)實(shí)意義的問(wèn)題設(shè)計(jì)成工程實(shí)踐項(xiàng)目，在任務(wù)驅(qū)動(dòng)下激發(fā)學(xué)生參與的積極性。

二是真探究。將科學(xué)問(wèn)題蘊(yùn)含在較復(fù)雜的真實(shí)情境中，讓學(xué)生用多學(xué)科知識(shí)解決一項(xiàng)現(xiàn)實(shí)任務(wù)，讓他們?cè)谡鎸?shí)的情境中學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、學(xué)會(huì)合作、尋求支持，在挑戰(zhàn)中激發(fā)學(xué)習(xí)潛能，體驗(yàn)團(tuán)隊(duì)合作的過(guò)程和價(jià)值。

3.做好課內(nèi)外的有效銜接

在課堂容量有限的情況下，教師要合理安排活動(dòng)環(huán)節(jié)，允許出現(xiàn)多個(gè)正確答案，讓學(xué)生明白對(duì)失敗作品的再設(shè)計(jì)、再改進(jìn)是學(xué)習(xí)過(guò)程的重要組成部分。實(shí)踐活動(dòng)時(shí)，要由扶到放，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握技術(shù)要領(lǐng)，不斷提升實(shí)踐能力。教師可以在課的前延后伸方面做文章，通過(guò)整合相關(guān)學(xué)科、開(kāi)發(fā)拓展課程等方式，為學(xué)生營(yíng)造一個(gè)更開(kāi)放、更自主的成長(zhǎng)空間。

綜上所述，在教學(xué)中，教師要把握技術(shù)與工程實(shí)踐的課程目標(biāo)，將工程實(shí)踐與科學(xué)探究緊密結(jié)合起來(lái)，將跨學(xué)科學(xué)習(xí)理念有機(jī)融入教學(xué)中，引領(lǐng)學(xué)生從科學(xué)認(rèn)識(shí)走向科學(xué)實(shí)踐，在學(xué)以致用的經(jīng)歷中不斷發(fā)展自身的科學(xué)實(shí)踐能力。

浙江省海寧市實(shí)驗(yàn)小學(xué)

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