讓學(xué)生領(lǐng)略工程與技術(shù)之美

《為“房間”點(diǎn)亮兩個(gè)小電珠》是在大象版《科學(xué)》教材三下第五單元《電與我們的生活》教學(xué)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的一節(jié)實(shí)踐課。

有關(guān)本課的研究，我們?cè)缭?012年就開始了。一路走來，我們對(duì)本課進(jìn)行了多次改變，教具也進(jìn)行了多次更新?lián)Q代：從第一代在實(shí)驗(yàn)桌上實(shí)驗(yàn)操作，到第二代便于展示交流的“自制電學(xué)實(shí)驗(yàn)盒”，再到第三代能夠?yàn)閷W(xué)生創(chuàng)造更多自主實(shí)驗(yàn)空間的“折疊小白板套裝”，這些更新和改變，都是為了能給學(xué)生帶來更好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，帶領(lǐng)他們進(jìn)行科學(xué)探究和概念建構(gòu)。但略感遺憾的是，我們的努力與我們期望達(dá)成的教學(xué)目標(biāo)仍有一定的距離。

直到有一天，我們接觸到小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)修訂的征求意見稿，發(fā)現(xiàn)里面增加了“技術(shù)與工程”領(lǐng)域，這讓我們茅塞頓開，使我們產(chǎn)生了將《電與我們的生活》單元的科學(xué)探究與“技術(shù)與工程”教育相結(jié)合的研究欲望。

于是，我們嘗試將技術(shù)與工程教育和創(chuàng)新精神帶入課堂，幫助學(xué)生初步認(rèn)識(shí)工程與技術(shù)，領(lǐng)略技術(shù)與工程之美。為此，我們開始了相關(guān)方面的學(xué)習(xí)。通過學(xué)習(xí)我們發(fā)現(xiàn)，一項(xiàng)技術(shù)或產(chǎn)品的問世，至少要經(jīng)歷需求、設(shè)計(jì)、制作、評(píng)估等幾個(gè)基本工程設(shè)計(jì)步驟。那么，怎樣在教學(xué)流程中體現(xiàn)這些步驟呢？

我們的初步設(shè)想是：首先，為學(xué)生設(shè)計(jì)、提供一個(gè)能夠模擬真實(shí)房間的紙房子；然后布置一個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)，即為紙房子安裝電路，并點(diǎn)亮兩個(gè)小電珠。以這一任務(wù)作為驅(qū)動(dòng)，看起來可以順理成章地展開教學(xué)環(huán)節(jié)了。可是，教師的想法很好，學(xué)生是否有這個(gè)需求呢？為此，我們進(jìn)行了教學(xué)前測(cè)。對(duì)前測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，我們發(fā)現(xiàn)，大部分學(xué)生認(rèn)為利用閉合回路是能夠點(diǎn)亮兩個(gè)甚至更多個(gè)小電珠的，所有學(xué)生對(duì)“為紙房子安裝電路并點(diǎn)亮兩個(gè)小電珠”這一任務(wù)非常感興趣。

學(xué)生的反饋很理想，但他們所具備的能力能否完成這個(gè)任務(wù)呢？

我們的分析是：通過之前積累，學(xué)生已經(jīng)知道了閉合回路、電路圖等概念，能夠獨(dú)立使用剝線鉗等工具，能夠用語言及電路圖來表達(dá)自己的想法，對(duì)電學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)非常感興趣。幾經(jīng)思考之后， 我們對(duì)本課設(shè)定了以下教學(xué)目標(biāo)：

能夠知道點(diǎn)亮兩個(gè)小電珠是有不同方法的，且各種方法是有不同功能的，能夠了解到原理設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)是有區(qū)別的；

在分析需求、作品設(shè)計(jì)等能力上得到一定提升，并有機(jī)會(huì)展示自我的創(chuàng)造能力；能夠開始對(duì)有關(guān)工程的學(xué)習(xí)產(chǎn)生興趣，對(duì)工程師的職業(yè)特點(diǎn)有所了解，進(jìn)而產(chǎn)生傾慕之情。

在“為紙房子點(diǎn)亮兩個(gè)小電珠”的任務(wù)驅(qū)動(dòng)下，完成電路的設(shè)計(jì)、安裝與評(píng)估，是本課的教學(xué)重點(diǎn)。完成從原理設(shè)計(jì)到施工設(shè)計(jì)的具象化轉(zhuǎn)變，是本課教學(xué)中學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。為了能夠突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)，我們采取任務(wù)驅(qū)動(dòng)法展開教學(xué)，需要做好以下技術(shù)準(zhǔn)備：

本課將主要圍繞以下五個(gè)環(huán)節(jié)展開，分別是任務(wù)的需求分析、施工圖設(shè)計(jì)、作品制作、評(píng)估交流和課堂延伸。

一、需求分析——聚焦話題，分析需求，完成原理圖設(shè)計(jì)

教學(xué)中，首先為學(xué)生布置“為紙房子安裝電路，并點(diǎn)亮兩個(gè)小電珠”的任務(wù)，隨后引導(dǎo)他們分析任務(wù)，要求學(xué)生能以電路圖的方式描述想法，并展開交流。對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)的電路圖進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)他們的想法主要集中在三個(gè)方向：

在一個(gè)閉合回路中，用一個(gè)開關(guān)控制兩個(gè)小電珠；

在一個(gè)閉合回路中，用兩個(gè)開關(guān)分別控制兩個(gè)小電珠；

利用兩個(gè)閉合回路和兩個(gè)開關(guān)，分別控制兩個(gè)小電珠。

二、安裝圖設(shè)計(jì)——完成從原理設(shè)計(jì)到施工設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)變

這一環(huán)節(jié)是教學(xué)難點(diǎn)，為了幫助學(xué)生成功突破，我們將本環(huán)節(jié)分成了四個(gè)步驟。

向?qū)W生介紹紙房子的構(gòu)造，幫助他們了解施工環(huán)境；

演示如何畫安裝圖；

出示畫安裝圖時(shí)的注意事項(xiàng)：按電路圖描述安裝圖，要事先考慮到安裝者和使用者的安全和方便；

引導(dǎo)學(xué)生繪制；各小組完成安裝圖后展示交流，引起其他小組更多的思考。

安裝圖中，如果學(xué)生沒有把開關(guān)或小電珠的位置設(shè)計(jì)得很合理，教師會(huì)選擇置身事外、不去干擾。我們希望學(xué)生能夠先按照自己的想法走下去，然后再通過后續(xù)一系列的不斷自我完善過程，逐漸反思，認(rèn)識(shí)到該如何將原理圖轉(zhuǎn)變?yōu)槭┕D。

三、作品制作——形成工程與技術(shù)問題需要綜合考慮到安全、方便等多方面因素

這一環(huán)節(jié)，我們通過幻燈片提示學(xué)生注意：

大部分小組都能做到按圖安裝電路，但也有例外。如有個(gè)小組，在他們最初設(shè)計(jì)的安裝圖中，開關(guān)位置設(shè)計(jì)在天花板上，安裝中他們突然意識(shí)到了這個(gè)缺陷，立即進(jìn)行了修改。在學(xué)生出現(xiàn)這一問題后，教師追問：這個(gè)缺陷是因?yàn)闆]有做好之前哪個(gè)環(huán)節(jié)導(dǎo)致的？學(xué)生馬上回答：是因?yàn)閷㈦娐穲D變成安裝圖時(shí)太馬虎了，沒考慮到“使用方便”這一點(diǎn)。由此可見，學(xué)生已經(jīng)逐步意識(shí)到，安裝圖設(shè)計(jì)是非常重要的，逐漸學(xué)會(huì)了如何將原理設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)槭┕ぴO(shè)計(jì)。這個(gè)現(xiàn)象恰恰說明，教師之前置身事外，由學(xué)生進(jìn)行自我反思和完善的做法，是有必要的。

對(duì)于現(xiàn)實(shí)生活中的工程師而言，這樣的場(chǎng)景也許不會(huì)出現(xiàn)，但對(duì)于“學(xué)做工程”的學(xué)生來說，這樣的缺陷和反思是極具價(jià)值的。

四、評(píng)估交流——體驗(yàn)成功和樂趣，認(rèn)識(shí)值得改進(jìn)之處

本環(huán)節(jié)的實(shí)施分為兩步：

第一步，圍繞是否成功點(diǎn)亮兩個(gè)小電珠這一基本任務(wù)展開初次評(píng)估。

第二步，在對(duì)各組作品進(jìn)行更細(xì)致地觀察后，圍繞是否做到“安全”和“方便”進(jìn)行再次評(píng)估。

需要說明的是，在實(shí)際生活中的工程問題解決中，是有明確的“產(chǎn)品評(píng)估”這一工作流程的，但對(duì)于學(xué)生來說，引導(dǎo)他們進(jìn)行評(píng)估是融合于多個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中的。

在這一環(huán)節(jié)中，整節(jié)課達(dá)到了最高潮，學(xué)生發(fā)言非常積極，有的說：“這組的開關(guān)位置安排特別合理，一進(jìn)門就能摸到，使用起來比我們這個(gè)要方便！”有的說：“這組導(dǎo)線布置很工整，不像我們組這樣耷拉著，使用起來會(huì)更安全！”還有的說：“這組電路構(gòu)思真巧妙，果然實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)小電珠被分別控制的目的，用起來一定能省電！”

五、課堂延伸——反思收獲，領(lǐng)略工程與技術(shù)之美

教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)本次探究活動(dòng)進(jìn)行反思交流，學(xué)生的發(fā)言同樣很精彩！

比如，他們有的說：小組合作實(shí)在太重要了，我們之所以能夠第一個(gè)完成任務(wù)，就是因?yàn)榇蠹曳止っ鞔_，每個(gè)人都很努力！有的說：雖然我們是最后一個(gè)完成的，但我覺得我們也挺棒的，一直沒有放棄，所以才能趕在老師布置的工期之前完成任務(wù)！還有的說：原來我們想在一個(gè)閉合回路中分別控制兩個(gè)小電珠的設(shè)想是有問題的，只能在兩個(gè)閉合回路中才行，因?yàn)榭傆幸粋€(gè)開關(guān)會(huì)失效。

在學(xué)生的精彩發(fā)言后，課堂進(jìn)入小結(jié)提升階段，教師會(huì)適時(shí)提醒，作為一名偉大的工程師，除了要考慮到我們今天所面對(duì)的這些問題外，還有很多問題要考慮，比如是否做到了節(jié)省材料、綠色節(jié)能環(huán)保等。此時(shí)，學(xué)生們紛紛露出了恍然頓悟的神情。

教師的提醒不但幫助學(xué)生保留住心中想要再次改進(jìn)作品的“種子”，而且能夠很好地激發(fā)他們對(duì)工程與技術(shù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)興趣，從而有更多機(jī)會(huì)去領(lǐng)略工程與技術(shù)之美。

回顧本課，學(xué)生經(jīng)歷了五大教學(xué)環(huán)節(jié)，有關(guān)作品的設(shè)計(jì)、制作和評(píng)估環(huán)節(jié)，并不是線性發(fā)展的，是交叉出現(xiàn)的。學(xué)生隨時(shí)可能會(huì)在某個(gè)環(huán)節(jié)中發(fā)現(xiàn)一個(gè)之前并未注意到的問題，由此引發(fā)新一輪的再次設(shè)計(jì)、再次制作和再次評(píng)估，如此反復(fù)下去。

這樣的教學(xué)，能夠?qū)ⅰ凹夹g(shù)與工程”教育較好地引入課堂，形成一種新的教學(xué)思路。這種思路不但能夠幫助學(xué)生體會(huì)到“制作”的成功和樂趣，而且還能幫助他們認(rèn)識(shí)到解決工程與技術(shù)問題需要綜合考慮多方面因素。

在本課上，學(xué)生為更精彩地完成了施工設(shè)計(jì)而驕傲著，為作品無法完成自己的設(shè)想而苦惱，最終又因?yàn)槟軌蚪?jīng)歷曲折的探究過程，使作品更加完善而歡呼雀躍！這一切正是工程與技術(shù)之美！

本課也有一些遺憾。我們希望在今后有關(guān)工程與技術(shù)領(lǐng)域的教學(xué)嘗試中，能夠有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生展開對(duì)各方意見的多角度論證。當(dāng)他們據(jù)理力爭(zhēng)，成功說服對(duì)方，或者因?yàn)椴杉{別人意見而變得更加完善時(shí)，他們對(duì)工程與技術(shù)之美的領(lǐng)悟，一定會(huì)更加妙不可言！

北京市朝陽區(qū)垂楊柳中心小學(xué)

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