技術與工程教育探思

朱頌偉

〔摘? ? 要〕? 將技術與工程教育落實在科學課的學習中，有著實踐性和創造性的導向。在現行科學教材中，技術與工程教育，主要通過感受工程技術的特點、經歷并體驗工程實踐的基本要素、感悟制造過程中工程思維的進階等進行。同時，技術與工程教育中的工程實踐活動，還要根據學生的知識經驗和水平，設置既有科學性又有趣味性的主題學習內容。

〔關鍵詞〕? 小學科學；技術與工程；策略

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ?〔文獻標識碼〕? A? ? ? ? 〔文章編號〕? 1674-6317? （2023）? 14-0007-03

2022年版《義務教育科學課程標準》，將?2017年版課程標準中的科學探究修改為探究實踐，其內容包括科學探究及技術與工程實踐。探究實踐的提出，不僅突出了學科特點，更體現了素養導向的科學學習方式。在科學課的學習過程中，我們在激發學生探究興趣的同時，還要體現學科實踐性特點，更要強調基于學科和學科概念及學生思維發展來開展實踐活動。

一、技術與工程教育指向新課標中的實踐導向

從2001年新一輪課程改革到2022年版的新課標，小學科學課程標準已經迭代了3次。在迭代的過程當中，技術與工程教育在2017年版課標當中成為新的學習領域，且將科學、技術、社會與環境等內容融入其中。在2022年版的新課標中，雖然淡化了物質科學、生命科學、地球和宇宙、技術與工程四大領域，但把四大領域的主要內容劃分成13個主要概念和4個跨學科概念，并且將技術與工程內容分成技術、工程與社會和工程設計與物化兩個主要概念。所有內容基于學生素養的發展來開展，突出了實踐的環節。因此，2022年版義務教育課程標準要求，在學科概念的學習中，強調以科學探究為學習方式，通過技術與工程部分強化設計與物化，強調實踐環節。因此，技術與工程教育在探究實踐當中承擔著非常重要的任務。

（一）在技術與工程教育中發展學生實踐能力

在發展實踐能力中，技術與工程教育起著非常重要的作用。小學階段的技術與工程內容和科學探究內容雖然混在一起，但兩者存在明顯的區別。首先是目標不同，科學探究指向的是科學知識和科學概念的建構，這兩者是認識世界的一種方式。技術與工程指向的是，圍繞人類需要，開展某個工程或創造某個產品，解決的是如何做的問題。如果說科學探究的核心是觀察與實驗，那么技術與工程的核心則應該是發明與創造。在功能與評價上，技術與工程更關注使用效果、安全效率等實用問題。

以六年級“小小工程師”里面的“建造塔臺”項目為例，在以科學探究為關注點的學習中，重視不同形狀框架承受力大小的比較。在獲得結論前，非常關注探究實驗對比條件的公平性，從而為獲得可信的結論提供基礎。但在以技術與工程為重點的學習當中，則關注如何設計出趨向設計標準的塔臺，在不斷修改和建模當中，使塔臺更穩固。所以這樣的一個過程更關注設計標準下的制造。

（二）在技術與工程教育中激發學生創新能力

科學可以認識客觀世界，技術可以改變或者改善人類生活。像卷筆刀、門鈴等，或者大到人造衛星、航空母艦，都是科學技術在人類生活當中的體現。而這些技術領域的產品，從設計到定型，都經歷了一個典型的發展升級過程，貫穿這些階段始終的，是改進和創新的過程。因此在教學當中，學生要學會使用工具，學會制造各種物品，通過動手創造自己的產品。

在給塔臺底座加固的過程當中，同樣用兩根木棍給正方體框架加固，或者用兩根吸管給它加固，學生加固方式各不相同：加固面可以在相鄰的側面，也可以在對面；位置可以是斜對角，也可以垂直；加固方向可以是順向，也可以是逆向。這種加固優化的過程，可以激發學生的創意，使其更關注設計優化當中的創造，同時也體現了工程的創造性特征。

二、技術與工程教育在現行教材中的實踐策略

2017年版的小學科學標準雖然增加了技術與工程教育這一塊內容，但在其他領域當中，也有技術與工程的元素，體現了跨學科的思想。其中，技術與工程領域的內容設置了6個偏向技術與工程領域的單元。1～4年級融入技術與工程的學習目標，如，做一頂帽子、制作小樂器等；5～6年級滲透STEM教育理念和方法，如，“小小工程師”“船”單元的學習，整個技術與工程的內容都圍繞著技術是人類能力的延伸、技術是改變世界的力量、技術推動人類社會的文明發展這一進程的目標。

隨著2022年版課標的推進，技術與工程領域的內容更突出了實踐性。通過第13個核心概念工程設計與物化提出了相應的學習建議。而5～6年級則以項目研究的方法來培養學生統籌規劃、圖紙設計等能力。同樣是工程設計、物化主題，各個年級的學習要求是不同的。因此在現行的教材當中，不同年級的工程實踐思想有著不同的要求和實踐特點。

（一）在制作中感受工程技術的特點

1～2年級的技術與工程教育，主要通過制作簡單物品、體驗工具改進的過程，來培養學生的學習興趣，感受工程技術的特點。

如一年級上冊《做一個測量紙帶》一課，通過學生動手操作，以小立方體為標準單位制作一種測量工具。在制作過程當中，結合前5課不同測量方法的經驗，為解決使用小立方體測量圓筒的邊緣長度或測量更大體積物體的長度時的不便，而制作新的工具，讓學生深刻感受到可攜帶、可彎曲、能測量更大物體的測量工具的開發和技術的應用給生活帶來的便捷，從中感受到技術應用的特點。這里面也體現出技術與工程不僅表現為具體的產品，更是過程和結果的統一。

因此，在1～2年級技術與工程教學當中，應該關注的是：讓學生能基于觀察，提出一個簡單的制作問題；能利用具體形象思維進行分析設計，用簡單草圖說出設計思路；能使用常見的工具和材料制作簡單實用的模型；能發現實用模型、物模型的不足，在過程當中具有實物制作的興趣，樂于表達自己的想法。

（二）在經歷中體驗工程實踐的基本要素

3～4年級的技術與工程教育，則以項目研究的方式，讓學生體驗工程實踐的基本要素。在實踐體驗中，讓學生像工程師一樣經歷明確問題（明確要求）、制訂方案（創意設計）、實施方案（搭建模型）、評估改進（測試迭代）的過程。

在“我們的過山車”的學習活動中，要引導學生基于游樂場這樣的真實情境，明確過山車最基本的要求，設計制作有一定長度軌道、安全又刺激的過山車。在問題中能明確產品的基本要求（評價標準），并能設計符合要求的多種設計方案，通過畫草圖、示意圖的方式表達自己的創意并進行展示分享。接著，讓學生按照自己最合理的設計方案進行實物模型的制作，并在測試中加以改進，最后展示評估。

像這樣的內容，讓學生在活動當中體驗工程實踐的基本要素，樂意用心設計，愿意動手嘗試，敢于展示分享，在過程中綜合應用跨學科和跨領域的知識，體會工程實踐的成功和樂趣，可以提升探究實踐的科學素養。

（三）在建造中感悟工程思維的進階

在現行教材中，還要讓學生在經歷或者在建造中感悟工程的挑戰性。要讓學生像工程師一樣思考，經歷工程設計的每一個環節，從創設情境、定義問題、設計優化、制作測試以及迭代改進到最后的展示評價，讓學生在建造實踐中感悟工程思維的進階。

如六年級下“小小工程師”單元的7節課就是一個典型的工程實踐的流程，或者是一個實踐的模式。主要讓學生經歷一個工程建造的系統過程，從貼近學生生活的房屋建造工程入手，以建造塔臺為任務目標，讓學生一步步地體驗學習工程的過程。在這個過程中，我們要讓他們知道，一個工程項目，首先要明確問題或者明確任務，在限制條件下進行設計、建造、模型測試、評估，并且逐漸改進。在過程實踐中，讓學生認識到設計是工程的核心，同時滲透工程思想，體會到工程實踐與科學探究的不同魅力。其間，學生的工程思維會得到進一步升級，工程思維的進階更具明顯效果。

三、技術與工程教育在科學學習中的價值思考

我們知道，技術是為滿足人類的需求而對自然進行改造的各種操作方法和技能，工程也是為了滿足人類需要而進行產品和工藝等設計的系統方法。在小學階段，技術教育和工程教育往往表述為技術與工程教育，兩者沒有嚴格區分，而且兩者都關乎實踐。所以工程實踐更多是為了解決科教活動當中如何做的問題，技術與工程則更多體現在工程設計物化的學習當中。

雖然在1～9年級都有相應的學習進階，但是各個時期基本的要素或者要點是相同的，也就是說，工程需要定義和界定：工程的關鍵是設計；工程是設計方案物化的結果。這是工程實踐在各階段教學中的基本脈絡。

在以前的教材當中，技術與工程的內容也經常和不同領域的學習內容結合在一起，一般以單元梳理或應用的形式出現。

如，學習“形狀與結構”的時候，會讓學生用紙造一座橋；在學習“熱”單元后，讓學生設計制作保溫杯；在學習“光”單元后，讓學生做一個太陽能熱水器。在我們現行的教材中，“聲音”單元要制作“我的小樂器”；“電路”單元要模擬安裝照明電路；“光”單元要制作一個潛望鏡；“計量時間”單元要制作鐘擺。這樣的內容都結合了具體的科學概念，學生學習后應用所學的知識，能解決一些簡單的實際問題。但隨著跨學科學習要求的提出，在板塊形式、主題選擇等方面應該更趨向于真實問題的分析和解決，更好地應用工程設計思維，體現跨學科思想，實現學生綜合素養的提升。

我認為，在科學教材中，除了為學科學習所開展的一些工程類實踐活動之外，更應該從一些真實問題的分析解決角度來選擇一些實踐內容，成為學生科學學習、綜合解決問題的一些技術與工程類主題。此外，工程實踐活動還要根據學生的知識經驗和水平，設置既有科學性又有趣味性的學習內容。同時，要根據學生的原有基礎，有針對性地提出任務，著重在設計圖紙、成本核算、測試評價及迭代改進等方面進行實踐。關注不同年級學習內容的銜接和進階，讓學生的工程實踐能力螺旋上升。

總之，工程實踐是技術與工程教育當中的核心環節，也是探究實踐中的重要內容。在新時代素養導向的教育背景下，科學教學倡導設計學生喜歡的科學活動，保護好學生的好奇心的同時，還要讓他們像工程師一樣了解科學，學習科學，動手實踐科學。

參考文獻

［1］中華人民共和國教育部.義務教育小學科學課程標準［M］.北京：北京師范大學出版社，2017.

［2］中華人民共和國教育部.義務教育科學課程標準［M］.北京：北京師范大學出版社，2022.

［3］李霞.新版課程標準解析與教學指導﹒小學科學（2022年版）［M］.北京：北京師范大學出版社，2022.

［4］義務教育小學科學課程標準編寫組.義務教育小學科學課程標準解讀[M].北京：高等教育出版社，2017.