《我們的水鐘》課堂技術與工程實踐活動的設計

〔摘 要〕 隨著科學技術的快速發展，技術與工程實踐活動在小學科學教育中的地位日益凸顯。本文旨在探討如何設計與實施有效的技術與工程實踐活動，以培養小學生的科學素養和工程實踐能力。本文在技術與工程實踐活動的理論基礎上，提出了設計與實施工程實踐活動的基本原則，深入探討工程實踐活動的關鍵要素和實施策略。基于小學科學核心素養的技術與工程實踐活動，對小學科學教育具有指導意義，對技術與工程領域的研究也具有一定的參考價值。

〔關鍵詞〕 小學科學；技術與工程；實踐活動；項目式學習

〔中圖分類號〕 G424 〔文獻標識碼〕 A 〔文章編號〕 1674-6317 （2025） 04 065-067

隨著科學技術的迅猛發展，培養小學生的科學素養、工程實踐能力和創新精神已成為小學科學教育的重要目標。然而，傳統的科學教育往往僅注重理論知識的傳授，缺乏實際操作和實踐活動的機會，導致學生難以將理論知識應用于實際生活。要解決這一問題，就應該在小學科學教育中有效地實施技術與工程實踐活動。《義務教育科學課程標準（2022年版）》（以下簡稱《課程標準》）強調，義務教育科學課程是一門體現科學本質的綜合性基礎課程，具有實踐性。通過實踐活動，學生可以親身參與科技制作、實驗探究和工程設計等活動，將理論知識與實踐活動相結合，提高解決實際問題的能力。這將有助于培養學生的科學素養和實踐能力，為未來的科技發展和創新人才的培養奠定基礎。

一、技術與工程實踐活動的理論基礎

皮亞杰的認知發展理論和杜威的實用主義教育哲學具有重要的理論指導意義。

皮亞杰的認知發展理論認為，兒童的認知發展經歷了四個階段，其中7～11歲屬于具體運算階段。在這一階段，兒童開始運用邏輯思維解決問題，但仍然需要具體的感性經驗作為支撐。因此，對于小學生而言，通過實踐活動將抽象的理論知識具體化、形象化是促進認知發展的有效途徑。

杜威的實用主義教育哲學強調“做中學”，認為教育應該與生活緊密聯系，讓學生在實踐中學習知識、掌握技能。這一思想與小學科學教育的目標高度契合，為技術與工程實踐活動的開展提供了重要的理論支持。

二、技術與工程實踐活動的設計與實施原則

為了確保技術與工程實踐活動的有效性和安全性，我們需要遵循以下基本原則：

（一）安全性原則

在活動設計時，我們需要充分考慮材料、設備和操作過程的安全性，確保使用的材料無毒無害，設備穩定可靠，操作過程簡單安全。同時，在活動前應對學生進行必要的安全教育和操作訓練，以防止意外事故的發生。

（二）實用性原則

實踐活動應與學生的日常生活密切相關，具有實際應用價值。這樣能夠激發學生的學習熱情和探究欲望，促使學生主動參與活動，積極思考問題。同時，實踐活動的設計應考慮到學校和家庭的實際情況，充分利用現有資源。

（三）趣味性原則

為了激發學生的參與興趣，實踐活動應具有趣味性。在活動內容、形式和評價方式上要充分考慮學生的年齡特點和心理需求，采用游戲化、競賽化等方式激發學生的參與熱情。同時，教師可以通過設置有趣的情境、引導學生自主探究等方式增加活動的趣味性。

（四）開放性原則

實踐活動應具有開放性，鼓勵學生自主探究和創新。在活動過程中，教師應注重對學生在發現問題、提出假設、設計實驗和總結結論等環節的訓練和指導。同時，應鼓勵學生分享自己的想法和成果，相互學習和評價，促進共同進步。

（五）評價與反饋原則

為了確保實踐活動的有效性和質量，我們需要建立合理的評價機制和反饋機制。教師要通過觀察學生的表現、交流討論和作品評價等方式了解學生的學習狀況和問題所在。同時，教師應及時給予學生指導和幫助，鼓勵學生反思和改進自己的學習方式和探究方法。通過評價與反饋的循環互動，不斷優化活動設計和提高教學質量。

三、技術與工程實踐活動的案例分析與實踐

為了深入探討技術與工程實踐活動的實施效果和關鍵要素，以教科版小學科學五年級上冊第3單元“計量時間”第3課《我們的水鐘》為例展開研究分析。

（一）明確任務要求

教材中以一個底部鉆有小孔的碗在水中緩慢下沉而計量時間作為導入，基于此，教師可以創設問題情境：水能計時嗎？進而引導學生深入思考水鐘的計時原理。在教師的指導下，學生知道水鐘是根據流水的等時性原理來計時的。教師提出任務要求：設計制作計時5分鐘的水鐘。

項目式學習的教育理念認為在學習過程中應該先提出學習任務，而后考慮如何解決問題。教師則為學生提供感悟問題和體驗實踐的情境，激發學生的探究興趣，轉變學生的學習狀態，使學生主動建構探究、實踐、思考、運用、解決的高效學習體系。

（二）設計方案

根據課堂的任務要求，學生以小組為單位，以圖文并茂的方式在實驗記錄單上完成水鐘的設計方案。教師提前準備好工具和材料以供學生選擇，包括鐵架臺、塑料瓶、工字釘、秒表、剪刀、美工刀、記號筆、膠帶、直尺等。

方案的設計是制作水鐘的前提條件。設計包括水鐘的式樣、所用材料、制作方法與步驟等內容，它們對做出來的水鐘質量有著決定性作用。PBL教學模式注重以學生的主動學習為主。在本環節中，學生在教師的引導下綜合考慮各種因素，如計時準確性、用材數量、美觀程度等，促進學生動腦思考和交流分享。

（三）小組制作

各個小組根據各自完成的設計方案，組內分工合作進行制作。由于工具中含有剪刀和美工刀，所以教師需提醒學生注意安全。與此同時，通過設定評價標準（如美觀程度、制作時間的快慢等），以比賽的形式推進小組制作環節。

PBL教學模式注重讓學生親身經歷體驗科學探究的整個過程，強調“做中學”“玩中學”，學生在制作水鐘的過程中體會動手制作的樂趣。

（四）測試與評價

學生將做好的水鐘與秒表對時5分鐘，由此檢測所制作水鐘的計時準確性，并根據檢測結果和評價標準對作品進行綜合評價。

“測試水鐘”是讓學生將自己制作出來的水鐘，在實踐中進行檢驗，實際上這也是一次重復驗證實驗，幫助學生了解自己作品的質量和準確度，為下一步的優化提供參考。

（五）改進優化

教師在指導學生總結制作過程中影響水鐘計時準確性因素的基礎上，引導學生思考改進水鐘的方法，學生會提出打孔大小適當、采用形狀規則的瓶子、畫刻度線時視線要與水位線平齊等。教師要指導學生深入思考古代人們是怎么控制滴水的速度，進而明白水鐘的滴水速度均勻是準確計時的關鍵。學生據此發散思維、各抒己見，對如何控制水均勻往下滴進行思考，并對制作的水鐘加以改進。

四、困難與對策

盡管技術與工程實踐活動在小學科學教育中具有巨大的潛力，但在實際應用中仍面臨一些實際困難，我們要積極應對這些困難，讓實踐活動更好地開展。

（一）資源有限

許多小學由于資金、設備和場地的限制，難以開展高質量的技術與工程實踐活動。對此，我們可以采取以下對策：

其一，利用現有資源。教師可以引導學生尋找生活中的替代材料，如廢舊報紙、塑料瓶等，用于實踐活動。

其二，開展低成本實驗。設計一些成本較低但同樣能達到教學目標的實踐活動，如利用紙杯制作簡易電話。

（二）教師專業能力不足

許多小學教師缺乏足夠的技術與工程實踐經驗，難以有效地指導學生。對此，我們可以采取以下對策：

其一，加強教師培訓。組織定期的教師培訓活動，提高教師在技術與工程方面的專業能力。

其二，鼓勵教師實踐。通過開展“教師先行”活動，鼓勵教師自己動手制作科技作品，提高其實踐能力。

（三）學生參與度不高

小學生由于年齡較小，注意力容易分散，可能導致實踐活動參與度不高。對此，我們可以采取以下對策：

其一，設計趣味活動。通過設計有趣的游戲、競賽等形式提高學生的參與興趣。

其二，強調團隊合作。引導學生進行小組合作，通過團隊合作提高學生的參與度。

其三，展示實際應用價值。讓學生明白實踐活動與日常生活的聯系，使他們意識到其實際應用價值。

五、結論與未來研究展望

技術與工程實踐活動在小學科學教育中扮演著越來越重要的角色。本文通過案例分析與實踐經驗的分享，總結了實踐活動的關鍵要素和實施策略，并對面臨的挑戰提出了相應的對策。為了進一步發揮實踐活動在培養小學生科學素養和實踐能力方面的作用，未來研究可以重點關注以下幾個方面：

（一）實踐活動與學生能力發展的關系

深入探討實踐活動與學生科學素養、實踐能力等各方面能力發展的關系，為實踐活動的設計提供更有針對性的指導。通過實證研究，了解實踐活動的具體作用機制和影響路徑，為優化實踐活動提供科學依據。

（二）跨學科的實踐活動設計

打破傳統學科界限，探索將技術與工程實踐活動與其他學科（如數學、語文等）進行整合的可能性。通過跨學科的實踐活動，促進學生的全面發展，培養創新思維和實踐能力。

（三）實踐活動的評估機制

進一步完善實踐活動的評估機制，建立更為科學、客觀的評價標準和方法。關注實踐活動的長期效果，了解學生在實踐活動中的成長軌跡和發展潛力。同時，鼓勵學生在評價中發揮主體作用，提高他們的自我評價和反思能力。

（四）實踐活動的普及與推廣

研究如何將成功的實踐活動推廣到更多的小學，讓更多的學生受益。通過合作交流、示范引領等方式，加強校際合作與資源共享。同時，關注資源有限地區的小學，探索如何為他們提供合適的實踐活動方案，促進教育公平。

通過對技術與工程實踐活動的實施，有望進一步豐富小學科學教育理論與實踐，為培養小學生的科學素養和實踐能力提供有力的支持。同時，這些研究也將有助于提高小學教師的專業能力和實踐教學水平，推動小學科學教育的整體發展。

在未來的研究中，我們應該注重實踐活動的長期效果和對學生個體差異的研究，以滿足不同學生的發展需求。通過共享教育資源和經驗，共同探索小學科學教育的未來發展方向，為培養具有全球競爭力的創新型人才做出貢獻。

【本文系廣東教育學會“十四五”教育科研課題2023年度一般課題“基于核心素養的小學科學技術與工程實踐活動資源的開發與實施研究”的研究成果，課題編號：GDES14410】

參考文獻

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