指向學生工程素養的專項學習《像工程師那樣——制作降落傘》教學流程設計

〔摘" "要〕" 工程素養是一種非常重要的學生素養，能促進學生多方面能力的形成，幫助學生更好地適應未來社會發展。《像工程師那樣》是專項學習單元，屬于技術與工程領域教學內容，旨在訓練學生的技術與工程思維能力以及技術與工程實踐能力，培養學生的技術素養、工程素養、科學素養等綜合素養。本文以蘇教版科學五年級上冊《像工程師那樣——制作降落傘》教學為例，詳細闡述指向學生工程素養的小學科學專項學習教學流程設計。

〔關鍵詞〕" 小學科學；工程素養；專項學習；教學流程

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " 〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）22" " 0052-03

蘇教版科學五年級上冊《像工程師那樣》是小學科學教材中的重要的教學內容，每個年級段都有安排不同的專項學習主題，制定了相應的學習目標與學業要求。《像工程師那樣》是專項學習單元，屬于技術與工程領域教學內容，旨在訓練學生的技術與工程思維能力以及技術與工程實踐能力，培養學生的技術素養、工程素養以及其他綜合素養。筆者以蘇教版科學五年級上冊《像工程師那樣——制作降落傘》教學為例，談談指向工程素養的小學科學專項學習教學流程設計。

一、創設情境，引出主題

引出主題的方式一般有兩種：一種是開門見山，教師通過談話直接告知學生工程活動主題；另一種是情境導入，教師通過創設情境，將問題融入生活場景，讓學生從具體情境中發現和提出問題，生成工程實踐活動任務，從而引出專項學習主題。創設情境引出主題，能夠提高教學效果，增強學生感知體驗，有助于吸引學生注意，激發學生好奇心，驅動學生探究。例如，在教學蘇教版科學五年級上冊《像工程師那樣——制作降落傘》一課時，筆者首先給學生播放了一段“空軍空投訓練”視頻，引導學生觀看空軍精準空投食物、藥品等物資的場景，并向學生提問：“空軍是利用什么東西空投物資的？”形象生動的情境，自然引出“降落傘”，激發學生對降落傘的興趣。筆者對學生說：“同學們想不想自己設計并制作一個降落傘，嘗試像空軍一樣將物品投放到指定地點？”學生聽到這個既有趣又富有挑戰性的活動，個個興奮異常，齊聲歡呼，摩拳擦掌，躍躍欲試。接著，筆者在電子屏幕上展示了降落傘制作任務和具體要求：設計并制作一個降落傘，將一枚50克左右的熟雞蛋從教學樓三樓投放到指定地點。學生圍繞任務展開討論交流，進一步明確問題：搭載重物是什么？（熟雞蛋）放飛高度是多少？（教學樓三樓）指定區域是哪里？（教學樓前地面白色圓圈內）降落要求是什么？（速度平穩、雞蛋不破碎）就這樣，借助情境自然引出專項學習主題，充分調動學生探究動機，激發學生能動思考，讓學生明確了工程任務和研究問題——用自制的降落傘保護雞蛋下落。

二、合作探究，設計方案

工程實踐專項學習教學，要讓學生像工程師那樣經歷完整的工程活動過程。設計方案是工程設計五大要素中的重要元素，也是專項學習活動的第二個步驟，即在明確任務問題之后，教師引導學生像工程師一樣經歷頭腦風暴，根據任務需求探討問題解決思路、方法，進行規劃設計，形成可行性方案。組織學生設計工程方案是專項學習教學的第二個環節，在此之前，教師還要引導學生展開前期研究，即圍繞所要完成的工程任務和具體要求，羅列出可能遇到的各種問題，通過文獻查閱、探究實驗等方式，收集相關信息、進行討論分析，逐一解決相關問題，為工程方案設計做好鋪墊。

由于工程任務具有較大的挑戰性與復雜性，因此，前期研究以及方案設計活動，常常采用合作學習的方式，讓學生通過團隊協作，共同探討完成。合作探索也是工程師常用的工作方式，一項工程的圓滿完成需要不同領域工程師的通力合作，因而，在工程設計活動中，需要不同領域以及同一領域的合作與分工，需要借助集體的智慧，齊心協力地完成工程任務。在教學《像工程師那樣——制作降落傘》一課中，筆者在提出工程任務之后，沒有急于讓學生動手制作降落傘，而是安排了三個學習活動內容。第一個活動是“知道工程任務需要團隊合作”。筆者先給學生提供了一組“空間站的建造與使用”圖片資料，引導學生觀察工作場景，閱讀文字內容，想想都有哪些領域的工程師參與了空間站的建造和使用？說說計算機工程師、材料工程師、營養工程師、心理咨詢師等是如何配合工作的？筆者還以房屋建造為例，向學生介紹了房屋建造需要設計師、建筑工人、電工、水暖工等人員的合作才能完成。通過列舉事例幫助學生體會工程任務中合作的重要性，懂得了工程實踐活動離不開團隊合作。第二個活動是“工程方案設計的前期研究”。筆者給學生提供了有關降落傘的資料，組織學生閱讀交流，了解降落傘的形狀、結構、作用、工作原理、類型等，為降落傘的設計與制作提供知識基礎。接著，筆者組織學生進行對比實驗，小組合作探究“降落傘下降快慢與什么因素有關？”通過實驗的方法獲取相關知識、經驗，為工程任務的完成提供支撐。該活動是本課教學的重點。重點組織學生設計一個對比實驗，研究降落傘的傘面材料、形狀、大小、傘繩數量、傘繩長短等因素與降落傘下降速度以及平穩性的關系。由于該對比實驗的內容比較多，難度也比較大，尤其是要注意控制好變量，因此，需要在教師的指導下分組實驗。第三個活動是“完成一份完整設計方案”。讓學生以小組為單位設計工程方案，引導學生利用前期研究所學到的知識和成果，圍繞降落傘的制作的相關問題進行研討，如傘面的形狀、大小、材料，以及降落傘制作的方法、步驟、注意點等，并從研究問題、實驗目標、實驗材料、設計圖等維度進行規劃設計，嘗試用畫圖與文字相結合的方法，完成一份科學的完整的工程方案。前期研究與方案設計以動腦思考為主，有效培養了學生科學思維能力、工程思維能力、跨學科思維能力以及創新思維能力。

三、制作模型，實施方案

實施方案是工程活動的核心階段，也是工程專項學習教學的第三個環節。該環節讓學生實踐操作，完成作品的制作。該環節是學生在做中學的過程，是手腦并用、知行合一的過程，是真正培養學生工程實踐能力、工程思維能力、團隊合作能力的過程。

在《像工程師那樣——制作降落傘》一課教學中，在學生完成了工程方案的設計之后，筆者組織學生分工合作，按照設計圖紙制作降落傘模型。定點投放雞蛋的降落傘，與真正的降落傘存在著差別，如大小、作用等有所不同，因而，充其量只能算是一個降落傘模型，是一個同比例縮小的降落傘。即便是模型，它在外觀、結構、功能等方面與最終產品基本相同。在制作降落傘時，各小組學生合理分工，人人動手，有的制作傘面，有的剪裁傘繩，有的制作雞蛋保護器，最后，小組成員一起組裝，將繩子一端系住傘面，一端拴住雞蛋保護器，把傘面與雞蛋保護器連接起來。在學生制作模型的過程中，雖然按照原定計劃進行，但在真正動手操作時，可能會遇到一些問題，需要進行嘗試和調整，或許會遇到一些困難，需要得到教師的幫助。因此，在學生制作降落傘的過程中，教師要做好組織管理，如學生在工具使用時的安全，學生的實踐活動組織紀律。在制作降落傘過程中，學生比較興奮，容易自由散漫，出現矛盾糾紛，教師要及時處理，維護好課堂秩序。教師還要當好學生的引路人與合作者，時刻守望學生，及時伸出援手，為學生保駕護航，做好學生的技術指導，提高學生模型制作質量，如教給學生正確的傘繩連接、打結方法等等。

四、測試作品，改進優化

在科學專項學習教學中，離不開學習評價。學習評價是對學生學習過程與學習成果的診斷評估，是提高學生學習質量的重要手段和方法。作品測試是對學習成果進行檢驗的一種評價方式，通過作品測試，可以了解學生對知識技能的理解和應用水平，幫助學生發現自己的優點與不足，及時做出策略調整，適當進行技術改進，實現作品迭代優化。作品改進優化，可以激發學生深度思考，促進學生創新實踐，可以增強學生對知識的理解和掌握能力，提高學生的工程思維能力、技術思維能力、創新思維能力、動手實踐能力、問題解決能力等。

測試作品，改進優化，是工程專項學習的第四步，也是指向工程素養的小學科學專項學習教學的第四個環節。在該環節，教師組織學生按照一定的標準和要求，采取相應的測試形式，對完成的作品進行性能檢測。比如，在教學《像工程師那樣——制作降落傘》一課中，當所有學生完成了降落傘制作任務后，筆者組織學生去教學樓三樓投放降落傘，進行定點投放雞蛋試驗，以檢測制作的降落傘是否合格，看看能否將雞蛋安全準確地投放到指定位置。在學生各自正式測試之前，筆者組織學生商討測試標準，明確注意事項：投放時要雙手撐開傘面兩端，輕輕松手，務必使傘面完全打開；投放時要注意風向和風力的影響，爭取準確降落到指定圓圈內；雞蛋落地必須完好無損，蛋殼不能破裂；每組有兩次測試機會，第一次測試可以用其他物品替代雞蛋，第一次測試后要根據測試情況進行分析，找到設計上的不足，想想“為什么會出現這樣的問題”“可以怎樣修改設計方案”，并動手改進作品，再進行第二次測試。在投放降落傘的過程中，學生根據測試情況做出多方面調整，如：改進雞蛋保護裝置設計，以保護雞蛋安全著落，使雞蛋不破碎；加大降落傘傘面面積，減緩下降速度，減小雞蛋落地的撞擊力度；適當調節傘繩的長度，克服風力風向影響，調整降落傘飛行方向，提高降落傘落地位置的準確度。有好幾個組發現降落傘下降速度太快，他們紛紛開動腦筋，想辦法修改設計，提高降落傘的性能，防止雞蛋破碎。有的組將傘面換成輕一點的薄布，有的組將小傘面換成大傘面，有的組將雞蛋保護器換成輕材質的氣泡膜或海綿。他們想辦法減輕降落傘重量，或增大空氣浮力，以減慢降落傘下降速度，減少雞蛋落地時的沖擊力。

五、展示成果，分享交流

蕭伯納說：“你有一種思想，我也有一種思想，彼此交換，每人至少有兩種思想。”信息具有傳遞性與共享性，通過信息共享可以衍生出更多信息。在小學科學教學中，教師應注重信息交流共享，通過學習分享，幫助學生獲得更多的知識、方法、思想、經驗，以促進學生工程素養的發展提升。

展示成果，分享交流，是指向工程素養培養的專項學習教學科學教學的最后一個環節。在該環節教學中，教師為學生搭建展示交流的平臺，讓學生展示學習成果，分享快樂心情，交流學習經驗，交換思想觀念。例如，在教學《像工程師那樣——制作降落傘》一課中，當學生完成了降落傘的測試與改進活動之后，筆者組織學生以小組為單位展示作品，說說降落傘的制作過程，介紹具體測試結果，談談如何改進優化。在某小組匯報過程中，允許其他小組同學提問，對作品提出改進意見。在學生展示交流之后，筆者還組織學生評一評，按照“能降落在指定區域，雞蛋完好無損，造型美觀，用材最少”的標準要求評選出最佳作品。通過展示交流，學生不僅相互分享學習，取長補短，豐富了知識，積累了經驗，而且充分張揚個性，進行自我反思，增強了自我意識，提高了表達能力。通過展示交流，分享成果，碰撞思維，交換思想，學生的工程素養、科學素養等能力得以提升。

小學階段培養學生工程素養，并不是要把學生都培養成為工程師，而是引導學生像工程師那樣去思考問題、解決問題，讓學生經歷完整的工程活動，幫助學生掌握基本的工程知識、技能、方法，形成良好的問題意識、探究意識、合作意識，培養一定的工程思維能力、工程實踐能力、問題解決能力，為學生的發展奠定堅實的基礎。

參考文獻

[1]張雷.小學科學教學中培養工程思維的路徑[J].基礎教育研究，2020（16）：32-33.

[2]楊望祥.以“小小工程師”為載體培育學生工程思維[J].小學科學，2024（16）：34-36.