小學(xué)科學(xué)“技術(shù)與工程”領(lǐng)域課堂教學(xué)的實(shí)踐與探究

利鈺儀

【摘要】科學(xué)教育的重要目標(biāo)是培養(yǎng)具有科學(xué)素養(yǎng)、適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的未來(lái)公民。小學(xué)科學(xué)的教學(xué)內(nèi)容除了原有的物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、地球與宇宙科學(xué)三大領(lǐng)域課程內(nèi)容外，還增加了“技術(shù)與工程”領(lǐng)域。這一領(lǐng)域課程的實(shí)施是培養(yǎng)以及全面提高每一位學(xué)生的創(chuàng)新、實(shí)踐能力的最有效途徑之一，重在啟發(fā)學(xué)生綜合所學(xué)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)各學(xué)科之間知識(shí)的融會(huì)貫通。本文以教科版五年級(jí)下冊(cè)《造一艘船》為例，闡述這一領(lǐng)域的課型可以由問(wèn)題情境、任務(wù)驅(qū)動(dòng)——設(shè)計(jì)——制作——測(cè)試——改進(jìn)——拓展來(lái)實(shí)施教學(xué)。

【關(guān)鍵詞】技術(shù)與工程;實(shí)踐與認(rèn)識(shí)

2017年教育部新頒布的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》里，明確了小學(xué)科學(xué)的教學(xué)內(nèi)容新增“技術(shù)與工程”領(lǐng)域，它的教學(xué)內(nèi)容就是國(guó)際科學(xué)教育中提倡的STEM 教育，通過(guò)STEM 教育努力提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，促使他們的綜合能力發(fā)展，促進(jìn)教師專業(yè)發(fā)展水平，提高對(duì)科學(xué)知識(shí)的跨學(xué)科融合能力。構(gòu)建“技術(shù)與工程”這一新增領(lǐng)域的課堂教學(xué)模式，尋求高效的教學(xué)方法和策略，成了我們課堂教學(xué)的研究方向。

一、對(duì)小學(xué)科學(xué)“技術(shù)與工程”領(lǐng)域課堂的理解

科學(xué)（Science ）是反映自然、社會(huì)、思維等的客觀規(guī)律的知識(shí)體系。提出關(guān)于自然界的問(wèn)題，以基于實(shí)證的解釋方式給出合理普遍的答案。技術(shù)（Technology）是用于解決實(shí)際問(wèn)題，在利用自然、改造自然中所創(chuàng)造并使用的工具、方法，以及所積累的經(jīng)驗(yàn)的總稱。工程（Engineering）是為滿足人的需求，運(yùn)用科學(xué)原理和技術(shù)手段，在一定條件的約束下，創(chuàng)造的人工物、體系等?！凹夹g(shù)與工程”領(lǐng)域課程的核心特點(diǎn)是與科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四個(gè)學(xué)科交叉融合（STEM教育），是在科學(xué)教育基礎(chǔ)上融入其他課程的教育，大多是以工程E為主線，解決“做什么”和“怎么做”的問(wèn)題;以科學(xué)S為基礎(chǔ)，解決“是什么”和“為什么”的問(wèn)題; 以技術(shù)T和數(shù)學(xué)M等學(xué)科為應(yīng)用的課程。這類課普遍具有六大特點(diǎn)：1.包含S、T、E、M四個(gè)要素。2.以工程設(shè)計(jì)過(guò)程為主導(dǎo)。3.關(guān)注現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，注重在真實(shí)情境中學(xué)習(xí)。4.以學(xué)生為中心——主動(dòng)實(shí)踐。5. 學(xué)生進(jìn)行合作學(xué)習(xí)、參與整個(gè)STEM課程。6. 結(jié)果開放，允許多個(gè)正確答案。

在“STEM”的課堂，學(xué)生們要像科學(xué)家那樣思考;像工程師那樣工作;像發(fā)明家那樣創(chuàng)造;像藝術(shù)家那樣審美。課堂上學(xué)生們?cè)从谀硞€(gè)情景需要解決問(wèn)題，對(duì)現(xiàn)有物品進(jìn)行創(chuàng)造或改進(jìn)，這時(shí)要制作一個(gè)作品首先要進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)已有的生活經(jīng)驗(yàn)打算怎么做，選取什么材料，尺寸多少……這些學(xué)生們都要進(jìn)行充分考慮啟動(dòng)思維;在制作過(guò)程中學(xué)生們則需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)夭僮鳎浞挚紤]多種因素以達(dá)到最好的使用效果，還要考慮如何更加美觀。這樣的課堂學(xué)生們經(jīng)歷了科學(xué)前概念的暴露，思維的碰撞和認(rèn)知的發(fā)展，很好地提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和綜合能力。

二、“技術(shù)與工程”領(lǐng)域的課堂教學(xué)實(shí)施策略（以造一艘小船為例）

1.問(wèn)題情境、任務(wù)驅(qū)動(dòng)

第斯多惠說(shuō)：“教學(xué)的藝術(shù)不在于傳授的本領(lǐng)，而在于激勵(lì)、喚醒、鼓舞?！睒?gòu)建主義認(rèn)為：“情境”是重要的媒介，生動(dòng)直觀的形象能激發(fā)學(xué)生聯(lián)想。情境教學(xué)就是根據(jù)情境教學(xué)理論、學(xué)科特點(diǎn)和學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，針對(duì)具體的教學(xué)目的和內(nèi)容，綜合運(yùn)用多種教學(xué)方法和手段，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和情感;任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)強(qiáng)調(diào)以問(wèn)題解決為主線，以學(xué)生為中心，以任務(wù)為驅(qū)動(dòng)力的教學(xué)方法。有效的教學(xué)情境或任務(wù)驅(qū)動(dòng)會(huì)像磁鐵一樣緊緊地吸引著學(xué)生的注意力，使他們學(xué)得更起勁、更有趣、更有效。

在《造一艘小船》這課的一開始，先讓學(xué)生領(lǐng)略船是人類偉大的發(fā)明，了解船的發(fā)展歷史，然后仔細(xì)觀察一艘貨船說(shuō)一說(shuō)它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。今天我們利用橡皮泥來(lái)造一艘船，比一比哪個(gè)組造出來(lái)的船裝載能力最大，一場(chǎng)別開生面的造船比賽拉開了序幕，通過(guò)“造船比賽”這個(gè)任務(wù)驅(qū)動(dòng)，直接導(dǎo)入主題。

2.建構(gòu)模型

建構(gòu)模型指學(xué)生在明確任務(wù)后對(duì)要制作的作品進(jìn)行一個(gè)設(shè)計(jì)規(guī)劃，需要對(duì)科學(xué)知識(shí)進(jìn)行積極的調(diào)動(dòng)和應(yīng)用，一般通過(guò)小組討論的方式，對(duì)各種方案進(jìn)行篩選優(yōu)化，畫出設(shè)計(jì)圖，低年級(jí)可以只進(jìn)行口頭表達(dá)或用粘貼等簡(jiǎn)單的形式。這里需要考慮多方面的問(wèn)題，比如，什么材料最合適、怎樣制作最有效、如何設(shè)計(jì)最美觀……每個(gè)小組設(shè)計(jì)好之后通常會(huì)進(jìn)行全班的交流展示，通過(guò)師生互動(dòng)和生生互動(dòng)，他們也許又會(huì)得到更多的靈感，會(huì)對(duì)原來(lái)的方案作修改，對(duì)作品有一個(gè)詳細(xì)的規(guī)劃和充分地考慮，這是學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)解決問(wèn)題的過(guò)程，是一個(gè)科學(xué)思維的培養(yǎng)過(guò)程。

船的形狀多種多樣，課例中讓大家先商量一下準(zhǔn)備造一艘什么樣的船，畫出設(shè)計(jì)圖，畫好之后進(jìn)行展示交流。學(xué)生在生活中一定有見過(guò)船，而且課前也通過(guò)圖片對(duì)船有一定的了解，設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)可以鍛煉學(xué)生把腦袋里面的構(gòu)思通話繪圖的方式表達(dá)出來(lái)，對(duì)要制作的物品進(jìn)行初步的規(guī)劃。

3.制作模型

這是技術(shù)與工程類的核心環(huán)節(jié)，也是學(xué)生們最喜歡的動(dòng)手實(shí)踐的環(huán)節(jié)，他們將根據(jù)自己建構(gòu)的模型制作出來(lái)，成為成品，學(xué)生們往往熱情高漲，按照計(jì)劃分工合作?！对齑芬徽n學(xué)生也進(jìn)行分組制作，對(duì)于五年級(jí)的學(xué)生來(lái)說(shuō)要用橡皮泥捏一艘小船是并不難的，難是難在如何利用同樣體積同樣品牌的橡皮泥造出來(lái)的船裝載能力最大。但實(shí)際課堂上往往容易出現(xiàn)否定或更改原來(lái)的方案，并且容易受其它組的干擾而盲目效仿，比如，《讓輪子滾得更遠(yuǎn)》一課，有些同學(xué)看到別的組把輪子做得比較大時(shí)就開始動(dòng)搖，缺乏充分考慮輪子是不是越大就滾得越遠(yuǎn)，這時(shí)老師避免過(guò)多的干擾，讓他們?cè)诤笃诘臏y(cè)試中發(fā)現(xiàn)并改進(jìn)。

4.測(cè)試模型

成品制作出來(lái)后通常需要進(jìn)行測(cè)試和展示，看是否達(dá)到預(yù)期的效果，從中挑選出效果較好的作品進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)分享，并讓大家提出對(duì)原作品的修改方案，這是又一次思維的提升過(guò)程。測(cè)試哪艘船的裝載量最大。課前先在黑板列好表格，挑選好測(cè)試員、記錄員和監(jiān)督員，由于如何放墊圈也會(huì)影響到船裝載量，這時(shí)可以由兩位測(cè)試員統(tǒng)一放墊圈（注意放的時(shí)候動(dòng)作要輕，墊圈在船內(nèi)要均勻分布），其它同學(xué)一起數(shù)墊圈的數(shù)量（最后放進(jìn)去船下沉的那個(gè)不算），測(cè)試結(jié)果一目了然，這時(shí)可以請(qǐng)裝載數(shù)量較多的組來(lái)分享經(jīng)驗(yàn)。

5.改進(jìn)模型

《造船》一課中改進(jìn)船的裝載量（改進(jìn)后做成新的成品并進(jìn)行測(cè)試）。通過(guò)展示交流和分享，這時(shí)老師可以進(jìn)行歸納總結(jié)改進(jìn)的方法有：浸入水面的體積要大、橡皮泥的厚薄要均勻、船身高度要一致……學(xué)生根據(jù)這些改進(jìn)措施以小組為單位再次進(jìn)行制作并測(cè)試，把測(cè)試結(jié)果記錄在表格上。

由以上數(shù)據(jù)可見大多數(shù)的組別都能比前一次有多進(jìn)步，同時(shí)可以讓改進(jìn)效果較好、裝載量較大的小組分享經(jīng)驗(yàn)，老師借此肯定學(xué)生們的改進(jìn)效果和探究精神。

此時(shí)，學(xué)生會(huì)在比較中學(xué)會(huì)反思，尋找原因，在反思中促進(jìn)新的觀念的形成。改進(jìn)模型有的可以重新制作并測(cè)試，但每一課的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)重難點(diǎn)不一樣，也應(yīng)具體問(wèn)題具體分析，有些作品的改進(jìn)由于受很多條件的限制只能在方案中改進(jìn)，例如，青島版三年級(jí)下冊(cè)《蹺蹺板》這一課，學(xué)生在課堂內(nèi)制作完一個(gè)蹺蹺板之后面臨一個(gè)新的問(wèn)題：一位媽媽和她女兒玩蹺蹺板時(shí)，女兒不能蹺起媽媽，她們沒有辦法輕松地玩，設(shè)計(jì)一個(gè)更多人都可以輕松玩的蹺蹺板，它可以滿足無(wú)論體重胖瘦相差很大和胖瘦相差很小都可以輕松地玩。學(xué)生針對(duì)這一問(wèn)題對(duì)原有的蹺蹺板進(jìn)行改進(jìn)，想到了可以設(shè)計(jì)蹺蹺板兩邊多個(gè)座位的、蹺蹺板的座位是可以移動(dòng)的、蹺蹺板的支點(diǎn)是可以改變的……而這些改進(jìn)只能學(xué)生由討論后得到的思維上的改進(jìn)措施而在課堂內(nèi)不能夠操作的。

6.拓展延伸

科學(xué)課堂里最重要的是習(xí)得科學(xué)思維和科學(xué)方法，將問(wèn)題拓展到實(shí)際生活中去，讓學(xué)生學(xué)以致用，根據(jù)需求自主設(shè)計(jì)、動(dòng)手制作，樹立了學(xué)科學(xué)、用科學(xué)的信心，動(dòng)手能力和創(chuàng)造能力也得到進(jìn)一步的發(fā)展。我們?cè)齑倪^(guò)程進(jìn)行設(shè)計(jì)——制作——測(cè)試——改進(jìn)（再制作和測(cè)試），課后利用這個(gè)方法使用別的材料再造一艘你最喜歡的船，兩周之后進(jìn)行一場(chǎng)船的展覽會(huì)。

技術(shù)與工程領(lǐng)域的很多課程都結(jié)合了具體的科學(xué)概念，學(xué)生在掌握了科學(xué)知識(shí)后運(yùn)用這個(gè)知識(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單的創(chuàng)作，解決生活中的問(wèn)題，這一類課的作品都蘊(yùn)含著一個(gè)科學(xué)原理，如果離開了科學(xué)知識(shí)那就變成了手工課了，沒有科學(xué)的味道?！对煲凰倚〈肪褪沁\(yùn)用了沉浮的概念，相同重量的橡皮泥，浸入水中的體積越大越容易浮，它的裝載量也隨之增大，孩子們?cè)诟倪M(jìn)的時(shí)候會(huì)想到增大浸入水面的體積，這正是運(yùn)用了這個(gè)科學(xué)知識(shí)。

三、“技術(shù)與工程”領(lǐng)域的課堂教學(xué)容易出現(xiàn)的誤區(qū)

作為一個(gè)新的教學(xué)內(nèi)容，教師還會(huì)容易出現(xiàn)以下幾個(gè)誤區(qū)：1.技術(shù)與工程一定就是STEM。2.技術(shù)與工程的課堂教學(xué)一定要指向產(chǎn)品。3.用筆記錄下來(lái)的才算設(shè)計(jì)。4.STEM課堂一定要呈現(xiàn)S、T、E、M。5.一定要在課堂上做出一個(gè)成功的作品，才能算成功。教無(wú)定法，學(xué)無(wú)定法，在教學(xué)中我們始終圍繞發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維為核心，避免在課堂教學(xué)中出現(xiàn)誤區(qū)。

縱觀國(guó)際科學(xué)教育，越來(lái)越注重視“技術(shù)與工程”這一領(lǐng)域，而在當(dāng)前本地區(qū)的小學(xué)科學(xué)教學(xué)中仍是一個(gè)新范疇，這個(gè)領(lǐng)域的課程具備了跨學(xué)科性、趣味性、體驗(yàn)性、設(shè)計(jì)性、實(shí)證性、技術(shù)性等特點(diǎn)，我們通過(guò)實(shí)踐與探究獲取了初步的探究成果。愛因斯坦說(shuō)過(guò)：“若無(wú)某種大膽放肆的猜想，一般不可能有知識(shí)的進(jìn)展的?！睂W(xué)生們?cè)谡n堂中目標(biāo)清晰、任務(wù)明確，像個(gè)小發(fā)明家一樣進(jìn)行設(shè)計(jì)、制作、改進(jìn)，然后形成新的成品，鍛煉了他們?cè)O(shè)計(jì)思考的能力、動(dòng)手制作的能力、交流表達(dá)的能力和發(fā)明創(chuàng)新的能力……培養(yǎng)了他們的核心素養(yǎng)，這樣的教育模式很可能讓學(xué)生在生活中遇到問(wèn)題時(shí)，想到要改進(jìn)一種原產(chǎn)品或發(fā)明一種新產(chǎn)品來(lái)解決。

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