STEM視角下“技術(shù)與工程”領(lǐng)域的教學(xué)策略研究

黎淑儀

“技術(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)科緊密相連，將STEM教育理念融入學(xué)科教學(xué)之中，特別是“技術(shù)與工程”領(lǐng)域的教學(xué)中，將有效解決傳統(tǒng)教學(xué)方式的弊端。

一、準(zhǔn)確定位，明晰課程的內(nèi)涵與外延

“技術(shù)與工程”領(lǐng)域的宗旨就是讓學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，特別要強(qiáng)調(diào)操作性和實(shí)用性。手工制作類課程主要是運(yùn)用設(shè)計(jì)創(chuàng)造美，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)意設(shè)計(jì)能力和審美情趣;創(chuàng)客類課程則偏重于應(yīng)用和創(chuàng)新層面，對(duì)科學(xué)概念方面的學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)力度不夠，通常是面向部分學(xué)生，具有一定的局限性?！凹夹g(shù)與工程”領(lǐng)域課程則尤為關(guān)注科學(xué)原理的運(yùn)用和科技對(duì)生活的改變方面，使學(xué)生感悟技術(shù)的巨大魅力，與STEM教育的理念更為一致。因此，把STEM教育理念融入到技術(shù)與工程領(lǐng)域的教學(xué)，其內(nèi)涵和外延都能得以深化和擴(kuò)張，使學(xué)生能像科學(xué)家那樣合作交流，經(jīng)歷設(shè)計(jì)、論證、改進(jìn)等過(guò)程。教師要明確“技術(shù)與工程”領(lǐng)域課程的出發(fā)點(diǎn)是科學(xué)與技術(shù)，落腳點(diǎn)是工程建造，不能用“手工”與“創(chuàng)客”等這些類型校本課程代替“技術(shù)與工程”領(lǐng)域課程的教學(xué)。

二、任務(wù)驅(qū)動(dòng)，構(gòu)建高效課堂

“技術(shù)與工程”是源于生活、貼近生活的。我們的課堂設(shè)計(jì)可以基于學(xué)生的原有生活知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，采用生活任務(wù)驅(qū)動(dòng)的形式，從生活出發(fā)學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)，又回到生活解決實(shí)際問(wèn)題。這樣能更有效地幫助學(xué)生構(gòu)建相關(guān)科學(xué)概念，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和解決問(wèn)題能力。在本課題的研究過(guò)程中，我們主要采用“PBL項(xiàng)目式任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法”開展這一領(lǐng)域的教學(xué)。讓學(xué)生體驗(yàn)實(shí)踐的情境，圍繞任務(wù)展開各項(xiàng)目探究的學(xué)習(xí)，使學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)探究、實(shí)踐、合作、交流、反思和運(yùn)用的學(xué)習(xí)體系，通過(guò)任務(wù)的完成結(jié)果檢驗(yàn)和總結(jié)學(xué)習(xí)過(guò)程等。如在教科版六年級(jí)上冊(cè)《杠桿的科學(xué)》一課中，以“用開瓶器打開一瓶汽水”這一熟悉的生活情境引入。因?yàn)楦軛U類工具在生活中運(yùn)用最廣泛、直觀，大部分學(xué)生都有類似的生活經(jīng)歷，有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的科學(xué)前概念，激發(fā)后面學(xué)習(xí)和思考的興趣，引出杠桿原理的學(xué)習(xí)，開展生活中杠桿類工具的研究。通過(guò)了解生活中的這些杠桿類工具，激發(fā)學(xué)生科學(xué)創(chuàng)造的靈感。在課堂最后，可以布置學(xué)生課后制作一件利用杠桿原理的工具，如榨汁機(jī)、剪刀、小桿秤等，讓科學(xué)探究更有廣度和深度。學(xué)生通過(guò)開展項(xiàng)目式研究，像工程師一樣經(jīng)歷設(shè)計(jì)、論證、制作、反思與修正的過(guò)程，以項(xiàng)目學(xué)習(xí)的方式推進(jìn)教學(xué)。學(xué)生運(yùn)用到跨學(xué)科的知識(shí)，貫徹落實(shí)STEM教學(xué)理念，有效提高課堂教學(xué)的效率。

三、科學(xué)選材，闡述課程的意義

蘭本達(dá)教授對(duì)科學(xué)教學(xué)“材料”作了界定：“材料的種類和組合以及交給孩子們的次序就是材料的結(jié)構(gòu)。”在小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)材料的選擇和控制，如精心挑選、巧妙搭配、合理隱藏、有序出示等，是提高科學(xué)教學(xué)有效性的重要保證，“技術(shù)與工程”領(lǐng)域教學(xué)更加注重材料和工具的支撐。如教科版二年級(jí)上冊(cè)《材料》這一單元，學(xué)生在學(xué)習(xí)了各種材料以及材料的特點(diǎn)和功能后，通過(guò)《做一頂帽子》一課，對(duì)整個(gè)單元的學(xué)習(xí)做一個(gè)總結(jié)，目的是讓學(xué)生通過(guò)做一頂帽子，經(jīng)歷對(duì)本單元所學(xué)內(nèi)容的綜合運(yùn)用過(guò)程，加深對(duì)這一單元科學(xué)概念的形成，提高其探究能力。但在實(shí)際的教學(xué)中，由于低年級(jí)學(xué)生對(duì)各種材料性質(zhì)和用途的自主認(rèn)識(shí)能力有限，教師應(yīng)挑選適合低年級(jí)學(xué)生使用的材料，并要保證材料安全和可塑性，如紙盒、卡紙、紙袋、報(bào)紙、塑料袋等。通過(guò)多種材料為學(xué)生提供多種制作可能，盡可能啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)意。如果個(gè)別材料的制作難度較大，還要適當(dāng)?shù)販?zhǔn)備半成品材料，幫助學(xué)生更快地制作出自己想要的帽子。除了制作帽子的原材料，還要準(zhǔn)備好制作時(shí)需要的工具，如剪刀、膠水、繩子、軟尺等。另外，為了能更好地給學(xué)生做參考和啟發(fā)，教師還可以準(zhǔn)備幾個(gè)不同形狀的帽子實(shí)物，如鴨舌帽、草帽、毛氈帽、頭盔等。因此，在教學(xué)中要注重實(shí)驗(yàn)材料的選擇，合適的材料對(duì)科學(xué)探究起著舉足輕重的作用。

四、逐步優(yōu)化，注重工程思維的培養(yǎng)

工程思維是在工程的設(shè)計(jì)和研究中形成的一種籌劃性的思維，是運(yùn)用各種知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題的核心思維。在“技術(shù)與工程”領(lǐng)域的課程教學(xué)中，讓學(xué)生動(dòng)手制作前，教師要先關(guān)注學(xué)生對(duì)作品的設(shè)計(jì)與想法。學(xué)生在方案的設(shè)計(jì)和制作過(guò)程中，還需要兼顧工程的實(shí)用性和制作成本等實(shí)際問(wèn)題，思考解決辦法，并一步步修改、完善、優(yōu)化工程設(shè)計(jì)。通過(guò)工程設(shè)計(jì)圖可將學(xué)生的抽象思維具象化和可視化，把學(xué)生的科學(xué)思維活動(dòng)板演出來(lái)，更有利于學(xué)生思維間的碰撞與交流。如在教科版六年級(jí)《用紙?jiān)煲蛔鶚颉芬徽n教學(xué)中，讓學(xué)生設(shè)計(jì)一座橫跨市橋河兩岸的橋，在用材、承重、高度、人性化和穩(wěn)定性等方面提出要求。學(xué)生在自己小組的演示白板上完成設(shè)計(jì)圖，并演示和解說(shuō)設(shè)計(jì)原理和想法，各小組間互相交流、評(píng)價(jià)和建議等，然后再作進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。學(xué)生通過(guò)多次的變量控制和數(shù)據(jù)記錄和分析，得出合理結(jié)論：橋與用紙的寬度、厚度與抗彎曲能力有直接關(guān)系。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生對(duì)于工程的設(shè)計(jì)和探究不能再流于淺表，而是要不斷優(yōu)化、實(shí)踐、反思和改進(jìn)，以追求工程設(shè)計(jì)的最佳方案。

另外，畫圖是組織工程項(xiàng)目的重要活動(dòng)，后續(xù)的施工與完善都需要根據(jù)工程圖來(lái)進(jìn)行，要著重培養(yǎng)學(xué)生的畫圖、識(shí)圖能力，使其學(xué)會(huì)用圖解決科學(xué)問(wèn)題。也可通過(guò)畫圖活動(dòng)呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程，認(rèn)真設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，以流程圖規(guī)范科學(xué)實(shí)驗(yàn)步驟，也可以用圖來(lái)交流實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程與實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

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