創(chuàng)新技術與工程領域“工具內容”教學

◇徐文達（山東：臨沂市教育科學研究院）

“工具內容”在學科內容劃分上隸屬技術工程領域，是現(xiàn)行小學科學課程的一項重要內容?！肮ぞ邇热荨钡慕虒W，通過對常見工具的操作與使用，讓學生了解“工具是一種物化的技術”，認識“人們的生活離不開各種工具，工具是人的力量的一種延伸”，激發(fā)學生科學探究的興趣，提升動手探究的能力，對學生科學素養(yǎng)的培養(yǎng)具有不可替代的作用。受傳統(tǒng)教法的影響，人們對“工具內容”的教學還存在認識不足、重視不夠、實踐不深入等不良傾向。怎樣落實科學課程標準有關“工具內容”教學的要求，努力提升教學效果呢？下面以青島版小學科學教材三年級上冊《天平》一課的教學為例，談談“工具內容”教學的實施策略。

一、以自主探究為手段，讓學生在“工具學習”中不缺席

工具使用方法的學習是“工具內容”教學重點之一。工具的使用方法，有的比較簡單，有的比較煩瑣。由于認識上的不到位，一些教師教學時，常常采用將工具使用方法直接告訴學生的做法，要么讓學生背誦使用方法條文，要么跟著教師亦步亦趨地操作，不給學生自主探究的空間與時間。這種灌輸式的方法忽視了學生學習的主體地位，嚴重挫傷了他們學習科學的積極性。“探究式學習是學生學習科學的重要方式?！惫ぞ呤褂梅椒ǖ慕虒W也應立足探究，引導學生自主學習。

（一）給足空間時間，自主探究方法

小學生的年齡特征決定了他們具有強烈的探究欲望。他們對如何正確使用工具充滿了好奇，都想動手操作。教師應在確保學生人身安全、工具安全的前提下，給足學生探究的空間與時間，讓學生通過觀察、觸摸、嘗試等方法，熟悉工具每一部分的結構、特點及使用方法等。在《天平》一課的教學中，有位教師在教學時，直接把教學用的天平發(fā)給各個小組，并鼓勵學生在小組長的帶領下，利用各種感官、采用各種方式，自主探究天平的使用方法。學生興趣盎然，爭先恐后地觀察天平的結構及各個部分的形狀、大小、位置；親手觸摸天平的各個部分，并試著轉動平衡螺母，調節(jié)平衡，感知平衡的規(guī)律；熱烈討論感興趣的話題。在學生充分探究的基礎上，教師就學生遇到的具體問題、疑惑，進行指導、引導，幫助學生掌握天平的使用方法。

（二）搭建腳手架，助力自主探究

對小學生而言，有的工具相對熟悉，有的工具相對陌生。對一些比較陌生、操作要求比較高、自主探究有困難的工具，教師應該結合學生的特點，搭建有效的腳手架，助力學生自主探究。腳手架的搭建有很多方式，如，內容檢索式，即把工具使用方法用不同方式呈現(xiàn)出來，如，紙質呈現(xiàn)、音像呈現(xiàn)、網(wǎng)址提供等，在學生需要的時候，供他們自主檢索；再如，問題引導式，即根據(jù)工具具體使用方法，教師提前設計一系列相關問題，形成“問題探究鏈”，引導學生思考，逐步深入，層層逼近，最終達到目標。在《天平》一課的教學中，由于天平使用方法比較煩瑣，有位教師采用內容檢索的方式搭建腳手架：在學生探究前，為每個小組準備了紙質的“天平使用說明書”，將天平各部分的名稱、功能、操作方法、注意事項一一列出，然后鼓勵學生自主探究，并提醒學生在探究遇到問題時，隨時可查詢該說明書。另一位教師則采用問題引導的方式搭建腳手架。他設計的“天平使用方法問題探究鏈”是：A.用天平測量物體的質量，首先要調節(jié)天平的平衡。怎樣調節(jié)平衡？調節(jié)時，游碼應怎樣調節(jié)？平衡螺母應怎樣調節(jié)？平衡時，指針應指在哪？B.用鑷子夾取砝碼時，要注意什么？C.當放入最后一個砝碼超重時，又該怎么做？D.怎樣在天平上讀出物體的質量？這個“問題探究鏈”層次清晰，環(huán)環(huán)相扣，益于學生學習思考。以上兩節(jié)《天平》課，通過“天平使用說明書”“天平使用方法問題探究鏈”的助力，學生都高效地完成了學習任務。

二、以目的滲透為措施，讓學生感悟工具與生活的聯(lián)系

工具的產(chǎn)生、使用與人們的生活密不可分，“工具內容”教學要引導學生“知道使用工具可以更加精確、便利和快捷”。由于理解得不深入，一些教師教學時，常常重視工具的構成和使用方法的教學，而忽視“工具為何產(chǎn)生”“工具使用后的結果如何”等內容，造成了工具使用目的缺位，割裂了科學與生活的聯(lián)系，讓學生“只知其然，而不知其所以然”，大大降低了學生學習科學的興趣。

（一）情境創(chuàng)設，感知工具產(chǎn)生的必要性

當人們在生活中遇到問題力所不及時，就需要借助工具來解決，工具也就由此產(chǎn)生。工具是在怎樣的情境下產(chǎn)生的呢？教學“工具內容”時，教師要精心創(chuàng)設問題情境，讓學生感知工具產(chǎn)生的必要性，體會工具與人們生活的關系。創(chuàng)設的情境要具體真實，貼近生活，讓學生容易接受、便于感知；情境中的認知沖突要典型、突出，對沖突中的問題，學生依據(jù)已有的生活經(jīng)驗、現(xiàn)有的外部條件沒有辦法解決。在《天平》一課的教學中，有位教師創(chuàng)設了比較體積相近的兩枚雞蛋質量大小的問題情境。課堂教學中，學生圍繞“區(qū)分兩枚雞蛋質量大小”這一問題，或用肉眼觀察體積大小的方法，或用手掂質量輕重的方法進行比較，結果這些估測得出的結論因人而異，很難一致。經(jīng)過多次實踐后，學生一致認為，這種只靠人的感覺器官進行比較的方法無法解決這一問題，由此產(chǎn)生“要解決問題，得到更精確的比較結果，必須借助工具”的結論。

（二）數(shù)據(jù)對比，體驗工具給人們的幫助

工具是人力量的延伸，它的使用可以讓結果更加精確、生活更加便利。教學時，必須讓學生體驗使用工具給人們生活帶來的幫助。數(shù)據(jù)對比是實現(xiàn)這一目的的重要方法。在《天平》一課的教學中，一位教師就是利用數(shù)據(jù)對比的方法驗證用天平測量物體質量的精確性。上課伊始，他拿出一枚雞蛋，問學生：“這枚雞蛋的質量是多少？”讓學生先用手掂掂這枚雞蛋，估測一下它的質量，并記下數(shù)據(jù)。學生情緒高漲，積極行動，但不同學生的估測結果不一。在學習完天平的使用方法后，讓學生再用天平測量一下這枚雞蛋的質量，并記下數(shù)據(jù)。最后，他讓學生把估測得來的數(shù)據(jù)與天平測得的數(shù)據(jù)進行比較。通過數(shù)據(jù)對比，學生真切地體驗到用天平測量物體質量比人估測更加精確。

三、以學科融合為導向，讓學生核心素養(yǎng)得到長足發(fā)展

“科學課程是一門體現(xiàn)科學本質的綜合性基礎課程”，課程性質就表明本課程是由多門學科統(tǒng)整而成，它的教學勢必涉及學科融合。同時科學也倡導跨學科學習方式，讓學生在真實的問題情境中，運用多學科知識分析問題、解決問題，促進學生創(chuàng)新精神、實踐能力的發(fā)展?！肮ぞ邇热荨笔墙M織學生跨學科學習的絕佳載體。日常教學中，由于大多數(shù)教師課程意識不強，或認識不到位，或不敢嘗試，從而造成“工具內容”跨學科學習的缺席，致使該內容應有的促進學生核心素養(yǎng)長足發(fā)展的效能沒有得到有效落實。在“工具內容”教學中，教師應轉變觀念，勇于實踐，強化學科間的資源融合，深入推進跨學科學習。

（一）嘗試原理探究，深度融合科學與技術

小學科學教材中，“工具內容”部分的課程大多設計為工具使用方法的學習。教學實踐中，教師也多圍繞工具使用方法進行教學，不敢越雷池一步。要敢于打破教材的結構，突破教材的束縛，善于“用教材教”，促進學生核心素養(yǎng)的發(fā)展。任何一件工具都蘊含一定的科學原理。在“工具內容”教學時，可以嘗試將方法學習與原理探究相結合，把科學與技術有機融合在一起。在《天平》一課的教學中，學習天平使用方法后，一位教師組織學生思考：“天平是測量物體質量的工具，它為什么能夠測量物體的質量呢？”以此引導學生進行天平原理的探究。探究中，這位教師先引導學生思考：“天平在什么狀態(tài)下，我們才可以讀出重物的質量？平衡時，重物的質量與砝碼的質量有著怎樣的關系？左、右托盤到天平中心的距離有著怎樣的關系？”然后組織學生觀察天平的結構特點；再由天平的特點引出杠桿尺，引導學生圍繞“怎樣讓杠桿尺平衡”這一問題，尋找杠桿尺平衡的規(guī)律；最后，引導學生結合已探究到的科學知識解釋天平的原理。通過上述探究活動，學生自然而然地明白了天平是一種等臂杠桿，是依據(jù)杠桿原理制成的。

（二）嘗試工具制作，組織STEM 課程學習

“科學、技術、工程與數(shù)學，即STEM，是一種以項目學習、問題解決為導向的課程組織方式，它將科學、技術、工程、數(shù)學有機地融為一體，有利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)?！薄肮ぞ邇热荨苯虒W的目的不僅僅是讓學生學會工具的使用方法、正確使用工具，還要充分挖掘“工具內容”多方面的教育價值，發(fā)揮其多方面的育人功能。教學中，要結合具體內容與學生生活實際，以工具制作為突破口，積極融合多學科資源，創(chuàng)造性地組織學生開展STEM 課程學習。在《天平》一課的教學中，學生學會正確使用天平后，一位教師利用多個課時，鼓勵學生自制一架簡易天平。怎樣制作簡易天平呢？他引導學生從以下幾個方面進行探究與實踐：“天平的原理是什么”（天平制作的前提、依據(jù)）；“想制作一架怎樣的天平”（天平制作開端，重在引導學生設計并畫出自己想要的天平的樣子）；“用什么來制作天平”（天平制作的具體實施，重在引導學生選擇什么樣的材料更符合自己的要求，用這些材料怎樣制作出天平）；“制造的天平樣品是否合適”（天平樣品的實踐檢驗，重在引導學生通過測量物體的質量來檢驗天平的科學性）。以上幾個方面的實踐，涉及科學、技術、工程、數(shù)學等諸多領域，有利于學生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

總之，“工具內容”的教學既要體現(xiàn)課程標準的要求，遵循小學科學教學規(guī)律，也要創(chuàng)造性地“用教材教”，充分發(fā)揮其育人功能。