技術(shù)與工程教育探思

朱頌偉

〔摘? ? 要〕? 將技術(shù)與工程教育落實(shí)在科學(xué)課的學(xué)習(xí)中，有著實(shí)踐性和創(chuàng)造性的導(dǎo)向。在現(xiàn)行科學(xué)教材中，技術(shù)與工程教育，主要通過(guò)感受工程技術(shù)的特點(diǎn)、經(jīng)歷并體驗(yàn)工程實(shí)踐的基本要素、感悟制造過(guò)程中工程思維的進(jìn)階等進(jìn)行。同時(shí)，技術(shù)與工程教育中的工程實(shí)踐活動(dòng)，還要根據(jù)學(xué)生的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)和水平，設(shè)置既有科學(xué)性又有趣味性的主題學(xué)習(xí)內(nèi)容。

〔關(guān)鍵詞〕? 小學(xué)科學(xué)；技術(shù)與工程；策略

〔中圖分類號(hào)〕? G424? ? ? ? ? ? ? ?〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕? A? ? ? ? 〔文章編號(hào)〕? 1674-6317? （2023）? 14-0007-03

2022年版《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》，將?2017年版課程標(biāo)準(zhǔn)中的科學(xué)探究修改為探究實(shí)踐，其內(nèi)容包括科學(xué)探究及技術(shù)與工程實(shí)踐。探究實(shí)踐的提出，不僅突出了學(xué)科特點(diǎn)，更體現(xiàn)了素養(yǎng)導(dǎo)向的科學(xué)學(xué)習(xí)方式。在科學(xué)課的學(xué)習(xí)過(guò)程中，我們?cè)诩ぐl(fā)學(xué)生探究興趣的同時(shí)，還要體現(xiàn)學(xué)科實(shí)踐性特點(diǎn)，更要強(qiáng)調(diào)基于學(xué)科和學(xué)科概念及學(xué)生思維發(fā)展來(lái)開(kāi)展實(shí)踐活動(dòng)。

一、技術(shù)與工程教育指向新課標(biāo)中的實(shí)踐導(dǎo)向

從2001年新一輪課程改革到2022年版的新課標(biāo)，小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)迭代了3次。在迭代的過(guò)程當(dāng)中，技術(shù)與工程教育在2017年版課標(biāo)當(dāng)中成為新的學(xué)習(xí)領(lǐng)域，且將科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境等內(nèi)容融入其中。在2022年版的新課標(biāo)中，雖然淡化了物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、地球和宇宙、技術(shù)與工程四大領(lǐng)域，但把四大領(lǐng)域的主要內(nèi)容劃分成13個(gè)主要概念和4個(gè)跨學(xué)科概念，并且將技術(shù)與工程內(nèi)容分成技術(shù)、工程與社會(huì)和工程設(shè)計(jì)與物化兩個(gè)主要概念。所有內(nèi)容基于學(xué)生素養(yǎng)的發(fā)展來(lái)開(kāi)展，突出了實(shí)踐的環(huán)節(jié)。因此，2022年版義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)要求，在學(xué)科概念的學(xué)習(xí)中，強(qiáng)調(diào)以科學(xué)探究為學(xué)習(xí)方式，通過(guò)技術(shù)與工程部分強(qiáng)化設(shè)計(jì)與物化，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐環(huán)節(jié)。因此，技術(shù)與工程教育在探究實(shí)踐當(dāng)中承擔(dān)著非常重要的任務(wù)。

（一）在技術(shù)與工程教育中發(fā)展學(xué)生實(shí)踐能力

在發(fā)展實(shí)踐能力中，技術(shù)與工程教育起著非常重要的作用。小學(xué)階段的技術(shù)與工程內(nèi)容和科學(xué)探究?jī)?nèi)容雖然混在一起，但兩者存在明顯的區(qū)別。首先是目標(biāo)不同，科學(xué)探究指向的是科學(xué)知識(shí)和科學(xué)概念的建構(gòu)，這兩者是認(rèn)識(shí)世界的一種方式。技術(shù)與工程指向的是，圍繞人類需要，開(kāi)展某個(gè)工程或創(chuàng)造某個(gè)產(chǎn)品，解決的是如何做的問(wèn)題。如果說(shuō)科學(xué)探究的核心是觀察與實(shí)驗(yàn)，那么技術(shù)與工程的核心則應(yīng)該是發(fā)明與創(chuàng)造。在功能與評(píng)價(jià)上，技術(shù)與工程更關(guān)注使用效果、安全效率等實(shí)用問(wèn)題。

以六年級(jí)“小小工程師”里面的“建造塔臺(tái)”項(xiàng)目為例，在以科學(xué)探究為關(guān)注點(diǎn)的學(xué)習(xí)中，重視不同形狀框架承受力大小的比較。在獲得結(jié)論前，非常關(guān)注探究實(shí)驗(yàn)對(duì)比條件的公平性，從而為獲得可信的結(jié)論提供基礎(chǔ)。但在以技術(shù)與工程為重點(diǎn)的學(xué)習(xí)當(dāng)中，則關(guān)注如何設(shè)計(jì)出趨向設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的塔臺(tái)，在不斷修改和建模當(dāng)中，使塔臺(tái)更穩(wěn)固。所以這樣的一個(gè)過(guò)程更關(guān)注設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)下的制造。

（二）在技術(shù)與工程教育中激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新能力

科學(xué)可以認(rèn)識(shí)客觀世界，技術(shù)可以改變或者改善人類生活。像卷筆刀、門(mén)鈴等，或者大到人造衛(wèi)星、航空母艦，都是科學(xué)技術(shù)在人類生活當(dāng)中的體現(xiàn)。而這些技術(shù)領(lǐng)域的產(chǎn)品，從設(shè)計(jì)到定型，都經(jīng)歷了一個(gè)典型的發(fā)展升級(jí)過(guò)程，貫穿這些階段始終的，是改進(jìn)和創(chuàng)新的過(guò)程。因此在教學(xué)當(dāng)中，學(xué)生要學(xué)會(huì)使用工具，學(xué)會(huì)制造各種物品，通過(guò)動(dòng)手創(chuàng)造自己的產(chǎn)品。

在給塔臺(tái)底座加固的過(guò)程當(dāng)中，同樣用兩根木棍給正方體框架加固，或者用兩根吸管給它加固，學(xué)生加固方式各不相同：加固面可以在相鄰的側(cè)面，也可以在對(duì)面；位置可以是斜對(duì)角，也可以垂直；加固方向可以是順向，也可以是逆向。這種加固優(yōu)化的過(guò)程，可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)意，使其更關(guān)注設(shè)計(jì)優(yōu)化當(dāng)中的創(chuàng)造，同時(shí)也體現(xiàn)了工程的創(chuàng)造性特征。

二、技術(shù)與工程教育在現(xiàn)行教材中的實(shí)踐策略

2017年版的小學(xué)科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)雖然增加了技術(shù)與工程教育這一塊內(nèi)容，但在其他領(lǐng)域當(dāng)中，也有技術(shù)與工程的元素，體現(xiàn)了跨學(xué)科的思想。其中，技術(shù)與工程領(lǐng)域的內(nèi)容設(shè)置了6個(gè)偏向技術(shù)與工程領(lǐng)域的單元。1～4年級(jí)融入技術(shù)與工程的學(xué)習(xí)目標(biāo)，如，做一頂帽子、制作小樂(lè)器等；5～6年級(jí)滲透STEM教育理念和方法，如，“小小工程師”“船”單元的學(xué)習(xí)，整個(gè)技術(shù)與工程的內(nèi)容都圍繞著技術(shù)是人類能力的延伸、技術(shù)是改變世界的力量、技術(shù)推動(dòng)人類社會(huì)的文明發(fā)展這一進(jìn)程的目標(biāo)。

隨著2022年版課標(biāo)的推進(jìn)，技術(shù)與工程領(lǐng)域的內(nèi)容更突出了實(shí)踐性。通過(guò)第13個(gè)核心概念工程設(shè)計(jì)與物化提出了相應(yīng)的學(xué)習(xí)建議。而5～6年級(jí)則以項(xiàng)目研究的方法來(lái)培養(yǎng)學(xué)生統(tǒng)籌規(guī)劃、圖紙?jiān)O(shè)計(jì)等能力。同樣是工程設(shè)計(jì)、物化主題，各個(gè)年級(jí)的學(xué)習(xí)要求是不同的。因此在現(xiàn)行的教材當(dāng)中，不同年級(jí)的工程實(shí)踐思想有著不同的要求和實(shí)踐特點(diǎn)。

（一）在制作中感受工程技術(shù)的特點(diǎn)

1～2年級(jí)的技術(shù)與工程教育，主要通過(guò)制作簡(jiǎn)單物品、體驗(yàn)工具改進(jìn)的過(guò)程，來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，感受工程技術(shù)的特點(diǎn)。

如一年級(jí)上冊(cè)《做一個(gè)測(cè)量紙帶》一課，通過(guò)學(xué)生動(dòng)手操作，以小立方體為標(biāo)準(zhǔn)單位制作一種測(cè)量工具。在制作過(guò)程當(dāng)中，結(jié)合前5課不同測(cè)量方法的經(jīng)驗(yàn)，為解決使用小立方體測(cè)量圓筒的邊緣長(zhǎng)度或測(cè)量更大體積物體的長(zhǎng)度時(shí)的不便，而制作新的工具，讓學(xué)生深刻感受到可攜帶、可彎曲、能測(cè)量更大物體的測(cè)量工具的開(kāi)發(fā)和技術(shù)的應(yīng)用給生活帶來(lái)的便捷，從中感受到技術(shù)應(yīng)用的特點(diǎn)。這里面也體現(xiàn)出技術(shù)與工程不僅表現(xiàn)為具體的產(chǎn)品，更是過(guò)程和結(jié)果的統(tǒng)一。

因此，在1～2年級(jí)技術(shù)與工程教學(xué)當(dāng)中，應(yīng)該關(guān)注的是：讓學(xué)生能基于觀察，提出一個(gè)簡(jiǎn)單的制作問(wèn)題；能利用具體形象思維進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，用簡(jiǎn)單草圖說(shuō)出設(shè)計(jì)思路；能使用常見(jiàn)的工具和材料制作簡(jiǎn)單實(shí)用的模型；能發(fā)現(xiàn)實(shí)用模型、物模型的不足，在過(guò)程當(dāng)中具有實(shí)物制作的興趣，樂(lè)于表達(dá)自己的想法。

（二）在經(jīng)歷中體驗(yàn)工程實(shí)踐的基本要素

3～4年級(jí)的技術(shù)與工程教育，則以項(xiàng)目研究的方式，讓學(xué)生體驗(yàn)工程實(shí)踐的基本要素。在實(shí)踐體驗(yàn)中，讓學(xué)生像工程師一樣經(jīng)歷明確問(wèn)題（明確要求）、制訂方案（創(chuàng)意設(shè)計(jì)）、實(shí)施方案（搭建模型）、評(píng)估改進(jìn)（測(cè)試迭代）的過(guò)程。

在“我們的過(guò)山車”的學(xué)習(xí)活動(dòng)中，要引導(dǎo)學(xué)生基于游樂(lè)場(chǎng)這樣的真實(shí)情境，明確過(guò)山車最基本的要求，設(shè)計(jì)制作有一定長(zhǎng)度軌道、安全又刺激的過(guò)山車。在問(wèn)題中能明確產(chǎn)品的基本要求（評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)），并能設(shè)計(jì)符合要求的多種設(shè)計(jì)方案，通過(guò)畫(huà)草圖、示意圖的方式表達(dá)自己的創(chuàng)意并進(jìn)行展示分享。接著，讓學(xué)生按照自己最合理的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)物模型的制作，并在測(cè)試中加以改進(jìn)，最后展示評(píng)估。

像這樣的內(nèi)容，讓學(xué)生在活動(dòng)當(dāng)中體驗(yàn)工程實(shí)踐的基本要素，樂(lè)意用心設(shè)計(jì)，愿意動(dòng)手嘗試，敢于展示分享，在過(guò)程中綜合應(yīng)用跨學(xué)科和跨領(lǐng)域的知識(shí)，體會(huì)工程實(shí)踐的成功和樂(lè)趣，可以提升探究實(shí)踐的科學(xué)素養(yǎng)。

（三）在建造中感悟工程思維的進(jìn)階

在現(xiàn)行教材中，還要讓學(xué)生在經(jīng)歷或者在建造中感悟工程的挑戰(zhàn)性。要讓學(xué)生像工程師一樣思考，經(jīng)歷工程設(shè)計(jì)的每一個(gè)環(huán)節(jié)，從創(chuàng)設(shè)情境、定義問(wèn)題、設(shè)計(jì)優(yōu)化、制作測(cè)試以及迭代改進(jìn)到最后的展示評(píng)價(jià)，讓學(xué)生在建造實(shí)踐中感悟工程思維的進(jìn)階。

如六年級(jí)下“小小工程師”單元的7節(jié)課就是一個(gè)典型的工程實(shí)踐的流程，或者是一個(gè)實(shí)踐的模式。主要讓學(xué)生經(jīng)歷一個(gè)工程建造的系統(tǒng)過(guò)程，從貼近學(xué)生生活的房屋建造工程入手，以建造塔臺(tái)為任務(wù)目標(biāo)，讓學(xué)生一步步地體驗(yàn)學(xué)習(xí)工程的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，我們要讓他們知道，一個(gè)工程項(xiàng)目，首先要明確問(wèn)題或者明確任務(wù)，在限制條件下進(jìn)行設(shè)計(jì)、建造、模型測(cè)試、評(píng)估，并且逐漸改進(jìn)。在過(guò)程實(shí)踐中，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到設(shè)計(jì)是工程的核心，同時(shí)滲透工程思想，體會(huì)到工程實(shí)踐與科學(xué)探究的不同魅力。其間，學(xué)生的工程思維會(huì)得到進(jìn)一步升級(jí)，工程思維的進(jìn)階更具明顯效果。

三、技術(shù)與工程教育在科學(xué)學(xué)習(xí)中的價(jià)值思考

我們知道，技術(shù)是為滿足人類的需求而對(duì)自然進(jìn)行改造的各種操作方法和技能，工程也是為了滿足人類需要而進(jìn)行產(chǎn)品和工藝等設(shè)計(jì)的系統(tǒng)方法。在小學(xué)階段，技術(shù)教育和工程教育往往表述為技術(shù)與工程教育，兩者沒(méi)有嚴(yán)格區(qū)分，而且兩者都關(guān)乎實(shí)踐。所以工程實(shí)踐更多是為了解決科教活動(dòng)當(dāng)中如何做的問(wèn)題，技術(shù)與工程則更多體現(xiàn)在工程設(shè)計(jì)物化的學(xué)習(xí)當(dāng)中。

雖然在1～9年級(jí)都有相應(yīng)的學(xué)習(xí)進(jìn)階，但是各個(gè)時(shí)期基本的要素或者要點(diǎn)是相同的，也就是說(shuō)，工程需要定義和界定：工程的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)；工程是設(shè)計(jì)方案物化的結(jié)果。這是工程實(shí)踐在各階段教學(xué)中的基本脈絡(luò)。

在以前的教材當(dāng)中，技術(shù)與工程的內(nèi)容也經(jīng)常和不同領(lǐng)域的學(xué)習(xí)內(nèi)容結(jié)合在一起，一般以單元梳理或應(yīng)用的形式出現(xiàn)。

如，學(xué)習(xí)“形狀與結(jié)構(gòu)”的時(shí)候，會(huì)讓學(xué)生用紙?jiān)煲蛔鶚颍辉趯W(xué)習(xí)“熱”單元后，讓學(xué)生設(shè)計(jì)制作保溫杯；在學(xué)習(xí)“光”單元后，讓學(xué)生做一個(gè)太陽(yáng)能熱水器。在我們現(xiàn)行的教材中，“聲音”單元要制作“我的小樂(lè)器”；“電路”單元要模擬安裝照明電路；“光”單元要制作一個(gè)潛望鏡；“計(jì)量時(shí)間”單元要制作鐘擺。這樣的內(nèi)容都結(jié)合了具體的科學(xué)概念，學(xué)生學(xué)習(xí)后應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)，能解決一些簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題。但隨著跨學(xué)科學(xué)習(xí)要求的提出，在板塊形式、主題選擇等方面應(yīng)該更趨向于真實(shí)問(wèn)題的分析和解決，更好地應(yīng)用工程設(shè)計(jì)思維，體現(xiàn)跨學(xué)科思想，實(shí)現(xiàn)學(xué)生綜合素養(yǎng)的提升。

我認(rèn)為，在科學(xué)教材中，除了為學(xué)科學(xué)習(xí)所開(kāi)展的一些工程類實(shí)踐活動(dòng)之外，更應(yīng)該從一些真實(shí)問(wèn)題的分析解決角度來(lái)選擇一些實(shí)踐內(nèi)容，成為學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)、綜合解決問(wèn)題的一些技術(shù)與工程類主題。此外，工程實(shí)踐活動(dòng)還要根據(jù)學(xué)生的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)和水平，設(shè)置既有科學(xué)性又有趣味性的學(xué)習(xí)內(nèi)容。同時(shí)，要根據(jù)學(xué)生的原有基礎(chǔ)，有針對(duì)性地提出任務(wù)，著重在設(shè)計(jì)圖紙、成本核算、測(cè)試評(píng)價(jià)及迭代改進(jìn)等方面進(jìn)行實(shí)踐。關(guān)注不同年級(jí)學(xué)習(xí)內(nèi)容的銜接和進(jìn)階，讓學(xué)生的工程實(shí)踐能力螺旋上升。

總之，工程實(shí)踐是技術(shù)與工程教育當(dāng)中的核心環(huán)節(jié)，也是探究實(shí)踐中的重要內(nèi)容。在新時(shí)代素養(yǎng)導(dǎo)向的教育背景下，科學(xué)教學(xué)倡導(dǎo)設(shè)計(jì)學(xué)生喜歡的科學(xué)活動(dòng)，保護(hù)好學(xué)生的好奇心的同時(shí)，還要讓他們像工程師一樣了解科學(xué)，學(xué)習(xí)科學(xué)，動(dòng)手實(shí)踐科學(xué)。

參考文獻(xiàn)

［1］中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)［M］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2017.

［2］中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)［M］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

［3］李霞.新版課程標(biāo)準(zhǔn)解析與教學(xué)指導(dǎo)﹒小學(xué)科學(xué)（2022年版）［M］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

［4］義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)組.義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)解讀[M].北京：高等教育出版社，2017.