《我們的水鐘》課堂技術(shù)與工程實踐活動的設(shè)計

〔摘 要〕 隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，技術(shù)與工程實踐活動在小學(xué)科學(xué)教育中的地位日益凸顯。本文旨在探討如何設(shè)計與實施有效的技術(shù)與工程實踐活動，以培養(yǎng)小學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和工程實踐能力。本文在技術(shù)與工程實踐活動的理論基礎(chǔ)上，提出了設(shè)計與實施工程實踐活動的基本原則，深入探討工程實踐活動的關(guān)鍵要素和實施策略?；谛W(xué)科學(xué)核心素養(yǎng)的技術(shù)與工程實踐活動，對小學(xué)科學(xué)教育具有指導(dǎo)意義，對技術(shù)與工程領(lǐng)域的研究也具有一定的參考價值。

〔關(guān)鍵詞〕 小學(xué)科學(xué)；技術(shù)與工程；實踐活動；項目式學(xué)習(xí)

〔中圖分類號〕 G424 〔文獻標(biāo)識碼〕 A 〔文章編號〕 1674-6317 （2025） 04 065-067

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，培養(yǎng)小學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、工程實踐能力和創(chuàng)新精神已成為小學(xué)科學(xué)教育的重要目標(biāo)。然而，傳統(tǒng)的科學(xué)教育往往僅注重理論知識的傳授，缺乏實際操作和實踐活動的機會，導(dǎo)致學(xué)生難以將理論知識應(yīng)用于實際生活。要解決這一問題，就應(yīng)該在小學(xué)科學(xué)教育中有效地實施技術(shù)與工程實踐活動。《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準（2022年版）》（以下簡稱《課程標(biāo)準》）強調(diào)，義務(wù)教育科學(xué)課程是一門體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)的綜合性基礎(chǔ)課程，具有實踐性。通過實踐活動，學(xué)生可以親身參與科技制作、實驗探究和工程設(shè)計等活動，將理論知識與實踐活動相結(jié)合，提高解決實際問題的能力。這將有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和實踐能力，為未來的科技發(fā)展和創(chuàng)新人才的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。

一、技術(shù)與工程實踐活動的理論基礎(chǔ)

皮亞杰的認知發(fā)展理論和杜威的實用主義教育哲學(xué)具有重要的理論指導(dǎo)意義。

皮亞杰的認知發(fā)展理論認為，兒童的認知發(fā)展經(jīng)歷了四個階段，其中7～11歲屬于具體運算階段。在這一階段，兒童開始運用邏輯思維解決問題，但仍然需要具體的感性經(jīng)驗作為支撐。因此，對于小學(xué)生而言，通過實踐活動將抽象的理論知識具體化、形象化是促進認知發(fā)展的有效途徑。

杜威的實用主義教育哲學(xué)強調(diào)“做中學(xué)”，認為教育應(yīng)該與生活緊密聯(lián)系，讓學(xué)生在實踐中學(xué)習(xí)知識、掌握技能。這一思想與小學(xué)科學(xué)教育的目標(biāo)高度契合，為技術(shù)與工程實踐活動的開展提供了重要的理論支持。

二、技術(shù)與工程實踐活動的設(shè)計與實施原則

為了確保技術(shù)與工程實踐活動的有效性和安全性，我們需要遵循以下基本原則：

（一）安全性原則

在活動設(shè)計時，我們需要充分考慮材料、設(shè)備和操作過程的安全性，確保使用的材料無毒無害，設(shè)備穩(wěn)定可靠，操作過程簡單安全。同時，在活動前應(yīng)對學(xué)生進行必要的安全教育和操作訓(xùn)練，以防止意外事故的發(fā)生。

（二）實用性原則

實踐活動應(yīng)與學(xué)生的日常生活密切相關(guān)，具有實際應(yīng)用價值。這樣能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和探究欲望，促使學(xué)生主動參與活動，積極思考問題。同時，實踐活動的設(shè)計應(yīng)考慮到學(xué)校和家庭的實際情況，充分利用現(xiàn)有資源。

（三）趣味性原則

為了激發(fā)學(xué)生的參與興趣，實踐活動應(yīng)具有趣味性。在活動內(nèi)容、形式和評價方式上要充分考慮學(xué)生的年齡特點和心理需求，采用游戲化、競賽化等方式激發(fā)學(xué)生的參與熱情。同時，教師可以通過設(shè)置有趣的情境、引導(dǎo)學(xué)生自主探究等方式增加活動的趣味性。

（四）開放性原則

實踐活動應(yīng)具有開放性，鼓勵學(xué)生自主探究和創(chuàng)新。在活動過程中，教師應(yīng)注重對學(xué)生在發(fā)現(xiàn)問題、提出假設(shè)、設(shè)計實驗和總結(jié)結(jié)論等環(huán)節(jié)的訓(xùn)練和指導(dǎo)。同時，應(yīng)鼓勵學(xué)生分享自己的想法和成果，相互學(xué)習(xí)和評價，促進共同進步。

（五）評價與反饋原則

為了確保實踐活動的有效性和質(zhì)量，我們需要建立合理的評價機制和反饋機制。教師要通過觀察學(xué)生的表現(xiàn)、交流討論和作品評價等方式了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況和問題所在。同時，教師應(yīng)及時給予學(xué)生指導(dǎo)和幫助，鼓勵學(xué)生反思和改進自己的學(xué)習(xí)方式和探究方法。通過評價與反饋的循環(huán)互動，不斷優(yōu)化活動設(shè)計和提高教學(xué)質(zhì)量。

三、技術(shù)與工程實踐活動的案例分析與實踐

為了深入探討技術(shù)與工程實踐活動的實施效果和關(guān)鍵要素，以教科版小學(xué)科學(xué)五年級上冊第3單元“計量時間”第3課《我們的水鐘》為例展開研究分析。

（一）明確任務(wù)要求

教材中以一個底部鉆有小孔的碗在水中緩慢下沉而計量時間作為導(dǎo)入，基于此，教師可以創(chuàng)設(shè)問題情境：水能計時嗎？進而引導(dǎo)學(xué)生深入思考水鐘的計時原理。在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生知道水鐘是根據(jù)流水的等時性原理來計時的。教師提出任務(wù)要求：設(shè)計制作計時5分鐘的水鐘。

項目式學(xué)習(xí)的教育理念認為在學(xué)習(xí)過程中應(yīng)該先提出學(xué)習(xí)任務(wù)，而后考慮如何解決問題。教師則為學(xué)生提供感悟問題和體驗實踐的情境，激發(fā)學(xué)生的探究興趣，轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，使學(xué)生主動建構(gòu)探究、實踐、思考、運用、解決的高效學(xué)習(xí)體系。

（二）設(shè)計方案

根據(jù)課堂的任務(wù)要求，學(xué)生以小組為單位，以圖文并茂的方式在實驗記錄單上完成水鐘的設(shè)計方案。教師提前準備好工具和材料以供學(xué)生選擇，包括鐵架臺、塑料瓶、工字釘、秒表、剪刀、美工刀、記號筆、膠帶、直尺等。

方案的設(shè)計是制作水鐘的前提條件。設(shè)計包括水鐘的式樣、所用材料、制作方法與步驟等內(nèi)容，它們對做出來的水鐘質(zhì)量有著決定性作用。PBL教學(xué)模式注重以學(xué)生的主動學(xué)習(xí)為主。在本環(huán)節(jié)中，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下綜合考慮各種因素，如計時準確性、用材數(shù)量、美觀程度等，促進學(xué)生動腦思考和交流分享。

（三）小組制作

各個小組根據(jù)各自完成的設(shè)計方案，組內(nèi)分工合作進行制作。由于工具中含有剪刀和美工刀，所以教師需提醒學(xué)生注意安全。與此同時，通過設(shè)定評價標(biāo)準（如美觀程度、制作時間的快慢等），以比賽的形式推進小組制作環(huán)節(jié)。

PBL教學(xué)模式注重讓學(xué)生親身經(jīng)歷體驗科學(xué)探究的整個過程，強調(diào)“做中學(xué)”“玩中學(xué)”，學(xué)生在制作水鐘的過程中體會動手制作的樂趣。

（四）測試與評價

學(xué)生將做好的水鐘與秒表對時5分鐘，由此檢測所制作水鐘的計時準確性，并根據(jù)檢測結(jié)果和評價標(biāo)準對作品進行綜合評價。

“測試水鐘”是讓學(xué)生將自己制作出來的水鐘，在實踐中進行檢驗，實際上這也是一次重復(fù)驗證實驗，幫助學(xué)生了解自己作品的質(zhì)量和準確度，為下一步的優(yōu)化提供參考。

（五）改進優(yōu)化

教師在指導(dǎo)學(xué)生總結(jié)制作過程中影響水鐘計時準確性因素的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生思考改進水鐘的方法，學(xué)生會提出打孔大小適當(dāng)、采用形狀規(guī)則的瓶子、畫刻度線時視線要與水位線平齊等。教師要指導(dǎo)學(xué)生深入思考古代人們是怎么控制滴水的速度，進而明白水鐘的滴水速度均勻是準確計時的關(guān)鍵。學(xué)生據(jù)此發(fā)散思維、各抒己見，對如何控制水均勻往下滴進行思考，并對制作的水鐘加以改進。

四、困難與對策

盡管技術(shù)與工程實踐活動在小學(xué)科學(xué)教育中具有巨大的潛力，但在實際應(yīng)用中仍面臨一些實際困難，我們要積極應(yīng)對這些困難，讓實踐活動更好地開展。

（一）資源有限

許多小學(xué)由于資金、設(shè)備和場地的限制，難以開展高質(zhì)量的技術(shù)與工程實踐活動。對此，我們可以采取以下對策：

其一，利用現(xiàn)有資源。教師可以引導(dǎo)學(xué)生尋找生活中的替代材料，如廢舊報紙、塑料瓶等，用于實踐活動。

其二，開展低成本實驗。設(shè)計一些成本較低但同樣能達到教學(xué)目標(biāo)的實踐活動，如利用紙杯制作簡易電話。

（二）教師專業(yè)能力不足

許多小學(xué)教師缺乏足夠的技術(shù)與工程實踐經(jīng)驗，難以有效地指導(dǎo)學(xué)生。對此，我們可以采取以下對策：

其一，加強教師培訓(xùn)。組織定期的教師培訓(xùn)活動，提高教師在技術(shù)與工程方面的專業(yè)能力。

其二，鼓勵教師實踐。通過開展“教師先行”活動，鼓勵教師自己動手制作科技作品，提高其實踐能力。

（三）學(xué)生參與度不高

小學(xué)生由于年齡較小，注意力容易分散，可能導(dǎo)致實踐活動參與度不高。對此，我們可以采取以下對策：

其一，設(shè)計趣味活動。通過設(shè)計有趣的游戲、競賽等形式提高學(xué)生的參與興趣。

其二，強調(diào)團隊合作。引導(dǎo)學(xué)生進行小組合作，通過團隊合作提高學(xué)生的參與度。

其三，展示實際應(yīng)用價值。讓學(xué)生明白實踐活動與日常生活的聯(lián)系，使他們意識到其實際應(yīng)用價值。

五、結(jié)論與未來研究展望

技術(shù)與工程實踐活動在小學(xué)科學(xué)教育中扮演著越來越重要的角色。本文通過案例分析與實踐經(jīng)驗的分享，總結(jié)了實踐活動的關(guān)鍵要素和實施策略，并對面臨的挑戰(zhàn)提出了相應(yīng)的對策。為了進一步發(fā)揮實踐活動在培養(yǎng)小學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和實踐能力方面的作用，未來研究可以重點關(guān)注以下幾個方面：

（一）實踐活動與學(xué)生能力發(fā)展的關(guān)系

深入探討實踐活動與學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、實踐能力等各方面能力發(fā)展的關(guān)系，為實踐活動的設(shè)計提供更有針對性的指導(dǎo)。通過實證研究，了解實踐活動的具體作用機制和影響路徑，為優(yōu)化實踐活動提供科學(xué)依據(jù)。

（二）跨學(xué)科的實踐活動設(shè)計

打破傳統(tǒng)學(xué)科界限，探索將技術(shù)與工程實踐活動與其他學(xué)科（如數(shù)學(xué)、語文等）進行整合的可能性。通過跨學(xué)科的實踐活動，促進學(xué)生的全面發(fā)展，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和實踐能力。

（三）實踐活動的評估機制

進一步完善實踐活動的評估機制，建立更為科學(xué)、客觀的評價標(biāo)準和方法。關(guān)注實踐活動的長期效果，了解學(xué)生在實踐活動中的成長軌跡和發(fā)展?jié)摿?。同時，鼓勵學(xué)生在評價中發(fā)揮主體作用，提高他們的自我評價和反思能力。

（四）實踐活動的普及與推廣

研究如何將成功的實踐活動推廣到更多的小學(xué)，讓更多的學(xué)生受益。通過合作交流、示范引領(lǐng)等方式，加強校際合作與資源共享。同時，關(guān)注資源有限地區(qū)的小學(xué)，探索如何為他們提供合適的實踐活動方案，促進教育公平。

通過對技術(shù)與工程實踐活動的實施，有望進一步豐富小學(xué)科學(xué)教育理論與實踐，為培養(yǎng)小學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和實踐能力提供有力的支持。同時，這些研究也將有助于提高小學(xué)教師的專業(yè)能力和實踐教學(xué)水平，推動小學(xué)科學(xué)教育的整體發(fā)展。

在未來的研究中，我們應(yīng)該注重實踐活動的長期效果和對學(xué)生個體差異的研究，以滿足不同學(xué)生的發(fā)展需求。通過共享教育資源和經(jīng)驗，共同探索小學(xué)科學(xué)教育的未來發(fā)展方向，為培養(yǎng)具有全球競爭力的創(chuàng)新型人才做出貢獻。

【本文系廣東教育學(xué)會“十四五”教育科研課題2023年度一般課題“基于核心素養(yǎng)的小學(xué)科學(xué)技術(shù)與工程實踐活動資源的開發(fā)與實施研究”的研究成果，課題編號：GDES14410】

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