靈活運(yùn)用教學(xué)策略提高學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力

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教育部2022版《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》里，小學(xué)科學(xué)教學(xué)內(nèi)容除了原有的物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域、生命科學(xué)領(lǐng)域、地球與宇宙科學(xué)領(lǐng)域的課程內(nèi)容外，還增加了技術(shù)與工程領(lǐng)域。這一領(lǐng)域的學(xué)習(xí)重在啟發(fā)學(xué)生綜合所學(xué)知識，實(shí)現(xiàn)各學(xué)科之間知識的融會貫穿，對發(fā)現(xiàn)的問題尋求解決途徑，進(jìn)行實(shí)踐操作，通過親自動手做來解決問題。工程的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)是工程活動的前提和靈魂，具有目標(biāo)性、制約性、繁雜性及不確定性等特點(diǎn)。學(xué)生在根據(jù)具體任務(wù)進(jìn)行設(shè)計(jì)時，不僅要綜合運(yùn)用到前面所學(xué)的知識，而且要綜合考慮可利用的條件和制約的因素。所做的設(shè)計(jì)要用口述、畫圖等方法表達(dá)出來，并能夠?qū)⒆约汉唵蔚膭?chuàng)意轉(zhuǎn)化為模型或?qū)嵨铮诓粩嗤晟频倪^程中，完成相關(guān)任務(wù)。因此，工程設(shè)計(jì)對于小學(xué)階段的學(xué)生而言具有一定的挑戰(zhàn)性，需要長時間、循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí)與練習(xí)才能把握其中的原理與方法。在這樣的過程中，綜合運(yùn)用所學(xué)知識的能力、思維能力、創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力才會得到提升與發(fā)展。這一領(lǐng)域的課程對于絕大部分一線的科學(xué)教師同樣是對比新的領(lǐng)域，需要教師不斷深入研究，靈活運(yùn)用多種教學(xué)策略幫助學(xué)生把握工程設(shè)計(jì)的步驟與方法，不斷提高學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力。

一、創(chuàng)設(shè)真實(shí)情景，明確設(shè)計(jì)主題

所謂真實(shí)情景，是指創(chuàng)設(shè)的情景要基于學(xué)生的身心特征和已有經(jīng)驗(yàn)，重視聯(lián)系生活，結(jié)合科學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)，形象生動地提出情景，以使學(xué)生積極主動地參與其中，將已有的知識經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行遷移，解決當(dāng)下遇到的難題。有價值的真實(shí)情景一定是含有真實(shí)生活、真實(shí)情感的問題情景，能夠有效地激發(fā)學(xué)生的思考，情境中的問題更應(yīng)結(jié)合我們的教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行設(shè)定，合理操縱難易程度，并且針對低年級的年齡特點(diǎn)還應(yīng)重視問題描述的別致性和生動性。

“工程與技術(shù)〞領(lǐng)域的課堂，是需要學(xué)生基于遇到的問題進(jìn)行有目的的設(shè)計(jì)，而并非天馬行空，只是為了設(shè)計(jì)而設(shè)計(jì)。例如：在沒有明確設(shè)計(jì)主題的狀況下，學(xué)生在設(shè)計(jì)時可能會更加重視自己的喜好，如是否美觀美麗等，更多的是產(chǎn)品外觀的與眾不同，而忽視產(chǎn)品的功能需求。因此，在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)類課程領(lǐng)域的教學(xué)時，教師要創(chuàng)設(shè)真實(shí)情景，幫助學(xué)生明確設(shè)計(jì)的主題，把握設(shè)計(jì)的方向。

二、夯實(shí)相關(guān)概念，奠定設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

思維是人腦對客觀世界中的事物進(jìn)行的間接反應(yīng)，它必需建立在自己已有知識經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，缺少知識經(jīng)驗(yàn)這一基礎(chǔ)，工程設(shè)計(jì)同樣無法進(jìn)行。改版的科學(xué)課教材以大單元的組織形式浮現(xiàn)，表達(dá)了科學(xué)概念的連貫性和綜合性，不斷挖掘科學(xué)探究中的思維和認(rèn)知發(fā)展過程。技術(shù)與工程領(lǐng)域的教學(xué)內(nèi)容是以一定的科學(xué)概念為基點(diǎn)，通過技術(shù)設(shè)計(jì)、技術(shù)制作從而在教學(xué)活動中進(jìn)一步發(fā)展學(xué)生綜合運(yùn)用科學(xué)概念為目標(biāo)的教學(xué)活動。新科學(xué)課教材“工程與技術(shù)〞領(lǐng)域中設(shè)計(jì)類課程大多編排在單元學(xué)習(xí)的最終一課。此類課旨在通過對已學(xué)習(xí)內(nèi)容的融會貫穿，設(shè)置情景勉勵學(xué)生小組合作、動手制作，并且能夠根據(jù)科學(xué)原理的設(shè)計(jì)制作，形成一定的“產(chǎn)品〞。設(shè)計(jì)類課程要避免上成只動手不動腦的手工課，如何表達(dá)工程設(shè)計(jì)思維，學(xué)生首先要知道設(shè)計(jì)的原理，有目的地進(jìn)行設(shè)計(jì)，而不是單純地模仿制作。這就要求教師應(yīng)站在大單元視角下進(jìn)行備課，全局把握單元教學(xué)目標(biāo)，夯實(shí)必備相關(guān)科學(xué)概念，這樣才能為學(xué)生搭建思維腳手架，奠定設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。

三、優(yōu)化制作材料，提供設(shè)計(jì)保障

1.豐富制作材料，激發(fā)設(shè)計(jì)創(chuàng)意。技術(shù)與工程內(nèi)容的教學(xué)，材料是一個關(guān)鍵因素。教師要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容為學(xué)生準(zhǔn)備熟悉的、易于加工制作、成本低的豐富材料，并以“自助餐〞的形式設(shè)置材料自選區(qū)。這樣既給予學(xué)生按需選擇的余地，又激發(fā)了思維的靈活性。

2.分化制作材料，指引設(shè)計(jì)方向。學(xué)生只有對材料的結(jié)構(gòu)、性能了解透徹，才能發(fā)散思維，設(shè)計(jì)出具有創(chuàng)造性和實(shí)用性的產(chǎn)品。因此，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的知識水平和生活經(jīng)驗(yàn)分化制作材料，保障設(shè)計(jì)及制作的順利進(jìn)行。如一二年級限定材料范圍，給學(xué)生提供生活中最常見、特性熟悉、能夠操作的材料和工具，勉勵學(xué)生利用老師準(zhǔn)備的材料進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，這也有利于低年級學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立思考?；谝阎牧系脑O(shè)計(jì)，學(xué)生也有很大的想象空間，不僅可以最大限度地激發(fā)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新的摸索與嘗試，更能避免學(xué)生設(shè)計(jì)時“天馬行空〞，制作時“無從下手〞。中、高年級學(xué)生隨著科學(xué)知識的豐富和生活經(jīng)驗(yàn)的積累，教師要隨之拓充材料范圍，便于學(xué)生根據(jù)自己的設(shè)計(jì)去材料區(qū)選擇適合的材料，也可以勉勵學(xué)生自己準(zhǔn)備補(bǔ)充制作材料。

四、細(xì)化設(shè)計(jì)圖紙，了解設(shè)計(jì)流程

將想法變成設(shè)計(jì)圖紙，引導(dǎo)學(xué)生將頭腦中的思維模型通過圖畫模型顯現(xiàn)出來是制作產(chǎn)品很重要和關(guān)鍵的一步。對于中年級的學(xué)生，教師要指導(dǎo)學(xué)生細(xì)化設(shè)計(jì)圖紙，明確設(shè)計(jì)流程，使學(xué)生的設(shè)計(jì)具有指向性和目的性，提升學(xué)生思維的嚴(yán)密性。這樣避免學(xué)生只關(guān)注產(chǎn)品外觀而忽略細(xì)節(jié)的構(gòu)思。不僅要求學(xué)生畫出最初的產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)草圖，而且要配上簡單的文字說明，標(biāo)出每部分選用的制作材料、制作尺寸，最終列出整個制作過程中所需材料單、工具單。

五、拆分設(shè)計(jì)步驟，降低設(shè)計(jì)難度

由于低年級學(xué)生動手能力較差，思維發(fā)育尚不成熟，科學(xué)知識把握對比少，“技術(shù)與工程〞活動中假如讓學(xué)生進(jìn)行憑空的設(shè)計(jì)，直接拋給學(xué)生一個抽象的概念，讓他們進(jìn)行從無到有的設(shè)計(jì)，這對中低年級的學(xué)生來講都是有一定困難的，無法獨(dú)立完成從設(shè)計(jì)到制作整個流程。教師可以拆分設(shè)計(jì)步驟，降低設(shè)計(jì)難度，通過一系列有針對性的問題，引領(lǐng)學(xué)生在解決問題過程中完善產(chǎn)品，同時了解、體驗(yàn)設(shè)計(jì)流程，為今后自主進(jìn)行工程設(shè)計(jì)制作奠定基礎(chǔ)。

六、多元評價標(biāo)準(zhǔn)，提升設(shè)計(jì)品質(zhì)

改進(jìn)是工程技術(shù)中十分重要的環(huán)節(jié)，我們應(yīng)設(shè)計(jì)多元化的評價標(biāo)準(zhǔn)，并設(shè)計(jì)好相應(yīng)的評價量規(guī)，幫助學(xué)生了解自己設(shè)計(jì)的優(yōu)勢與不足，從而進(jìn)行更好的改進(jìn)，提升設(shè)計(jì)的品質(zhì)。同時在自我展示、相互評價過程中學(xué)會辯證地看問題，加強(qiáng)批判性思維能力。

1.在作品展示與交流的過程中，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自我反思評價。在產(chǎn)品展示與交流的過程中，我們要求學(xué)生：一要介紹作品的科學(xué)原理及特色;二要介紹自己在制作過程中遇到哪些困難，如何修改自己的設(shè)計(jì);三要介紹自己作品還有哪些需要提高和改進(jìn)的地方。在有限的課堂時間內(nèi)，學(xué)生的作品可能不夠完美，讓學(xué)生在交流展示中學(xué)會自我反思評價，在反思中促進(jìn)新的觀念的形成，產(chǎn)生新的靈感，這比作品本身的優(yōu)劣更值得關(guān)注，是學(xué)習(xí)的隱性成果之一。我們既要讓學(xué)生反思設(shè)計(jì)中所運(yùn)用知識的合理性，又要反思制作中解決問題的方法是否切實(shí)可行，引導(dǎo)學(xué)生思考如何著手下一步的解決方案，使產(chǎn)品不斷走向“完美〞。

2.將評價標(biāo)準(zhǔn)前置，用評價工具來導(dǎo)航設(shè)計(jì)。在教學(xué)中，需要教師根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容，建立和使用相應(yīng)的評價工具，這些評價工具將幫助學(xué)生更好地驗(yàn)證設(shè)計(jì)、評估設(shè)計(jì)以及修正設(shè)計(jì)。我們改變以往先有學(xué)生作品后出示評價標(biāo)準(zhǔn)的狀況，將評價標(biāo)準(zhǔn)前置，用評價工具來導(dǎo)航。評價不僅要關(guān)注作品本身，也要關(guān)注學(xué)習(xí)過程中學(xué)生的表現(xiàn)。包括：①“分工合作〞方面：小組分工是否明確，每個成員是否都能完成自己的任務(wù)。②“設(shè)計(jì)圖〞方面：學(xué)生是否能畫出清楚的設(shè)計(jì)示意圖，是否能在示意圖上標(biāo)出部件和部件高度、尺寸大小，需要的材料等。③“制作過程〞方面：學(xué)生或小組是否能夠依照設(shè)計(jì)流程進(jìn)行制作，在完成原始計(jì)劃同時注意細(xì)節(jié)。④“小組和分組互評記錄〞方面：是否分析確切和評價公允。

3.多樣化評價量規(guī)，調(diào)動學(xué)生參與工程設(shè)計(jì)的主動性。小學(xué)生好勝心強(qiáng)，都希望得到教師和同學(xué)的確定，這是他們學(xué)習(xí)的動力來源。所以，在教學(xué)中，我們的評價量規(guī)可從任務(wù)要求、設(shè)計(jì)、材料、制作、習(xí)慣等方面列出相應(yīng)的指標(biāo)，并為每個指標(biāo)在不同的測量等級（例如優(yōu)、良、合格）下加上描述性語句，低年級可用相應(yīng)笑臉或五角星的個數(shù)來表示，以反映出該等級的特征。這