靈活運用教學策略提高學生工程設(shè)計能力

本文格式為Word版，下載可任意編輯——靈活運用教學策略，提高學生工程設(shè)計能力程鵬

教育部2022版《義務(wù)教育小學科學課程標準》里，小學科學教學內(nèi)容除了原有的物質(zhì)科學領(lǐng)域、生命科學領(lǐng)域、地球與宇宙科學領(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)域的學習重在啟發(fā)學生綜合所學知識，實現(xiàn)各學科之間知識的融會貫穿，對發(fā)現(xiàn)的問題尋求解決途徑，進行實踐操作，通過親自動手做來解決問題。工程的關(guān)鍵是設(shè)計，設(shè)計是工程活動的前提和靈魂，具有目標性、制約性、繁雜性及不確定性等特點。學生在根據(jù)具體任務(wù)進行設(shè)計時，不僅要綜合運用到前面所學的知識，而且要綜合考慮可利用的條件和制約的因素。所做的設(shè)計要用口述、畫圖等方法表達出來，并能夠?qū)⒆约汉唵蔚膭?chuàng)意轉(zhuǎn)化為模型或?qū)嵨?，在不斷完善的過程中，完成相關(guān)任務(wù)。因此，工程設(shè)計對于小學階段的學生而言具有一定的挑戰(zhàn)性，需要長時間、循序漸進地學習與練習才能把握其中的原理與方法。在這樣的過程中，綜合運用所學知識的能力、思維能力、創(chuàng)新能力、實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，靈活運用多種教學策略幫助學生把握工程設(shè)計的步驟與方法，不斷提高學生的工程設(shè)計能力。

一、創(chuàng)設(shè)真實情景，明確設(shè)計主題

所謂真實情景，是指創(chuàng)設(shè)的情景要基于學生的身心特征和已有經(jīng)驗，重視聯(lián)系生活，結(jié)合科學學科的特點，形象生動地提出情景，以使學生積極主動地參與其中，將已有的知識經(jīng)驗進行遷移，解決當下遇到的難題。有價值的真實情景一定是含有真實生活、真實情感的問題情景，能夠有效地激發(fā)學生的思考，情境中的問題更應(yīng)結(jié)合我們的教學目標進行設(shè)定，合理操縱難易程度，并且針對低年級的年齡特點還應(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，是需要學生基于遇到的問題進行有目的的設(shè)計，而并非天馬行空，只是為了設(shè)計而設(shè)計。例如：在沒有明確設(shè)計主題的狀況下，學生在設(shè)計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，在進行工程設(shè)計類課程領(lǐng)域的教學時，教師要創(chuàng)設(shè)真實情景，幫助學生明確設(shè)計的主題，把握設(shè)計的方向。

二、夯實相關(guān)概念，奠定設(shè)計基礎(chǔ)

思維是人腦對客觀世界中的事物進行的間接反應(yīng)，它必需建立在自己已有知識經(jīng)驗基礎(chǔ)上，缺少知識經(jīng)驗這一基礎(chǔ)，工程設(shè)計同樣無法進行。改版的科學課教材以大單元的組織形式浮現(xiàn)，表達了科學概念的連貫性和綜合性，不斷挖掘科學探究中的思維和認知發(fā)展過程。技術(shù)與工程領(lǐng)域的教學內(nèi)容是以一定的科學概念為基點，通過技術(shù)設(shè)計、技術(shù)制作從而在教學活動中進一步發(fā)展學生綜合運用科學概念為目標的教學活動。新科學課教材“工程與技術(shù)〞領(lǐng)域中設(shè)計類課程大多編排在單元學習的最終一課。此類課旨在通過對已學習內(nèi)容的融會貫穿，設(shè)置情景勉勵學生小組合作、動手制作，并且能夠根據(jù)科學原理的設(shè)計制作，形成一定的“產(chǎn)品〞。設(shè)計類課程要避免上成只動手不動腦的手工課，如何表達工程設(shè)計思維，學生首先要知道設(shè)計的原理，有目的地進行設(shè)計，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行備課，全局把握單元教學目標，夯實必備相關(guān)科學概念，這樣才能為學生搭建思維腳手架，奠定設(shè)計的基礎(chǔ)。

三、優(yōu)化制作材料，提供設(shè)計保障

1.豐富制作材料，激發(fā)設(shè)計創(chuàng)意。技術(shù)與工程內(nèi)容的教學，材料是一個關(guān)鍵因素。教師要根據(jù)教學內(nèi)容為學生準備熟悉的、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)計方向。學生只有對材料的結(jié)構(gòu)、性能了解透徹，才能發(fā)散思維，設(shè)計出具有創(chuàng)造性和實用性的產(chǎn)品。因此，教師應(yīng)根據(jù)學生的知識水平和生活經(jīng)驗分化制作材料，保障設(shè)計及制作的順利進行。如一二年級限定材料范圍，給學生提供生活中最常見、特性熟悉、能夠操作的材料和工具，勉勵學生利用老師準備的材料進行創(chuàng)新設(shè)計，這也有利于低年級學生進行獨立思考?；谝阎牧系脑O(shè)計，學生也有很大的想象空間，不僅可以最大限度地激發(fā)學生進行創(chuàng)新的摸索與嘗試，更能避免學生設(shè)計時“天馬行空〞，制作時“無從下手〞。中、高年級學生隨著科學知識的豐富和生活經(jīng)驗的積累，教師要隨之拓充材料范圍，便于學生根據(jù)自己的設(shè)計去材料區(qū)選擇適合的材料，也可以勉勵學生自己準備補充制作材料。

四、細化設(shè)計圖紙，了解設(shè)計流程

將想法變成設(shè)計圖紙，引導學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。對于中年級的學生，教師要指導學生細化設(shè)計圖紙，明確設(shè)計流程，使學生的設(shè)計具有指向性和目的性，提升學生思維的嚴密性。這樣避免學生只關(guān)注產(chǎn)品外觀而忽略細節(jié)的構(gòu)思。不僅要求學生畫出最初的產(chǎn)品外觀設(shè)計草圖，而且要配上簡單的文字說明，標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)計步驟，降低設(shè)計難度

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

六、多元評價標準，提升設(shè)計品質(zhì)

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

1.在作品展示與交流的過程中，引導學生進行自我反思評價。在產(chǎn)品展示與交流的過程中，我們要求學生：一要介紹作品的科學原理及特色;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;三要介紹自己作品還有哪些需要提高和改進的地方。在有限的課堂時間內(nèi)，學生的作品可能不夠完美，讓學生在交流展示中學會自我反思評價，在反思中促進新的觀念的形成，產(chǎn)生新的靈感，這比作品本身的優(yōu)劣更值得關(guān)注，是學習的隱性成果之一。我們既要讓學生反思設(shè)計中所運用知識的合理性，又要反思制作中解決問題的方法是否切實可行，引導學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.將評價標準前置，用評價工具來導航設(shè)計。在教學中，需要教師根據(jù)不同的教學內(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生更好地驗證設(shè)計、評估設(shè)計以及修正設(shè)計。我們改變以往先有學生作品后出示評價標準的狀況，將評價標準前置，用評價工具來導航。評價不僅要關(guān)注作品本身，也要關(guān)注學習過程中學生的表現(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)計圖〞方面：學生是否能畫出清楚的設(shè)計示意圖，是否能在示意圖上標出部件和部件高度、尺寸大小，需要的材料等。③“制作過程〞方面：學生或小組是否能夠依照設(shè)計流程進行制作，在完成原始計劃同時注意細節(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)動學生參與工程設(shè)計的主動性。小學生好勝心強，都希望得到教師和同學的確定，這是他們學習的動力來源。所以，在教學中，我們的評價量規(guī)可從任務(wù)要求、設(shè)計、材料、制作、習慣等方面列出相應(yīng)的指標，并為每個指標在不同的測量等級（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