让学生领略工程与技术之美
让学生领略工程与技术之美 《为“房间”点亮两个小电珠》是在大象版《科学》教 材三下第五单元《电与我们的生活》教学基础上设计的一节 实践课。有关本课的研究，我们早在2012 年就开始了。一路走 来，我们对本课进行了多次改变，教具也进行了多次更新换 代：从第一代在实验桌上实验操作，到第二代便于展示交流 的“自制电学实验盒”，再到第三代能够为学生创造更多自 主实验空间的“折叠小白板套装”，这些更新和改变，都是 为了能给学生带来更好的学习体验，带领他们进行科学探究 和概念建构。但略感遗憾的是，我们的努力与我们期望达成 的教学目标仍有一定的距离。
直到有一天，我们接触到小学科学课程标准修订的征求 意见稿，发现里面增加了“技术与工程”领域，这让我们茅 塞顿开，使我们产生了将《电与我们的生活》单元的科学探 究与“技术与工程”教育相结合的研究欲望。
于是，我们尝试将技术与工程教育和创新精神带入课堂， 帮助学生初步认识工程与技术，领略技术与工程之美。为此， 我们开始了相关方面的学习。通过学习我们发现，一项技术 或产品的问世，至少要经历需求、设计、制作、评估等几个 基本工程设计步骤。那么，怎样在教学流程中体现这些步骤 呢？ 我们的初步设想是：首先，为学生设计、提供一个能够模拟真实房间的纸房子；
然后布置一个学习任务，即为纸房 子安装电路，并点亮两个小电珠。以这一任务作为驱动，看 起来可以顺理成章地展开教学环节了。可是，教师的想法很 好，学生是否有这个需求呢？为此，我们进行了教学前测。
对前测结果进行分析，我们发现，大部分学生认为利用闭合 回路是能够点亮两个甚至更多个小电珠的，所有学生对“为 纸房子安装电路并点亮两个小电珠”这一任务非常感兴趣。
学生的反馈很理想，但他们所具备的能力能否完成这个 任务呢？ 我们的分析是：通过之前积累，学生已经知道了闭合回 路、电路图等概念，能够独立使用剥线钳等工具，能够用语 言及电路图来表达自己的想法，对电学内容的学习非常感兴 趣。几经思考之后，我们对本课设定了以下教学目标：
能够知道点亮两个小电珠是有不同方法的，且各种方法 是有不同功能的，能够了解到原理设计和施工设计是有区别 的；
在分析需求、作品设计等能力上得到一定提升，并有机 会展示自我的创造能力；
能够开始对有关工程的学习产生兴 趣，对工程师的职业特点有所了解，进而产生倾慕之情。
在“为纸房子点亮两个小电珠”的任务驱动下，完成电 路的设计、安装与评估，是本课的教学重点。完成从原理设 计到施工设计的具象化转变，是本课教学中学生学习的难点。
为了能够突出重点、突破难点，我们采取任务驱动法展开教学，需要做好以下技术准备：
本课将主要围绕以下五个环节展开，分别是任务的需求 分析、施工图设计、作品制作、评估交流和课堂延伸。
一、需求分析——聚焦话题，分析需求，完成原理图设 计 教学中，首先为学生布置“为纸房子安装电路，并点亮 两个小电珠”的任务，随后引导他们分析任务，要求学生能 以电路图的方式描述想法，并展开交流。对学生设计的电路 图进行分析，发现他们的想法主要集中在三个方向：
在一个闭合回路中，用一个开关控制两个小电珠；
在一个闭合回路中，用两个开关分别控制两个小电珠；
利用两个闭合回路和两个开关，分别控制两个小电珠。
二、安装图设计——完成从原理设计到施工设计的转变 这一环节是教学难点，为了帮助学生成功突破，我们将 本环节分成了四个步骤。
向学生介绍纸房子的构造，帮助他们了解施工环境；
演示如何画安装图；
出示画安装图时的注意事项：按电路图描述安装图，要 事先考虑到安装者和使用者的安全和方便；
引导学生绘制；
各小组完成安装图后展示交流，引起其他小组更多的思考。
安装图中，如果学生没有把开关或小电珠的位置设计得很合理，教师会选择置身事外、不去干扰。我们希望学生能 够先按照自己的想法走下去，然后再通过后续一系列的不断 自我完善过程，逐渐反思，认识到该如何将原理图转变为施 工图。
三、作品制作——形成工程与技术问题需要综合考虑到 安全、方便等多方面因素 这一环节，我们通过幻灯片提示学生注意：
按安装图来安装电路，如有修改请标注出来。
要完成基本任务要求。
要事先考虑到安装者和使用者的安全和方便。
大部分小组都能做到按图安装电路，但也有例外。如有 个小组，在他们最初设计的安装图中，开关位置设计在天花 板上，安装中他们突然意识到了这个缺陷，立即进行了修改。
在学生出现这一问题后，教师追问：这个缺陷是因为没有做 好之前哪个环节导致的？学生马上回答：是因为将电路图变 成安装图时太马虎了，没考虑到“使用方便”这一点。由此 可见，学生已经逐步意识到，安装图设计是非常重要的，逐 渐学会了如何将原理设计转变为施工设计。这个现象恰恰说 明，教师之前置身事外，由学生进行自我反思和完善的做法， 是有必要的。对于现实生活中的工程师而言，这样的场景也许不会出 现，但对于“学做工程”的学生来说，这样的缺陷和反思是 极具价值的。
四、评估交流——体验成功和乐趣，认识值得改进之处 本环节的实施分为两步：
第一步，围绕是否成功点亮两个小电珠这一基本任务展 开初次评估。
第二步，在对各组作品进行更细致地观察后，围绕是否 做到“安全”和“方便”进行再次评估。
需要说明的是，在实际生活中的工程问题解决中，是有 明确的“产品评估”这一工作流程的，但对于学生来说，引 导他们进行评估是融合于多个教学环节中的。
在这一环节中，整节课达到了最高潮，学生发言非常积 极，有的说：“这组的开关位置安排特别合理，一门就能摸 到，使用起来比我们这个要方便！”有的说：“这组导线布 置很工整，不像我们组这样耷拉着，使用起来会更安全！” 还有的说：“这组电路构思真巧妙，果然实现了两个小电珠 被分别控制的目的，用起来一定能省电！” 五、课堂延伸——反思收获，领略工程与技术之美教师 引导学生对本次探究活动进行反思交流，学生的发言同样很 精彩！ 比如，他们有的说：小组合作实在太重要了，我们之所以能够第一个完成任务，就是因为大家分工明确，每个人都 很努力！有的说：虽然我们是最后一个完成的，但我觉得我 们也挺棒的，一直没有放弃，所以才能赶在老师布置的工期 之前完成任务！还有的说：原来我们想在一个闭合回路中分 别控制两个小电珠的设想是有问题的，只能在两个闭合回路 中才行，因为总有一个开关会失效。
在学生的精彩发言后，课堂进入小结提升阶段，教师会 适时提醒，作为一名伟大的工程师，除了要考虑到我们今天 所面对的这些问题外，还有很多问题要考虑，比如是否做到 了节省材料、绿色节能环保等。此时，学生们纷纷露出了恍 然顿悟的神情。
教师的提醒不但帮助学生保留住心中想要再次改进作 品的“种子”，而且能够很好地激发他们对工程与技术内容 的学习兴趣，从而有更多机会去领略工程与技术之美。
回顾本课，学生经历了五大教学环节，有关作品的设计、 制作和评估环节，并不是线性发展的，是交叉出现的。学生 随时可能会在某个环节中发现一个之前并未注意到的问题， 由此引发新一轮的再次设计、再次制作和再次评估，如此反 复下去。
这样的教学，能够将“技术与工程”教育较好地引入课 堂，形成一种新的教学思路。这种思路不但能够帮助学生体 会到“制作”的成功和乐趣，而且还能帮助他们认识到解决 工程与技术问题需要综合考虑多方面因素。本课也有一些遗憾。我们希望在今后有关工程与技术领 域的教学尝试中，能够有意识地引导学生展开对各方意见的 多角度论证。当他们据理力争，成功说服对方，或者因为采 纳别人意见而变得更加完善时，他们对工程与技术之美的领 悟，一定会更加妙不可言！ 北京市朝阳区垂杨柳中心小学