龚雪丽

《义务教育小学科学课程标准》（下文简称《课程标准》）新增了技术与工程领域，这个领域的内容学习需要学生有一定的动手能力和创新思维，能够综合运用多种知识解决问题。低年级学生刚接触科学课，在科学知识、动手能力、创新思维等方面比较弱，因此，技术与工程领域的教学是一个难点。下面以《制作指南针》一课为例，介绍我对低年级技术与工程领域教学的一些探索。

分析教材内容，明确教学目标

《制作指南针》是人教鄂教版小学《科学》一年级下册第四单元《制作指南针》的第2课。本单元一共设计了3课，分别是第10课《认识指南针》，第11课《制作指南针》，第12课《设计与改进》。

本课内容对应《课程标准》第18个大概念：工程技术的关键是设计，工程是运用科学和技术解决实际问题和制造产品的活动。本课对应的学习目标是：能够利用提供的材料和工具，通过口述、图示等方式表达自己的设计与想法，并完成任务。

本单元3课内容相辅相成，逐层递进，概念关系图如图1。

根据以上对教材的分析和对《课程标准》的理解，结合一年级学生的认知特点，我设计了本课的教学目标：

1.能综合所学知识，根据自己的想法，选择适当的材料和工具。

2.能用口述、画图等方式表达自己的想法与设计。

3.能用水浮法或悬吊法完成简易指南针的制作任务。

按照问题解决模式设计教学

技术与工程领域的学习，主要运用的是工程思维方式。工程思维是工程实践中形成的思维，其核心是问题解决能力，需要综合运用各种知识和技术解决问题，强调设计、实践和建造的作用。为了体现技术与工程领域的特点，《制作指南针》一课按照问题解决模式设计教学，让学生亲历“提出问题，明确任务—准备材料和工具—根据材料进行设计—根据设计动手制作—展示与评议—改进作品”的过程（主要教学流程如图2）。

按照问题解决模式教学时，总的原则是学生先尝试，教师后指导。当学生在设计与制作过程中遇到问题时，给他们留出独立思考的时间，当他们确实感到困难时，教师再给予适当指导，确保他们的设计与制作活动能够顺利进行。

依据学生的认知特点搭建脚手架

在实际教学中，教师要考虑学生专注力不能持久、抽象思维能力和动手能力弱的特点设置教学情境，搭建一定的脚手架，帮助学生聚焦任务，降低学习难度。

1.设计真实的问题情境，帮助学生明确任务

首先，设计一个野外考察的生活情境：为了确保野外考察不迷失方向，需要制作一个指南针。然后，引导学生回忆他们见过的指南针，再结合指南针的图片认识指南针的结构。在此基础上，思考如何制作一个简易指南针。真实的问题情境可以激发学生的学习动机。通过对问题的分析，让学生明确任务——制作简易指南针。任务的基本要求是：制作的指南针能够指示南北方向;具有稳定的结构;方便携带和使用。

2.针对具体材料设计指南针

低年级学生的抽象思维能力弱，离开具体的材料进行设计，往往導致设计和制作脱节，制作任务无法落到实处。为了降低设计的难度，教学中，我给学生提供了丰富的制作指南针的材料，方便他们选择、设计和制作。在学生设计指南针时，利用投影仪播放各种各样的指南针的图片，引导他们发散思维，进行设计。这样，利用具体的材料并结合指南针的图片进行引导，将抽象的绘制设计图变成具体的根据材料进行设计的活动，鼓励学生可以用不同的方式完成自己的设计。

3.提供必要的技术辅导

在制作指南针的过程中，磁针的磁化、指南针支架的制作需要较强的动手能力，这对低年级学生来说有一定难度。磁化技术需要教师手把手地辅导学生，让缝衣针沿着一定的方向摩擦磁铁（如图3）。在用悬吊法制作指南针的时候，需要学生把细线的一端系在缝衣针上，一端固定在支架上，这看似简单的事情，对于一年级学生来说却是个难题。系扣技术虽然不是本课研究的重点，但是制作指南针的过程中会用到它。因此，我设计了免系扣的细线（如图4）：细线的一端穿上泡沫球，学生可以把针直接插在小球上，另一端留下活扣，拉动线头就可以使线绳收紧。总之，在设计和制作过程中，学生遇到一些制约他们操作的技术问题，需要教师给予指导或帮助，为他们的设计和制作奠定基础。

图3  磁化方法

图4  免系扣的细线

渗透培养工程思维

对于低年级学生来说，他们对工程项目往往缺乏完整的认识，教师可以在设计和制作中的一些环节渗透培养工程思维。设计是工程的关键，在设计环节可以渗透培养解决问题的思维。学生完成磁针制作后，需要他们开动脑筋，想办法设计一个可以让磁针灵活转动的支架。支架制作得不好会导致指针倾斜、不平衡，支架过大不易携带。在设计和制作支架环节，我没有直接告诉学生如何制作，而是给他们创造更多解决问题的机会，让他们一边动手做，一边动脑思考，在必要的时候予以点拨。

在材料的选择环节，要引导学生节约材料，合理使用材料，做到不浪费、降低“成本”。对于测试发现的问题，如磁针不能自由转动、水浮法容易洒水、悬吊法中指针保持静止需要的时间太久等，改进时都让学生针对性地开动脑筋去解决。通过这些环节的教学，将解决问题、工程中材料使用的成本和使用效益等工程思维要素蕴含其中，潜移默化地培养学生的工程思维和工程意识。

创造开放的空间，培养学生的创新思维

技术与工程领域不同于传统的手工和技术，问题的解决没有固定的答案和模式，需要学生创造性地解决问题。低年级学生虽然不同于成人那样的创新思维，但他们的思维方式很少受到一些固化的思维模式约束，具有天然的创新性。在教学中，我紧紧抓住低年级学生创新思维的特点，创造开放性的空间，让他们的思维得到充分发展。

1.不让材料限制学生的思维

设计本课初期，我尝试用铁钉、超轻黏土、子母扣、纸杯等材料制作指南针，通过教学发现这些材料虽然能成功地制作指南针，但是给定的材料也限制了学生的思维。为了发展学生的创造性，在后面的教学中，我给他们提供了更广阔的自由选择材料的空间，鼓励他们从身边的废弃材料中选择一些材料进行制作。为了避免学生自主选择材料的无效性，我让他们对自己的材料进行筛选，经过筛选留下塑料碗、杯子、泡沫球、带球线、吹塑纸、吸管、筷子等常见材料，并规定只能在这些材料中选择几种。

经过筛选，材料得到了精简，但是这并不意味着限制了学生的思维，这些材料如何组合和利用，也需要深度思考。在材料使用上，我鼓励学生用不同的方式组合各种材料，用尽可能多的方法设计制作指南针。学生用简单的几种材料（如图5），通过不同的组合，制作了各种各样具有个性的指南针（如图6）。

图5  制作指南针的材料

2.激发学生的创新潜能

知识是创新的源泉。知识面越广的人，各种知识相互融合，越容易进行发明创造。位置与方向、磁铁的性质、指南针的结构、指南针的使用方法、古代指南针的发明与发展，这些都是与本课相关的科学知识。在本课教学中，我引导学生联系以前学习的知识，鼓励他们阅读有关指南针的科普知识。我也适时介绍有关的科学史知识，扩大学生的知识面，打开他们的思维，激发他们的创造潜能。这样，在设计中，学生的思维更加活跃，制作的指南針也更加多样。

分享交流、测试、评议、改进这些环节，都是生生思维碰撞的过程。教学中，我给学生营造宽松、自由的氛围，鼓励他们大胆地表达自己的想法，要求他们在其他同学发言时要学会倾听。同伴好的创意可以借鉴，同伴好的改进建议应该采纳，同伴遇到的难题可以一起想办法解决。生生互动，思维碰撞，让大家在一个社会学习群体中学习，通过相互启发和借鉴，更加有利于学生创新思维的培养。

3.给学生留下更多的思维空间

低年级学生动手能力差，系扣这样简单的操作，他们都需要花费很长的时间。为了在课堂上减少过多的操作时间，课前，我对学生进行训练，让他们练习连接物体的方法，练习使用剪刀和用绳子系扣。经过这样的练习，学生在课堂上的制作活动就节约了一些时间。

此外，低年级学生认字少，书写速度慢，我鼓励他们用画图、简笔画的方式表达自己的设计。在选择材料时，让学生在材料单下面打钩，减少书写时间。在设计方面，还可以让学生用口述的方式表达自己的设计，分享自己的设计。这样减少了一些无谓的动手时间，学生就有更多的时间去思考。

技术与工程领域是一个新的教学领域，有很多教学问题还需要广大的科学教师一起去探索和研究。通过教学实践和探索，我认为在低年级技术与工程领域的教学，要结合这个年龄段学生的认知特点和动手能力，要深入分析教材，找到合适的研究主题，要创设合适的生活情境激发学生的兴趣，在各个教学环节多给学生一些引导和帮助，切实给他们创设足够的思维空间，这样才能更好地培养他们的工程思维和创新能力，进而提升他们的科学素养。