文∣李臣之 余丽

“设计制作”是教育部《中小学综合实践活动课程指导纲要》四大指定活动方式之一，也是“原综合实践活动课程方案中劳动与技术教育、信息技术教育的整合，具有其独特的性质和价值”。[1]设计制作活动既能帮助学生缓解较长时间学科知识学习带来的烦闷，又可减少课业负担过重带来的压力，还可依托“做中学”培养学生动手操作能力，培育学生制作探究的兴趣以及创意思考能力。设计制作类主题活动设计，需要聚焦学生发展需求，落实课程纲要精神，做到因校制宜和因生制宜。本文以“百变投石机”活动设计为例，阐述设计制作类活动设计的基本要领，期望带给综合实践活动教师一些启示。

一、活动主题、活动背景与活动目标设计

确定活动主题是设计制作类活动设计的前提，而活动背景与活动目标设计则是设计制作类活动展开的首要步骤。

(一)活动主题

活动主题确定可以考虑两个来源：一是《中小学综合实践活动课程指导纲要》推介的主题，二是地方根据推荐主题立足本土实际而编写并通过审定的《综合实践活动》教学用书。由于课程实施是立足学校教育现实性，基于课程纲要的基本要求，对教材资源予以调适与创生的过程，因此，设计制作类活动主题设计也需要实施者立足自身学校实际，从活动主题“两个来源”中选择与学校实际最为接近的活动主题，或者基于两个来源对活动主题进行二次开发或适性转化。

由广东教育出版社出版的《广东省九年义务教育教学用书综合实践活动》，是根据2017年教育部《中小学综合实践活动课程指导纲要》编写的地方教材。其中有一些活动主题属于设计制作类，如“玩具总动员”“风筝飘飘”“生活中的桥”“电子报刊”“微生物的妙用”“家乡特产”等，同时也推荐了相应的活动小主题，如制作玩具、风筝的制作、制作桥梁模型、用文字处理软件制作电子小报、制作酸奶、动手制作家乡特产等。对于这些主题，学校可以结合自身条件直接选用，也可以按照教材中活动设计思路，变更设计制作的内容，结合当地生活实际，确定学生感兴趣又能够完成的设计制作类活动主题。受教材中“制作桥梁模型”等活动小主题的启发，我们在综合实践活动课程合作性行动研究过程中，考虑到深圳市社会发展追求创新，学校教育崇尚创新，学生喜欢创意等“现实性”，选择“百变投石机”作为设计制作活动主题。

(二)活动背景

确定了活动主题之后，紧接着就要设计主题活动，而交代活动背景更是主题活动设计绕不过去的环节。活动背景陈述到位，可以快速地调整学生的活动心向，引起学生参与活动的兴趣。在设计“百变投石机”活动时，需要站在学生立场，讲清楚活动的由来，使活动与学生的生活环境形成有机联系，让活动展开“水到渠成”，进而激发学生活动兴趣，提升学生参与活动的积极性。结合“百变投石机”活动的内容与特点，我们设计了如下活动背景。

成功的学习，往往要处理好课堂知识学习与课后动手操作学习的关系，以达到学以致用、创新创意学习的目的。为促进同学们对学科知识的理解，培养同学们的创新思维与动手能力，基于STEM与综合实践活动融合的课程理念，考虑到同学们的兴趣，我们特地设计了“创客空间”主题活动系列，“百变投石机”便是其中之一。大家要主动参与啊。我们将从投石机的新用途开始导入，期望同学们能自己设计与制作投石机，开展趣味游戏，丰富学习生活，缓解学习压力，真正将设计制作原理应用于自己的生活中。

(三)活动目标

交代活动背景之后，就需乘势而上表明活动目标。一般而言，设计制作活动具有创造性、实践操作性和跨学科性，良好的设计制作活动有助于培养学生的动手操作能力、创新精神和信息素养。但是，活动目标表述，仅仅停留在一般意义上的表述还不够，还需要进一步结合具体年段学生身心发展的特点。此次“百变投石机”活动为六年级学生量身定做，活动目标确定为以下四方面。

第一，在半小时内，能完成“投石机”的“用途、大小、结构、材料等”至少4个方面的需求调查；

第二，在20分钟内，运用“发散与聚合”的思维方式，对投石机进行创新设计，并画出至少1张草图；

第三，在半小时内，运用家里的生活用品，制作投石机，并用“列表法”分析数据，针对发现的问题进行调整与改进；

第四，能与家人开展1场投石机亲子活动，根据需求再次做微调查；整理出3分钟的成果记录与大家分享。

活动目标是设计与制作活动教育价值的具体转化。上述目标表述特别注意清晰性、可达成性、可测评性。一般而言，目标表述可以采用最简约的ABC模式，说明活动主体A、行为B、条件C。切忌大而空，将整个学段的目标套用到一个设计制作主题活动上。

二、活动过程设计

明确活动背景及活动目标后，最重要的工作就是设计一个大概的活动过程，包括若干活动环节。“百变投石机”活动过程主要由“情境导入—需求调查—明确任务—创意构思—动手制作—测试与优化”六个相互联系的活动环节构成，是一个有机的活动系统。

(一)情境导入

情境导入的目的是引起活动动机，激发学生活动参与的兴趣。情境导入的主要方法是创设活动情境，如：教师利用多媒体教学设施，结合新闻图片、影视、音乐等教学资源实施活动导入。在本次活动过程中，可以充分利用当前疫情适时导入。

新冠肺炎疫情的到来,让这个冬天变得格外漫长, 千千万万医务人员、党员干部,迅速投身于疫情最前线,涌现出了许多抗疫英雄及感人事迹。国家采取合理、有效的防控措施，让人们待在家中，尽可能不外出，家庭成为打赢疫情防控阻击战的最小单元和重要防线。但人们长期待在家中，生活变得单调乏味，无形中会产生焦虑与压力。同学们，你能不能设计一个趣味活动，让生活变得多彩起来？可能大家已经在家玩起了套圈圈、打乒乓球、学虫爬，还有的表演过“地道战打新冠”等，这些趣味活动带来不一样快乐。今天，我们一起设计一个更有趣味的活动。首先来认识一种古代战争利器——投石机，看看大家能不能让“投石机”玩出新花样。

情境导入，不仅可以缩短学生与教学内容、教师的认知距离，更有利于学生最佳情绪状态的形成，使学生成为真正的学习主体，让学生“做”有所获，不浪费一分一秒的宝贵学习时间。

(二)需求调查

为培养学生的创新思维，教师在活动设计中不应只是对投石机做简单的模仿，而应基于设计思维，将STEM理念融入综合实践活动。为此，教师可以引导学生开展需求调查。通常学生要以实地考察、问卷调查与访谈的活动方式，了解人们对项目的需求。这就需要学生学会观察、倾听、了解与协商，利用采访、讨论、对话等方法有效地收集自己想要的信息。在本次活动中教师可以对话的方式引导学生。

(1)哪些人在使用投石机？他们的需求有哪些？ 具体有哪些要求？

(2)投石机有哪些特征？制作投石机需要准备哪些材料？

(3)制作投石机需要怎样的场地？需要运用的关键原理是什么？

(4)完成投石机制作需要什么样的计划？重要的时间节点是什么呢？

教师为引导学生进行创意思考，可以展示投石机在古代战争电影或游戏中的视频，提出相关的探索性问题，如：我们在家制作投石机，能否做成古代投石机那么大？能否投石呢？我们的投石机应该是怎样的？

在教学中，教师可以引导学生应用“变一变”的创新技法，请学生通过改变投石机的用途、变一变材料和原理等方式，展开需求调查与分析，让学生根据需求，展开挑战性活动。

(1)设计需求调查的问题。引导学生提出投石机用途的创新，譬如：玩打奖品的游戏、投射糖果、抛毛球给小狗、玩打沙包游戏、发射羽毛球进行训练、趣味投篮赛等，未来可以拓展为社区服务活动。

(2)调查人们对投石机的需求。如安全性——注意投石的质量，注意其材质，不能太硬、易碎、太重等；再如比赛要求——根据场地的大小来设计其投掷长度。

(3)分析调查结果，提出结论。比如说要用家里常用的工具材料，投中的目标有多大，要安全、稳定、投得准。在分析中，让学生大胆地表述他们的结论，如在调查中我们发现多数家长认为项目安全性应排在第一。因此，最好投射乒乓球、纸球等质量较轻、不伤人的物品。部分家长认为应与知识相关联，尽可能自己设计。还有家长愿意与孩子一起进行这项亲子活动，需调查有多少家庭能提供2米的区域进行投射。投射的用途应多样化，材料的选择是筷子、铅笔、吸管、纸板等。让学生表述类似这些数据，可以让活动变得生动多样化起来，进而通过数据分析，决定投石车的材料与结构等。

(三)明确任务

通过调查了解需求后，教师在教学中要引导学生专注于数据或趋势，找出需要解决的问题。根据学生在调查与文献收集中获得相关的数据，设定标准，规定明确的任务，这些任务可以如下。

【任务一】教师引导学生思考：我们怎样做投石机呢？用什么结构？什么材料？能不能借鉴古人的智慧？

教师可以出示古代投石机，如人力、重力、扭力投石机，解释扭力投石机的原理是“物体(皮筋)发生弹性形变具有弹性势能，斜向上抛出后，势能转化为动能和重力势能”。引导学生思考：“家中有哪些物品容易发生弹性形变可用来做投石机的材料？”

【任务二】学生思考后可能会说出橡皮筋、弹簧、晾衣夹、飞羽夹等物品。让学生选取适合的物品做投石机的动力来源。

【任务三】教师出示古代人力投石机图，提问“投石机还应用到什么原理”。学生可能会说出杠杆原理，教师进一步请学生分析石头被投射出去的原因。

【任务四】引导学生得出结论。教师可以采用杠杆原理来引导学生投石机利用杆的摆动进行投石，杆摆动的动力来自橡皮筋或其他产生形变的物体，也可以来自人力或重力。

已有研究表明，任务的清晰性，是有效活动成功的关键因素。要想明确设计制作活动任务，首先要弄清楚学生的活动需求，之后是厘清任务。这两个部分相互关联。查明活动需求是厘清任务的前提，也是判定任务是否适合或匹配学生的关键。

(四)创意构思

开放式联想与想象，有助于创意构思。教师要引导学生从不同角度展开发散思维，展开天马行空式的构思专属的投石机，并画出创意草图。学生展示草图，教师如果发现学生主要采用“直接用手控制杆的释放”，让学生着重说明其用途、材料、支架结构、橡皮筋位置、支点位置、投石篮位置等。教师活动指导的重点与难点在于关注与引导学生思考下列问题。

(1)学生提出的哪些想法最有可行性？

(2)哪个想法最具有原创性？

(3)这其中有没有前人已经实践过了的想法？

(4)哪个想法最能解决问题？为什么？

(5)哪些想法最为相似，可以相互整合？

(6)这些想法有何趋势？

(7)画出你的作品草图，清晰地介绍作品的工作原理。

(8)绘制草图时用箭头、线条或其他标注，使其他人了解作品。

引导学生创意构思的过程，主要通过“发散”“筛选”“聚合与细化”，将发散的想法转化为一个具体翔实、条理清晰的规划过程，以此搭建的设计模型如图1所示。

图1

(五)动手制作

让学生真正投入任务是综合实践活动顺利展开最为关键的因素，因为让学生去解决某个复杂问题往往十分艰难。在实际动手制作过程中，很多棘手的问题往往会随着实践过程的延伸接踵而来。为了帮助学生更有效地完成作品，教师需要设计任务单，提供“投石机制作阅读指南”。如百变投石机1.0任务单：

百变投石机1.0任务单

● 要求：发射得又远又准

● 制作步骤：支架搭建→安装杠杆支点→安装橡皮筋→安装投石篮

● 在制作过程中大家发现了什么问题

按照任务单，教师指导学生运用常见物品动手制作“投石机”。可能有学生用筷子、晾衣夹、铅笔、纸板、吸管作为主要支架。在搭建支架时，可能有的同学操作很熟练，将支架设计制作成稳定的三角形，也可能有的同学制作成四边形支架，这时候教师要支持学生的想法，虽然学生的设想不太正确，但教师不能直接指出其错误，而是让其试错，让学生在调试中自己发现问题。因为创造没有捷径，有的学生面对巨大的挑战，会出现无所适从、挫败等情绪，面对这群不能正确应对的学生，教师就要发放“投石机制作阅读指南”，引导他们在模仿中学习与迁移。

在制作活动中，教师可以采用对话的方式引导学生，如引导学生运用杠杆原理，引导学生关注支点、橡皮筋与投石篮的位置，尽可能鼓励学生去做更多的尝试与创作。

在活动指导过程中，教师要鼓励每个学生进行独特的设计与制作，大胆应用一些科学与数学的原理，将作品制作得好上加好。同时，教师也不是完全地放手，而是要应用良好的结构化项目设计，从“创意构思”到运用“技术手段”，用有效的“学习卡”陪伴与帮助“做困生”，使他们能在模仿的基础上加以改进，从而能持之以恒地完成任务，即在活动中因材施教，帮助学生跳一跳摘到“苹果”，这是活动过程指导中的重点，也是难点。

(六)测试与优化

学生初步完成作品后，一般都会很兴奋地试运行，即测试。此时，教师指导的目标就变成了一种持续的微循环，即“优化设计—改良制作—测试”，要引导学生不断发现作品的优缺点，然后进行改进并制定百变投石机2.0任务单。

变投石机2.0任务单

学生通过各种方式分享测试过程，有的投石车摇摇晃晃地将小糖果投进了小桶，成功的喜悦会让学生开心到尖叫；也有的小组测试的结果让学生很失望。这个时候教师需引入批判性思维，运用“产品迭代”的概念进行教学。

● 初玩投石机，说一说感受并做出相应调整。

● 若在规定的起点，尝试将糖果投进指定区域，展示记录投射具体情况列表。

● 在测试过程中发现了什么问题？改变一个变量，做出优化尝试，并记录。

● 如增加橡皮筋数量、改变支点位置、改变杠杆的长度、改变结构等。

● 探究投射的距离与弹力大小的关系，运用数据来说明。

● 探究投射的精准度与什么因素有关，你是如何进行调整的？

教师在测试中要肯定学生原创作品，肯定学生为此所投入的时间、精力、发现的问题以及可能的创新，给学生充分的鼓励。同时强调，所有伟大的产品都要经过多次迭代才能最终成功。之后，进入作品2.0的微循环设计制作中。10分钟后，再请学生展示2.0作品。

学生展示2.0作品时一般会出现较大的改动，可让他们在展示时分享在调测过程中的发现与改良。如：用木棍制作的支架为四边形结构设计不稳定，应改为加入木棍使其成为稳定的三角形结构；用三根铅笔聚成一个支架的设计，投射极不稳定，需要在两支铅笔间多加一支铅笔，做成稳定的三角形结构。

学生用列表法可以得出一些结论，如：用力大，橡皮筋伸长的长度长，弹力就大，投射的距离就远。通过改变用力的大小、支点的位置、杠杆的长度、橡皮筋缠绕的圈数等方法，都可以改变投射的距离。

在测试优化与总结环节，教师关注的不应该是更准确地做出一个精准投射的“投石机”，而是在不断地引导学生自己改进投石机的结构性能。教师要引导学生选择变量，大胆验证，注意及时给学生反馈，尽可能想办法让学生下一次做得更好。在测试环节中，也要让学生动脑思考，手脑并用，真正开展探究性学习。

三、分享评价与活动拓展

设计制作类活动的特殊性决定了它不能采取传统评价方式。在“百变投石机”活动评价过程中，建议教师采用多元动态评价方式。根据项目流程设计关键点(如方案设计、原型构建、数据展示、团队创新等)，着眼于学生差异与思维流向，如：同伴们是怎样想的？怎样做的？为什么这样做？他们在应对问题时，是如何进行决策的？是否为小组做出贡献？是否在过程中能补充、修正对知识的理解？能否将全班讨论与教师点拨有机结合？面对新问题、新想法是如何决策的？从而运用同伴之间交流、见解交互作用，让学生独特的见解得以显现，潜移默化地获得影响学生的知识建构，形成激励学生学习与发展的场域。

在活动展示过程中，学生可能玩起了投石比赛，也可能有学生为了探究投石最高点与抛物距离的关系以理解抛物线的运行轨迹，而将加长的力臂制作成两个投石篮，玩出新花样。

表1 设计制作活动评价表

评价活动结束后，教师可以建议学生进一步拓展活动。如：请学生观察投石机作品，发现它们都是用手控制释放，此时教师要引导学生仔细观察扭力投石机，引导学生进一步解决这个问题。再比如，教师肯定学生制作投石机的意义与价值，提出：“这样有趣的活动以后能不能在社区里推广呢？如果可以，又如何跟社区服务中心进行有效沟通呢？应该设计怎样的投石机开展活动？”期望学生让“百变投石机”走进社区，让这个有意义的活动增进更多的人的交流。

百变投石机主题活动设计，之所以能引起学生的学习兴趣，有以下几方面的原因：经过长时间学科知识学习，学生容易身心疲惫，制作活动可以起到很好的调节作用；制作活动本身对于缺乏外出活动条件的学生而言，就是一种实践活动方式；活动内容设计考虑学生的年龄特征，有助于发展学生多方面的能力；更为重要的是，当设计制作活动自身的课程特性被设计出来，与学生创意物化的兴趣结合，能帮助学生自觉地活动。自由、自觉地活动，是学生学习的理想选择。