姚春玲　吴莉荣

【编者按】技术与工程的实践是培养学生学习兴趣和创造能力的重要抓手，其地位在《义务教育科学课程标准（2022年版）》（以下简称《课程标准》）中得到了强化。课标明确提出把学生的技术与工程实践能力培养渗透在教学中。在课标中，“技术与工程实践”的字眼一共出现了17处。基于以上论述可知，我们应当重视技术与工程实践的相关教学。那么，如何进行技术与工程实践的相关教学，真正在实践活动中提升学生的科学素养？本专辑的两篇文章，论述了技术与工程领域内的教学要点，或可带给我们一些启发。

【摘 要】在小学科学教学中，“技术与工程”是非常重要的课程内容，可以让学生的创新思维及探究实践能力等得到充分的发展，深度地培养学生的科学素养。小学科学教师在思想上需要提高对“技术与工程”领域的重视，坚持理论与实践相结合的原则，坚持运用多种教学策略，促进学生科学素养的发展和提升。

【关键词】小学科学 技术与工程 教学策略

科学教育要培养学生的核心素养，主要是指学生在学习科学课程的过程中要逐步形成适应个人终身发展和社会发展所需要的正确价值观、必备品格和关键能力，是科学课程育人价值的集中体现。科学教育是培养学生创新思维和解决问题能力的关键领域之一。在小学阶段，科学教育不仅要注重知识的传授，更要培养学生的实践操作和工程思维。近年来，技术与工程领域的教学实践逐渐受到广泛关注。本文将对小学科学教學中“技术与工程”领域的实践研究进行探讨，旨在为教师提供有益的指导和启示。

一、技术与工程在小学科学教学中的地位

《课程标准》中第12个核心概念“技术、工程与社会”和第13个核心概念“工程设计与物化”，从实践、方法和探究这三个角度对技术与工程领域的内容进行设计安排，引导学生通过具体的实践活动认识技术与工程的特点及其对社会的影响，从可持续发展的角度认识科学、技术、工程、社会的关系，形成关于四者间相互联系的整体观念。可见，技术与工程是科学教育中的一个重要领域，具有丰富独特的育人价值。

首先，技术与工程能陶冶学生的劳动情操，培养其工匠精神。学生在本领域内容的学习中可以通过精益求精的设计，精雕细琢的模型、器件或实验装置制作，培养出专注负责、执着探索、追求卓越的匠心。

其次，技术与工程能促进学生掌握程序性和规范性的知识，发展其创造能力。技术与工程可以将科学知识应用于实际生活中。学生常常需要按照一定的顺序和步骤，运用各种材料和工具进行实际操作，制作实际的产品或解决实际问题。这一过程中，学生可以将所学过的理论与实践相结合，不仅有利于理解抽象的科学原理如何转化为实际的生产技术，还能培养自己的创新思维，增强解决实际问题的综合能力。

再次，技术与工程能锻炼学生的批判性思维能力，有利于学生跨越具体的学科知识，对科学、技术、工程、社会进行整体认识。在技术与工程的设计中，学生常常需要考虑性价比、可靠性、科学指标等要求，基于此再对方案进行筛选，有依据地作出判断和选择。学生参与这样的过程，能发展他们的批判性思维能力。

二、小学科学“技术与工程”领域教学实践中的教学策略

1.设计思维的培养。

《课程标准》强调，要让学生经历科学研究以及技术与工程实践的过程。在探究实践目标中，《课程标准》要求学生“掌握常见工具的使用方法；能拆开简单产品并复原，制作某种产品的简化实物模型并反映其中的部分科学原理；能发现作品的不足并进行改进。初步具有参与技术与工程实践的意识及使用常见工具的技能”。设计思维是“技术与工程”领域教学的核心。在教学实践中，教师可以通过引导学生进行设计活动来培养他们的设计思维。

在进行中华优秀传统文化融入科学学科实践活动课题研究时，我们在三年级开展了一项制作二十四节气转盘的活动。在这项活动里，教师采用循序引导的方法，富有章法地培养了学生的设计思维。首先，教师出示提前为每个小组准备好的五套模板：最小的空白圆形纸板、四等分的圆形纸板、十二等分的圆形纸板、二十四等分的圆形纸板、最大的圆形空白纸板，这些纸板均需在圆心处打好孔的标记；另外还需要一个工字钉，用于扎圆心处的孔。小组自备的是：一张卡纸、一个两脚钉、一套彩铅或者浅色马克笔。

接下来，教师提问学生：“二十四节气在转盘图里是怎样分布的？为什么要分四等分、十二等分、二十四等分圆形的纸板？这些等分怎样制作出来？”通过师生交流，学生认识到：在转盘图里二十四节气分布在360°的一个圆周里面，严格区分每15°代表一个节气，每90°代表一个季节；四等分代表四个季节，四个等分是通过画出两条相互垂直的直径确定出来的；十二等分代表十二个月份，每个月份有两个节气，分布在30°的圆周里，可以用量角器确定十二等分在圆周上的位置；二十四等分代表二十四个节气，可以在十二等分的基础上平均分就能得到二十四等分。

做好以上这些准备后，教师就可以引导学生进入设计环节了。教师提问：“在最小和最大的空白圆形纸板上可以分别设计一些什么内容呢？”经过讨论交流后，每位学生能够明确：在最小空白圆纸板上可以书写二十四节气歌；在最大空白圆纸板上可以进行书写和绘画，内容可以在二十四节气与物候、二十四节气与诗歌、二十四节气与民俗、二十四节气与美食中选择；在设计绘画时要符合事实，内容要与节气或者季节相互对应，四季或节气要与月份相对应，不同季节及对应的月份要用不同的颜色区分开来。

学生在经历讨论协商、确定方案、分工合作、完成作品、展示评价的过程中，丰富了关于二十四节气传统文化的认识，对二十四节气的形成原因、习俗特色有了初步的了解。通过参与这项活动，学生的设计思维、动手能力、理解能力以及科学与数学相互融合的能力得到了增强。

再如，在教学教科版二年级上册《椅子不简单》时，教师首先设问：“你们观察过身边的椅子是什么样的？”力图引导学生关注椅子的结构，待学生回答后教师再抛出问题：“你们知道古人的椅子是什么样的吗？”引起学生的疑惑后，教师再播放“椅子的发展史”的视频，让学生初步意识到“人们为了满足需要在不断地改进椅子”。

在探索环节，教师采用展示图片的方式，引导学生观察不同的环境和需求，并推测出为什么用不同的材料制作椅子，以及制作出的椅子是给谁坐的。此问题力图使学生认识到：设计师们在改进和设计这些椅子时，根据不同环境和人们对功能的需要，选择了适合的材料，设计了相应的结构。

有了这些认识基础之后，教师才带领学生进入设计环节的教学，提出了让学生改进或设计一张椅子的任务。在这个环节，教师分四步训练学生的设计思维：第一步，播放日本制作的《啊，设计》视频给学生观察，以此激发其设计创意；第二步，创设出对自己的办公椅的功能不太满意的情境，并在图纸上画出了改进的想法，以此为学生提供示范；第三步，引导学生先思考自己对身边的什么工具不满意？它哪里不够好？自己想用什么材料改进？改好后给谁用？然后再把自己的想法画在纸上；第四步，让学生展示自己的设计成果，并描述设计思路；第五步，教师以《新型材料制作的新功能的椅子》视频拓展、提升学生的认识，进一步激发学生的创造思维。如此教学，一步步由浅入深地引导学生不断思考，提高学生的设计思维能力和动手操作能力。

2.跨学科的整合。

“技术与工程”领域的教学还可以与其他学科进行有机整合。例如，教师可以将科学、美术、数学、信息科技等学科知识融入“技术与工程”教学中。通过跨学科的整合，可以增强学生对科学知识的理解和应用能力。

在我校六十周年校庆之际，我们科学学科的教师曾经结合优秀的传统花灯文化，整合学生在美术、信息科技等学科所学的知识，在五年级科学课堂上开展了“制作校庆走马灯”的科学实践活动，并组织各班学生进行“头脑风暴”，用自己的方式将班级的制作活动以及制成品向全校展示。

首先，教师向学生简单介绍走马灯的用途以及本次实践活动的目的：“今年是我们学校建校六十周年。为了表达对学校的美好祝愿，我们将要制作一盏校庆走马灯，把对学校的感恩和热爱在这盏小小的简易走马灯上展示出来。”以此让学生明白这次技术与工程活动的目的，提高他们的参与兴趣。

其次，播放一组有关走马灯科学原理的动态图给学生观看，引导学生分析走马灯的组成部分以及工作原理。接着，教师利用多媒体课件介绍制作走馬灯需要的材料及制作步骤。在自由分组时，教师提醒学生关注组员的特长，组内要有善于书写绘画的1～2人，长于动手操作的2～3人；提示学生在灯壁上设计构图时，可以选择学校里开展过的一些活动，如啦啦操比赛、跳大绳比赛、“童友杯”足球赛、“同梦杯”篮球赛等，也可以选择校园的四季美景作为题材，要求图案内容可以表达对学校的热爱和感恩，或者是美好的祝愿。

然后，学生利用教师提供的工具和材料，按照制作步骤，分工合作，进行制作、调试和改进。当一盏盏走马灯或摇摇晃晃，或稳稳当当地转动起来时，学生的欢呼声此起彼伏，骄傲之情溢于言表。那些经过多次调试，走马灯仍没转动起来的小组，也不会沮丧泄气，他们甚至将走马灯半成品带到课后继续调试，直到小组成员都满意为止。

在整个实践活动的过程中，学生需要提出问题、设定目标、制订计划、选择材料和工具，并进行实际操作和测试。这样的活动不仅培养了学生动手实践能力，还提高了他们的创新思维和解决问题的能力。同时，科学与书法、美术、信息科技等跨学科融合，有力地促进了工程与技术领域教学的完成。

3.项目式学习的推行。

在“技术与工程”领域的教学中，项目式学习是一种有效的教学策略。教师可通过给学生创设一个真实的问题或挑战，让他们进行研究、设计和制作，最终呈现自己的成果。在项目式学习中，学生需要主动参与并承担责任，培养解决问题和团队合作的能力。

例如，我校与北京师范大学教育学部合作的基于WISE平台的自主探究项目之一《探秘太阳灶》，是一个4课时的学习内容。1～2课时，学生的主要任务是制作“太阳灶”。我们首先展示太阳灶的图片和视频，利用WISE平台，引导学生对太阳灶形成初步概念。而后，在学习完制作过程的视频之后，我们让学生以小组为单位选择材料，开始小组合作制作太阳灶，并根据平台中的测试方法开展测试。学生记录温度计上每分钟的读数，填写实验记录单。最后，我们利用平台上汇总的所有小组的测试结果，进行分享与反思，为太阳灶加热效果最好的小组兑现奖励，并请他们分享经验和心得。

3～4课时的主要任务是基于WISE平台，利用平板电脑，采用自主探究的学习模式，学习太阳灶原理。学生先通过平台上展示的动画理解太阳辐射、能量转化、反照率等概念，然后再借助平台上的仿真模拟实验，探究改变密封材料等条件时太阳灶内温度随时间的变化，进行仿真模拟对比实验。接着，学生仿照平台上小明的太阳灶改进方案，结合上节课测试的结果，对自己小组的太阳灶提出改进方案，包括问题提出、假设和实验设计。最后，在总结和回顾的环节，教师总结太阳灶的工作原理，同时引导学生分享太阳灶的改进方案并进行总结反馈，强调控制单一变量的实验思想。

《探秘太阳灶》项目以“如何放大太阳能量”为核心问题，以小组为单位开展活动，共同制作并测试太阳灶的加热效果，借助平台动画理解太阳灶的工作原理，提出改进方案，将微观世界中的太阳辐射以动态、直观的方式呈现出来，帮助学生更好地理解太阳辐射使物体温度上升的过程，促进了学生的工程思维和科学思维的发展。

综上所述，小学科学课程中“技术与工程”领域的教学实践对学生的综合素质发展和创新能力培养具有重要意义。科学教师应积极探索有效的教学策略，引导学生进行设计思维和实践操作，培养他们的创新思维和解决问题的能力。