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小学科学技术与工程领域课程实施路径

2019-07-17 11:20 来源:小学科学论文 人参与在线咨询

新版《义务教育小学科学课程标准》增加了“技术与工程”领域,这部分内容综合应用性较强,理论与实践的联系非常密切,有利于激发学生的好奇心,提高学生的设计和制作能力、运用科学知识解决实际问题的能力,提升学生的科学素养。教师应科学地进行课程定位,重视学生工程思维的培养,探索“技术与工程”领域教学的新路径,实现其课程价值。

一、准确把握“技术与工程”的课程定位

小学科学课程标准对“技术与工程”领域的目标和内容做出了界定,但在实际实施过程中,教师还存在许多模糊认识。因此,有必要准确把握其课程定位。1.“技术与工程”领域的课程价值小学科学课程传统的三大领域是物质科学、生命科学、地球与宇宙科学,教学内容的概念性和知识性较为突出,其探究活动一般围绕某种事物或规律的发现、某种原理的阐释进行。而“技术与工程”领域的宗旨是让学生能够运用所学知识解决实际问题,特别强调操作性和实用性,强调为学生积极地适应社会需要奠定基础。因此,课程的实施更突出学以致用,教学活动以“设计、制作”为主线,以体现科学教育源于生活、为生活服务的理念。2.“技术与工程”领域与创客等课程的关系当前,对“技术与工程”领域的课程实施存在误区,有些学校认为手工制作类、创客类的校本课程就是“技术与工程”课程。其实,手工制作类课程主要是运用设计创造美,用以培养学生的创意设计能力和审美情趣;创客类课程偏重于应用和创新层面,从学生兴趣出发,并不强调科学概念的学习,一般面向部分学生,具有一定的局限性。“技术与工程”领域课程则关注科学原理的运用、科技对生活的改变,引导学生感悟技术的巨大魅力,与STEM教育的理念更为一致。因而,课程的执行者必须清楚地认识到“技术与工程”领域课程的出发点是科学与技术,落脚点是工程建造,手工与创客类校本课程的实施不能替代“技术与工程”领域课程的教学,但“技术与工程”领域课程却可以成为手工制作类与创客类校本课程的基础。

二、高度重视对学生工程思维的培养

工程思维是在工程的设计和研究中形成的一种筹划性的思维,是运用各种知识解决工程实际问题的核心思维。工程思维有别于科学思维,它需要对各种资源进行统筹兼顾、合理权衡,探求解决问题的最佳方案;需要追求经济实用;需要合理融合社会价值、伦理价值等多元价值。

1.追求工程设计的最佳方案

方案设计可能涉及人力、物力、财力和环境等多种因素,教师需要指导学生进行综合分析、统筹考虑,在保证科学性和安全性的基础上,追求简便、实用、高效和快捷的最佳方案。且在方案的分析、评价和改进过程中,引导学生自然地产生递进性的建议,使学生的大脑处于活跃状态,能产生许多奇思妙想,并能不断完善或修正设计方案,体会权衡取舍的过程和设计成功的快乐,增强全面统筹思考问题的能力,在此过程中形成和发展工程思维。

2.兼顾工程的经济实用性

工程的首要目的是促进经济和社会的发展,要追求经济效益,达到技术与效益的统一。为了引领学生适应社会需要,形成珍惜和节约资源的意识,在方案设计和制作过程中,需要指导学生重点关注以下方面:一要尽量减少原材料的使用;二要尽量提高作品的实用功能;三要培养权衡经济成本与功能价值最佳结合的意识;四要理解经济效益是产品存在和发展的基础。

3.深刻理解工程的多元价值

工程不是一个结果,而是一个展开的过程,永远面向未来,具有特定的社会价值和伦理价值。在工程实践中,要引领学生在设计、制作、评价和反思阶段,从不同角度、不同层面进行综合性的观察、分析和研究,感悟其中蕴含的科学原理、经济效益、艺术审美和社会传统价值等内涵,体验个人、社会和自然的内在关系,体会工程与价值的内在整合,从而促进学生科学精神、社会服务精神的形成,引导学生树立科学的人生观和价值观。

三、深入探索“技术与工程”领域教学的新路径

很多工程实践内容的教学停留在单纯的技能或知识学习层面,在培养学生综合应用知识解决实际问题方面还存在明显缺陷。近年来,为促进科学与“技术与工程”教育的深度结合和深度发展,学校教师经过深入探索,形成了一种相互支撑、相互补充和共同发展的“科学探究+工程实践”的“技术与工程”教学新路径。“科学探究+工程实践”以科学探究为基础,合理融入工程实践,以具体的工程实践项目促进科学教育目标的全面落实。一是帮助学生初步了解科学研究和工程实践的关系,促进课程之间的融合;二是发展学生运用科学原理创造性解决问题的实践能力,培养其创造兴趣以及对工程职业的向往;三是在课堂教学中提供更加真实的有现实意义的实践场景,帮助学生从不同角度思考问题,形成综合思维能力,学会灵活运用多种知识创造性地解决各种各样的问题。在此,以“蜡烛”一课为例,对“科学探究+工程实践”的教学模式加以说明。

1.指导“科学探究”活动

教师带领学生研究蜡烛为什么能燃烧、为什么容易被点燃,认识石蜡和棉芯的作用。

2.指导“工程实践”活动

在理解科学原理的基础上,学生开始制作蜡烛,教师提供必要的指导。学生要自主完成设计制作方案,通过评价和反复修改形成最佳方案。整个过程包括以下内容。一是制作蜡烛芯。将棉芯浸泡于熔化的蜡液中,冷却后取出裁剪成合适的长度。二是制作模具。利用薄金属片(可选),做成自己心仪的几何模型,表达自己的个性和想象。三是灌制蜡烛。将裁剪好的蜡烛芯上下贯通置于模具中心,保持烛芯垂直居中并固定,再将调好的蜡液慢慢灌入模具。学生在实际操作中发现,如果一次性灌满,内部会有气泡,表面也不光滑,所以改为耐心地多次灌入。冷却后打开模具,将得到蜡烛的初胎。四是装饰美化。修剪蜡烛芯,修整初胎表面的小瑕疵、脱模痕迹,通过刻字、刻画、贴字或贴画进行装饰美化,设计制作标签并贴于蜡烛表面,得到一个完整的蜡烛作品。

3.开展评价反思与交流共享活动

在这一阶段,教师要引导学生发现并分享自己所经历的“探究、设计和制作”过程的价值,感悟工程实践的乐趣。实践证明,采用“科学探究+工程实践”模式开展教学,有利于学生运用科学知识开展更深层次的探究与实践,并在这一过程中形成工程思维,在评价中获得审美和文化熏陶,从而获得科学、技术、工程、数学、美术和文化等多方面的知识与技能,体现出“技术与工程”领域课程的鲜活价值。

作者:李国卿

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