在教學中體現(xiàn)工程技術教育

在小學科學課開展工程技術活動，能使學生有機會綜合所學的各方面知識，觀察了解各種材料的性質，學習使用工具，學習設計和制造東西，讓學生體會到“做”的成功和樂趣，養(yǎng)成通過“動手做”解決問題的習慣，關注周圍技術世界的發(fā)展，體驗科學技術對個人生活和社會發(fā)展的影響。下面以《做個太陽能熱水器》一課為例，談談如何在教學中開展工程技術教育。

一、引入任務

上課一開始，我就向同學提出：“同學們，科技節(jié)要到了，學校的科技室要辦展覽。你們能設計制作一個太陽能熱水器去展覽嗎？”聽到可以參加科技節(jié)展示，同學們躍躍欲試。我提出了明確的要求：太陽能熱水器至少能裝200毫升的水；要利用容易得到的材料；盡可能在15分鐘內(nèi)使水的溫度升上去；具有加熱冷水、保溫這兩個基本的功能。這是個有挑戰(zhàn)性的任務，如果不經(jīng)過設計和預測，學生是難于確定解決問題的方法和步驟的，他們必須不斷嘗試不同的解決方案，尋求最佳的解決方法。

二、指導設計

1.給孩子設計提供支撐點

設計是一個創(chuàng)新的過程，學生的思維要有支撐點。提出任務后，我設計兩個教學環(huán)節(jié)給學生的設計提供知識支撐。

一是引導孩子復習、交流、歸納前面所學：深色物體比淺色物體升溫快，表面粗糙的物體比光滑的物體升溫快，與太陽光垂直角度擺放的升溫快等。

二是讓孩子觀看太陽能熱水器的圖片，了解太陽能熱水器的基本結構：由太陽能集熱器、絕熱貯水箱、連接管、支架和控制系統(tǒng)組成；了解太陽能熱水器的工作原理是利用集熱器吸收太陽光，將光能轉化成熱能，并通過儲水箱將熱水儲存，通過控制系統(tǒng)進出熱水。

2.引導孩子畫設計圖，不斷完善設計方案

我繼續(xù)引導學生思考，小組交流設計方案：怎樣畫設計草圖？為了使熱水器盡快升溫，需要考慮哪些問題？可以采取哪些措施？制作需要哪些材料，如何獲取？并結合工程師如何設計制作一種物品的案例，讓孩子明確：工程技術的核心是設計，創(chuàng)新是設計的靈魂，每一項設計都需要不斷地完善。繪畫設計草圖，是把我們的創(chuàng)意和構想用圖的形式表達出來，制作時就可以按照圖紙進行。圖紙可以不斷修改，設計圖要圖文結合，不僅要用簡圖畫出我們設計的產(chǎn)品的形狀與結構，還要標明我們使用的材料。集熱和保溫是做太陽能熱水器時要考慮的核心問題，要選擇一些吸熱快的材料和保溫的材料。

由于任務開放，引導細致，學生的思維很活躍，通過小組合作交流、反復修改，終于完成了他們的設計方案。學生的設計各種各樣，歸納起來主要有兩類：一類像書上的塑料瓶那樣，既是集熱器又是保溫箱；一類像真正太陽能熱水器那樣，有太陽能集熱器（塑料黑管）、絕熱儲水箱和冷熱水進出管。

三、反復調(diào)試

為了給學生足夠的時間設計與制作，這個活動我分為兩個課時。第一課時，布置任務和制訂設計方案。課后學生準備所需的材料，教師提醒孩子，工程設計還要考慮成本問題，所以材料最好使用身邊常見、容易得到的，在能達到效果的情況下盡量節(jié)約。第二課時，孩子們帶上他們需要的材料進行制作。我給他們充分的時間，鼓勵他們測試——改進——再測試——再改進，個別小組確實有困難時，我才給予指導。

學生要把他們的設計變成實物，熱情高漲。有個小組纏繞黑色塑料管，圖紙設計是螺旋纏繞，在制作時卻改成側U形，問其原因是怕水流不出來，他們解釋“因為水是往下流的”，后來他們發(fā)現(xiàn)其他組螺旋纏繞，水也能輕松流下。

有個小組在黑色的塑料管外套上無色透明的塑料管，結果發(fā)現(xiàn)水溫沒辦法上升，問他們?yōu)槭裁匆變筛芰瞎埽麄兊睦碛墒恰案匦覀兗依镉玫奶柲軣崴鞯募療峁芫褪莾蓪拥摹薄Ｎ易屗麄冊俅斡^看太陽能熱水器的結構圖，他們明白了家里用的太陽能熱水器的集熱管是真空集熱管，能吸熱又防止散熱，而兩個塑料管套在一起，管間有空氣，空氣阻止熱進入里面的管，所以水不能被加熱。后來他們把外面的塑料管拿掉再試，水溫上去了，激動得跳了起來。

有個小組設計時管外沒有覆蓋保鮮膜，后來看到其他組覆蓋了保鮮膜，他們也嘗試了，還做了對比，發(fā)現(xiàn)相同時間內(nèi)溫度差了近兩度。還有個小組很有創(chuàng)意地用塑料管設計了一個控制出水的開關。從這個活動中，我深刻地體會到，學生是天生的“設計師”，我們要勇于放手讓他們?nèi)プ觥⑷L試！

四、交流展示

在觀察交流的基礎上，對他人的產(chǎn)品提出自己的意見和建議，也是工程技術領域的學習目標。在所有學生制作的產(chǎn)品測試完成后，我組織各組展示、匯報，要求別人匯報時要注意傾聽、思考，等他們匯報完后，可以提出自己的意見和建議。

有個小組匯報時展示他們制作好的太陽能熱水器，說明15分鐘溫度上升多少度和他們?yōu)槭裁催@樣設計：塑料瓶既是集熱器又是保溫箱，用塑料瓶裝水，容易讓太陽光照射進去，可以減少熱量外流，起到升溫和保溫的雙重作用；在盒子里面涂黑色，是為了吸收更多的太陽能；盒內(nèi)瓶子的背面貼錫紙是為了加強反射，讓透過瓶子的太陽光反射回瓶子，減少熱量外流；盒子的蓋用透明保鮮膜，既可以讓太陽光進入，又減少盒內(nèi)的熱量向外輻射；瓶子周圍用塑料泡沫包起來，是為了保溫；把裝塑料瓶的盒子支起來，可以改變角度，保持陽光能直射。另一小組對他們的設計提出建議：錫箔紙可以揉皺，這樣可以反射更多的太陽光。五年級的孩子居然了解了漫反射的原理！通過交流得知，原來孩子與家長交流了他們的設計，并上網(wǎng)了解了漫反射的原理。

有個小組匯報：他們把黑色塑料管纏繞固定在卡紙上，作為集熱器；黑色塑料管是為了吸收更多的熱能；卡紙上圍有揉皺的錫箔紙，把更多的光反射到塑料管上；管上覆蓋透明保鮮膜，既可以讓太陽光進入，又減少內(nèi)部的熱量向外輻射；加熱后的水流入儲水杯（一次性塑料杯）。有小組建議他們在杯外面包上涂黑的報紙，可以保溫和吸收熱量；杯上做個蓋子，只有一個入水洞和插溫度計的洞，防止加熱后的水又變冷等。

孩子們對提建議的小組表示真誠的感謝。有同學說我們小組做的太陽能熱水器不是最好的，課后我們還要繼續(xù)修改；有同學說這個活動讓我知道了制作前要先畫設計圖；有同學說長大后我要當工程師，設計制作出更多有用的產(chǎn)品……這些不正是我們科學教育所期待的嗎？

福建省泉州市實驗小學（362000）

責任編輯　劉紹江