低年級技術與工程領域教學初探

龔雪麗

《義務教育小學科學課程標準》（下文簡稱《課程標準》）新增了技術與工程領域，這個領域的內容學習需要學生有一定的動手能力和創新思維，能夠綜合運用多種知識解決問題。低年級學生剛接觸科學課，在科學知識、動手能力、創新思維等方面比較弱，因此，技術與工程領域的教學是一個難點。下面以《制作指南針》一課為例，介紹我對低年級技術與工程領域教學的一些探索。

分析教材內容，明確教學目標

《制作指南針》是人教鄂教版小學《科學》一年級下冊第四單元《制作指南針》的第2課。本單元一共設計了3課，分別是第10課《認識指南針》，第11課《制作指南針》，第12課《設計與改進》。

本課內容對應《課程標準》第18個大概念：工程技術的關鍵是設計，工程是運用科學和技術解決實際問題和制造產品的活動。本課對應的學習目標是：能夠利用提供的材料和工具，通過口述、圖示等方式表達自己的設計與想法，并完成任務。

本單元3課內容相輔相成，逐層遞進，概念關系圖如圖1。

根據以上對教材的分析和對《課程標準》的理解，結合一年級學生的認知特點，我設計了本課的教學目標：

1.能綜合所學知識，根據自己的想法，選擇適當的材料和工具。

2.能用口述、畫圖等方式表達自己的想法與設計。

3.能用水浮法或懸吊法完成簡易指南針的制作任務。

按照問題解決模式設計教學

技術與工程領域的學習，主要運用的是工程思維方式。工程思維是工程實踐中形成的思維，其核心是問題解決能力，需要綜合運用各種知識和技術解決問題，強調設計、實踐和建造的作用。為了體現技術與工程領域的特點，《制作指南針》一課按照問題解決模式設計教學，讓學生親歷“提出問題，明確任務—準備材料和工具—根據材料進行設計—根據設計動手制作—展示與評議—改進作品”的過程（主要教學流程如圖2）。

按照問題解決模式教學時，總的原則是學生先嘗試，教師后指導。當學生在設計與制作過程中遇到問題時，給他們留出獨立思考的時間，當他們確實感到困難時，教師再給予適當指導，確保他們的設計與制作活動能夠順利進行。

依據學生的認知特點搭建腳手架

在實際教學中，教師要考慮學生專注力不能持久、抽象思維能力和動手能力弱的特點設置教學情境，搭建一定的腳手架，幫助學生聚焦任務，降低學習難度。

1.設計真實的問題情境，幫助學生明確任務

首先，設計一個野外考察的生活情境：為了確保野外考察不迷失方向，需要制作一個指南針。然后，引導學生回憶他們見過的指南針，再結合指南針的圖片認識指南針的結構。在此基礎上，思考如何制作一個簡易指南針。真實的問題情境可以激發學生的學習動機。通過對問題的分析，讓學生明確任務——制作簡易指南針。任務的基本要求是：制作的指南針能夠指示南北方向;具有穩定的結構;方便攜帶和使用。

2.針對具體材料設計指南針

低年級學生的抽象思維能力弱，離開具體的材料進行設計，往往導致設計和制作脫節，制作任務無法落到實處。為了降低設計的難度，教學中，我給學生提供了豐富的制作指南針的材料，方便他們選擇、設計和制作。在學生設計指南針時，利用投影儀播放各種各樣的指南針的圖片，引導他們發散思維，進行設計。這樣，利用具體的材料并結合指南針的圖片進行引導，將抽象的繪制設計圖變成具體的根據材料進行設計的活動，鼓勵學生可以用不同的方式完成自己的設計。

3.提供必要的技術輔導

在制作指南針的過程中，磁針的磁化、指南針支架的制作需要較強的動手能力，這對低年級學生來說有一定難度。磁化技術需要教師手把手地輔導學生，讓縫衣針沿著一定的方向摩擦磁鐵（如圖3）。在用懸吊法制作指南針的時候，需要學生把細線的一端系在縫衣針上，一端固定在支架上，這看似簡單的事情，對于一年級學生來說卻是個難題。系扣技術雖然不是本課研究的重點，但是制作指南針的過程中會用到它。因此，我設計了免系扣的細線（如圖4）：細線的一端穿上泡沫球，學生可以把針直接插在小球上，另一端留下活扣，拉動線頭就可以使線繩收緊。總之，在設計和制作過程中，學生遇到一些制約他們操作的技術問題，需要教師給予指導或幫助，為他們的設計和制作奠定基礎。

圖3? 磁化方法

圖4? 免系扣的細線

滲透培養工程思維

對于低年級學生來說，他們對工程項目往往缺乏完整的認識，教師可以在設計和制作中的一些環節滲透培養工程思維。設計是工程的關鍵，在設計環節可以滲透培養解決問題的思維。學生完成磁針制作后，需要他們開動腦筋，想辦法設計一個可以讓磁針靈活轉動的支架。支架制作得不好會導致指針傾斜、不平衡，支架過大不易攜帶。在設計和制作支架環節，我沒有直接告訴學生如何制作，而是給他們創造更多解決問題的機會，讓他們一邊動手做，一邊動腦思考，在必要的時候予以點撥。

在材料的選擇環節，要引導學生節約材料，合理使用材料，做到不浪費、降低“成本”。對于測試發現的問題，如磁針不能自由轉動、水浮法容易灑水、懸吊法中指針保持靜止需要的時間太久等，改進時都讓學生針對性地開動腦筋去解決。通過這些環節的教學，將解決問題、工程中材料使用的成本和使用效益等工程思維要素蘊含其中，潛移默化地培養學生的工程思維和工程意識。

創造開放的空間，培養學生的創新思維

技術與工程領域不同于傳統的手工和技術，問題的解決沒有固定的答案和模式，需要學生創造性地解決問題。低年級學生雖然不同于成人那樣的創新思維，但他們的思維方式很少受到一些固化的思維模式約束，具有天然的創新性。在教學中，我緊緊抓住低年級學生創新思維的特點，創造開放性的空間，讓他們的思維得到充分發展。

1.不讓材料限制學生的思維

設計本課初期，我嘗試用鐵釘、超輕黏土、子母扣、紙杯等材料制作指南針，通過教學發現這些材料雖然能成功地制作指南針，但是給定的材料也限制了學生的思維。為了發展學生的創造性，在后面的教學中，我給他們提供了更廣闊的自由選擇材料的空間，鼓勵他們從身邊的廢棄材料中選擇一些材料進行制作。為了避免學生自主選擇材料的無效性，我讓他們對自己的材料進行篩選，經過篩選留下塑料碗、杯子、泡沫球、帶球線、吹塑紙、吸管、筷子等常見材料，并規定只能在這些材料中選擇幾種。

經過篩選，材料得到了精簡，但是這并不意味著限制了學生的思維，這些材料如何組合和利用，也需要深度思考。在材料使用上，我鼓勵學生用不同的方式組合各種材料，用盡可能多的方法設計制作指南針。學生用簡單的幾種材料（如圖5），通過不同的組合，制作了各種各樣具有個性的指南針（如圖6）。

圖5? 制作指南針的材料

2.激發學生的創新潛能

知識是創新的源泉。知識面越廣的人，各種知識相互融合，越容易進行發明創造。位置與方向、磁鐵的性質、指南針的結構、指南針的使用方法、古代指南針的發明與發展，這些都是與本課相關的科學知識。在本課教學中，我引導學生聯系以前學習的知識，鼓勵他們閱讀有關指南針的科普知識。我也適時介紹有關的科學史知識，擴大學生的知識面，打開他們的思維，激發他們的創造潛能。這樣，在設計中，學生的思維更加活躍，制作的指南針也更加多樣。

分享交流、測試、評議、改進這些環節，都是生生思維碰撞的過程。教學中，我給學生營造寬松、自由的氛圍，鼓勵他們大膽地表達自己的想法，要求他們在其他同學發言時要學會傾聽。同伴好的創意可以借鑒，同伴好的改進建議應該采納，同伴遇到的難題可以一起想辦法解決。生生互動，思維碰撞，讓大家在一個社會學習群體中學習，通過相互啟發和借鑒，更加有利于學生創新思維的培養。

3.給學生留下更多的思維空間

低年級學生動手能力差，系扣這樣簡單的操作，他們都需要花費很長的時間。為了在課堂上減少過多的操作時間，課前，我對學生進行訓練，讓他們練習連接物體的方法，練習使用剪刀和用繩子系扣。經過這樣的練習，學生在課堂上的制作活動就節約了一些時間。

此外，低年級學生認字少，書寫速度慢，我鼓勵他們用畫圖、簡筆畫的方式表達自己的設計。在選擇材料時，讓學生在材料單下面打鉤，減少書寫時間。在設計方面，還可以讓學生用口述的方式表達自己的設計，分享自己的設計。這樣減少了一些無謂的動手時間，學生就有更多的時間去思考。

技術與工程領域是一個新的教學領域，有很多教學問題還需要廣大的科學教師一起去探索和研究。通過教學實踐和探索，我認為在低年級技術與工程領域的教學，要結合這個年齡段學生的認知特點和動手能力，要深入分析教材，找到合適的研究主題，要創設合適的生活情境激發學生的興趣，在各個教學環節多給學生一些引導和幫助，切實給他們創設足夠的思維空間，這樣才能更好地培養他們的工程思維和創新能力，進而提升他們的科學素養。