“角色互換法”在設計制作中的應用

江衛園

問題的提出與分析

教學中發現的問題 在小學科學的教學過程中，教師和學生都根深蒂固地認為：設計圖是給自己看、自己用的，我一個人或者一個小組設計出來的圖，只要自己能看明白就行。這一點可以從課堂教學中看出來，在教學過程中教師通常是指導學生通過圖或者文字的形式表達自己的設計，然后在小組或者班級中討論完善設計，最后按照自己的設計圖進行實驗、制作。雖然也經歷了介紹、討論等環節，其主要目的還是給同學說明白，并不是請其他同學看明白。另外，由于學生年齡的特點和教師對于設計的理解，小學科學課上的設計，學生實施的時候隨意性很大，經常出現制作產品與設計不同的情況。

另一種情況就是，學生在設計和制作的過程中，一個人同時擁有兩個身份：設計師和施工者。這就會使學生在制作過程中發現設計中的問題后隨意更改。于是原來的設計被拋棄了，而且由于學生對動手制作更感興趣，也就不再修改最初的設計，使整個設計變成一個無用的東西，長此以往，學生就會忽視設計圖，形成隨意放棄和修改設計的習慣。這顯然對步入社會后不論從事設計行業還是從事施工行業都是不利的。

課標中的要求 《小學科學課程標準》中提出：5～6年級學習目標：利用攝影、錄像、文字與圖案、繪圖或實物，表達自己的創意與構想。將自己簡單的創意轉化為模型或實物。工程設計需要考慮可利用的條件和制約因素，并不斷改進和完善。其中1～2年級的學習目標為：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。3～4年級學習目標為：對自己或他人設計的想法、草圖、模型提出改進建議，并說明理由。在制作過程中及完成后進行相應的測試和調整。5～6年級學習目標為：根據設計意圖，分析可利用的資源，簡單評估完成一個產品或系統的可行性，預想使用效果。通過上面概念的分析，我們不難看出：一是小學科學課程中的設計是學生自己或者小組合作完成，不論是自己設計的還是小組設計的，都是由設計者按照設計進行實施，不強調讓其他人看懂設計圖，更不強調讓他人根據自己的設計進行制作；二是學生設計的交流完善環節，要求對他人的設計提出修改的意見，這樣的要求就決定了在教學過程中，學生先向其他人介紹自己的設計，從而聽取別人的意見和建議。由此也可以看出，小學科學中不強調依據別人的設計圖進行制作。

設計的概念及意義 設計是把一種設想通過合理的規劃、周密的計劃，通過各種感覺形式傳達出來的過程。人類通過勞動改造世界，創造文明，創造物質財富和精神財富，而最基礎、最主要的創造活動是造物。設計便是造物活動進行前的計劃，可以把任何造物活動的計劃活動和計劃過程理解為設計。由此可見，設計具有以下特點：一是設計是人類社會最基本的一種生產實踐活動；二是人工世界的各種物都是設計的產物；三是設計是基于一定設想的、有目的規劃及創造活動；四是設計的表現形式可以是頭腦中的想法、計劃，也可以是語言、圖形、文字等的表達。因此可以說設計對于技術與工程的實施具有重要的意義。

實際生活中的需要 在生活實際中，設計與施工之間的關系一般有兩種情況。第一種：簡單的施工，設計人員與施工人員合二為一，此時的設計者在頭腦中有一個設計圖，或者把設計圖畫出來，然后依據虛擬圖或者紙上的圖進行施工。第二種：設計人員與施工人員不同。比如建一座樓房，設計師設計出樓房的結構、水、電、暖、消防通道及設施等，確定使用的材料等，并把這些以施工圖的形式展現出來，而施工方則嚴格按照施工圖進行施工，最重要的一點是決不能隨意修改施工圖。而這一點也和科學課上的設計是不同的。

分析 通過對上面這些信息的分析，我們可以發現一些小學科學技術與工程設計過程中的問題。

第一，在小學科學技術與工程領域非常重視學生設計能力的培養，鼓勵學生自己或者小組合作進行技術與工程設計，鼓勵學生通過交流討論完善自己的設計，通過制作模型驗證自己的設計。這與現實生活中的設計過程是相同的。

第二，由于學生的年齡特點，小學科學課程中的設計強調學生用語言、文字、圖畫等多種形式呈現自己的設計，在交流過程中向其他同學介紹自己的設計，并聽取別人的意見和建議，以便完善自己的設計。這與現實生活中的設計有些是不同的，不能與現實生活中的設計與制作或者制造進行有效地銜接。最大的表現就是學生的設計圖紙自己能夠看懂就可以了，別人看不懂也不能依照設計圖進行施工（制作或者制造）。

第三，學生在一個活動中承擔設計者（設計師）、施工者（工人）兩個角色，混淆了兩個角色的任務，出現輕視設計、重視操作的現象，導致隨意修改設計圖的現象。

解決策略與效果評價

解決策略 本研究中，用“角色互換法”就可以巧妙地解決這個問題。下面以《搭支架》一課為例進行說明。

《搭支架》是首師大版小學科學四年級第二學期《設計與制作》單元第二課?；顒又黝}是用最少的材料，搭建一個高約0.2米的穩固支架，看哪個小組搭的支架承受的重物多。

在過去的教學中，一般采取以下教學流程。第一步請學生觀察建筑工地的腳手架，了解腳手架的結構與功能。第二步確定搭支架的目標，用最少的材料構建高約0.2米的穩固支架。第三步是學習支架的連接方法，小組討論設計怎樣的支架最穩固，然后完成一個支架的設計，可以用文字和簡單的圖來表達，最后通過組間討論來介紹并完善自己的設計。第四步學生分小組搭支架。第五步學生按照設計的目標進行評價。

通常第三步中學生的討論交流就是一個擺設，原因一是因為學生在設計支架之前剛剛接觸到腳手架，通過對腳手架的分析，了解了支架要穩固，要能夠承重。而在自己設計的時候還沒有任何的搭支架的經驗，他們只在竹簽、胡蘿卜這兩種材料上有一些簡單的認知，即我們可以用胡蘿卜把竹簽連在一起形成一個支架，怎樣讓這個支架能夠承受一定的重物，學生心里一點譜兒都沒有。在這種情況下設計的支架就不用提質量了。原因二是每一個孩子都在思考自己能不能搭出一個能承受一定重量的支架，此時誰還有心思去聽別人的介紹呢。當然這時不排除有一些學生會關注到別人的設計，并能從其中獲取一些對自己有用的信息，去完善自己的設計。通過經驗來看，這部分學生只是極少數，有時一個班里也沒有一個。

本節課做出的探索就是，改變這種現狀，讓每一個孩子都能感受到設計對于制作的重要意義，并意識到有時候設計是給別人看的，從而有效實現學生從設計師到施工人員的角色轉換。具體做法是：

第一，模型示范，了解支架的作用。首先，教師出示生活中常用的支架，由于很多支架過于龐大，所以以圖片展示為主。引導學生認識腳手架的作用（支撐），觀察它的結構（由一根根鐵管連接而成，連接的地方可以是三通或者四通）。通過觀察學生初步認識到支架的作用及其結構。其次，出示生活中常見的一些支架，這些支架和大型的支架相比更具有針對性。這些支架有木質、鐵質、竹質等，而且支撐的重量也要小一些，由于材質不像鋼鐵那樣結實，又需要承受比較大的重量，有的還需要美觀，這樣就一致采取了三角形的結構，因為三角形的結構更加穩固。而這些是學生不知道的。另外，這些支架就在學生的身邊，學生對這些結構有一定的經驗。這樣就為學生設計支架做好了材料和結構上的準備。

第二，設計一個支架，并畫出支架的設計圖。這個設計的目標是：用最少的材料，搭建一個高約0.2米的穩固支架，看哪個小組搭的支架承受的重物多。而學生使用的材料是長度為8厘米的塑料管（每組四十根）和曲別針。

一是熟悉建造支架的材料。摸一摸材料的質地，嘗試一下怎樣連接材料形成立體的架子。二是畫出支架的設計圖。通過分析學生的設計圖可以發現：有的設計考慮到了支架的高度，但是沒有想好怎樣搭建第二層。同學大多選擇了三角形的支架（因為老師出示的模型示范里面大量運用了三角形的支架），但是只是模仿，從圖中可以看出學生并不知道三角形支架如何搭建，也沒有想過怎樣連接的問題。有的設計把材料組裝成了一個正方體，空間觀念很強，表達得也非常好。但是也沒有想過怎樣連接的問題。而且支架只設計了一層，一根塑料管是8厘米，一層不足以完成任務。兩個設計同時存在的問題就是連接方法不清楚，只是考慮了搭支架沒有考慮承重問題。

第三，相鄰小組交換設計圖，嚴格按照設計圖紙制作支架。學生聽到要求后都愣住了，但馬上又高興起來，他們認為其他小組一定能按照自己的設計制作出一個符合要求的支架。結果是，我們發現讓學生很自信的設計到了其他小組同學手里后，其他同學并不知道怎樣做。因為學生的設計只有自己能夠看懂，其他人根本看不懂。

第四，匯報制作感受，體會設計圖一定要讓別人能夠看懂。一是學生拿著其他組的設計圖和自己制作的產品，主要反饋設計圖看不懂問題，如果有些設計在設計圖中不容易畫出來，可以結合文字說明。二是很多同學對照設計圖作了反思：比如圖文結合可以使設計讓別人看明白；設計應該讓別人都能看懂；在制作的過程中應該按照設計圖進行，不能修改設計圖。如果實在需要修改的情況下，一定要在設計圖上標出來等。三是分析，經過以上步驟，學生基本對設計圖的重要性有了比較深刻的認識。

第五，舉例說明，進一步理解設計的重要意義。教師提出一個生活中的問題：建筑工地上很多工人在搭建腳手架，也有很多工人在不同的位置上砌墻，這座大樓是這些工人設計的嗎？還有人在拿著圖紙進行指導，這些圖紙是干什么用的？是誰設計的？一個學生介紹自己的爸爸是個工程師，他的工作就是拿著圖紙告訴工人在什么地方怎樣施工，這些圖紙也不是爸爸設計的，而是設計師設計的，同學的爸爸只是在拿著設計師的圖紙指導工人施工。而且在施工的過程中必須嚴格按照圖紙進行。

這時教師介紹學校教學樓的設計施工過程，因為這個建筑離學生的生活太近了，他們也想知道這棟教學樓是怎么來的。

總結：我們現在的任務就是完成一個設計，交給施工方按照圖紙進行施工，就像同學們說的，一定要讓別人能夠看懂我們的設計圖紙。到現在為止，學生真正明白了一個設計的重要意義，不光設計要合理，還要讓人能夠看懂并照圖施工。

第六，模擬搭建完善設計。前面活動中學生的設計圖是失敗的，學生制作的支架也不成功，這個環節中沒有讓學生直接修改設計圖，而是先讓學生在討論中完成一個支架的搭建，讓他們對0.2米高承重支架有一個正確地認識。學生經過反復地嘗試，終于搭建出了滿足要求的支架，并發現在正方體的每一個面上加上一個斜杠，把正方形變成兩個三角形，這個支架就更穩定，能夠承受比較重的物體。這時再讓學生完成自己的設計圖，要求把這個設計給鄰班的同學，鄰班同學基本都能夠按照設計圖紙制作出一個能夠承重的支架。這次，學生就能夠比較清晰地地表達自己的設計意圖了，圖畫描述不清的地方也能采用文字的方式來介紹了。

效果評價 一，本研究讓學生明確了設計的意義，知道設計圖一定要讓別人能夠看懂，自己在設計中可以采用畫圖和文字的形式，這樣可以互相補充。二，本研究有效地避免學生在操作過程中隨意修改設計、不按照設計施工的問題。三，本研究中，學生明確了設計者與施工者兩個角色的不同。對未來學生進入社會快速適應角色提供了準備。

本研究應該注意的一些問題

值得一提的是，“角色互換法”最好在中年級使用。這樣的優勢在于：學生在低年級開始接觸到通過畫圖或者圖配簡單文字的形式來表達自己的想法；到了中年級，學生已經具備了一定的設計能力，能夠畫比較完整的設計圖；高年級之后，學生就會根據設計的特點嘗試用比較規范的方法進行設計。

（作者單位：北京教育科學研究院通州區第一實驗小學楊莊校區）