STEM視角下“技術與工程”領域的教學策略研究

黎淑儀

“技術與工程”領域課程的核心特點是與科學、技術、工程、數學四個學科緊密相連，將STEM教育理念融入學科教學之中，特別是“技術與工程”領域的教學中，將有效解決傳統教學方式的弊端。

一、準確定位，明晰課程的內涵與外延

“技術與工程”領域的宗旨就是讓學生能夠運用所學知識解決實際問題，特別要強調操作性和實用性。手工制作類課程主要是運用設計創造美，培養學生的創意設計能力和審美情趣;創客類課程則偏重于應用和創新層面，對科學概念方面的學習強調力度不夠，通常是面向部分學生，具有一定的局限性。“技術與工程”領域課程則尤為關注科學原理的運用和科技對生活的改變方面，使學生感悟技術的巨大魅力，與STEM教育的理念更為一致。因此，把STEM教育理念融入到技術與工程領域的教學，其內涵和外延都能得以深化和擴張，使學生能像科學家那樣合作交流，經歷設計、論證、改進等過程。教師要明確“技術與工程”領域課程的出發點是科學與技術，落腳點是工程建造，不能用“手工”與“創客”等這些類型校本課程代替“技術與工程”領域課程的教學。

二、任務驅動，構建高效課堂

“技術與工程”是源于生活、貼近生活的。我們的課堂設計可以基于學生的原有生活知識與經驗，采用生活任務驅動的形式，從生活出發學習科學知識，又回到生活解決實際問題。這樣能更有效地幫助學生構建相關科學概念，培養學生的科學探究能力和解決問題能力。在本課題的研究過程中，我們主要采用“PBL項目式任務驅動教學法”開展這一領域的教學。讓學生體驗實踐的情境，圍繞任務展開各項目探究的學習，使學生主動建構探究、實踐、合作、交流、反思和運用的學習體系，通過任務的完成結果檢驗和總結學習過程等。如在教科版六年級上冊《杠桿的科學》一課中，以“用開瓶器打開一瓶汽水”這一熟悉的生活情境引入。因為杠桿類工具在生活中運用最廣泛、直觀，大部分學生都有類似的生活經歷，有利于調動學生的科學前概念，激發后面學習和思考的興趣，引出杠桿原理的學習，開展生活中杠桿類工具的研究。通過了解生活中的這些杠桿類工具，激發學生科學創造的靈感。在課堂最后，可以布置學生課后制作一件利用杠桿原理的工具，如榨汁機、剪刀、小桿秤等，讓科學探究更有廣度和深度。學生通過開展項目式研究，像工程師一樣經歷設計、論證、制作、反思與修正的過程，以項目學習的方式推進教學。學生運用到跨學科的知識，貫徹落實STEM教學理念，有效提高課堂教學的效率。

三、科學選材，闡述課程的意義

蘭本達教授對科學教學“材料”作了界定：“材料的種類和組合以及交給孩子們的次序就是材料的結構。”在小學科學實驗教學中，應加強對實驗材料的選擇和控制，如精心挑選、巧妙搭配、合理隱藏、有序出示等，是提高科學教學有效性的重要保證，“技術與工程”領域教學更加注重材料和工具的支撐。如教科版二年級上冊《材料》這一單元，學生在學習了各種材料以及材料的特點和功能后，通過《做一頂帽子》一課，對整個單元的學習做一個總結，目的是讓學生通過做一頂帽子，經歷對本單元所學內容的綜合運用過程，加深對這一單元科學概念的形成，提高其探究能力。但在實際的教學中，由于低年級學生對各種材料性質和用途的自主認識能力有限，教師應挑選適合低年級學生使用的材料，并要保證材料安全和可塑性，如紙盒、卡紙、紙袋、報紙、塑料袋等。通過多種材料為學生提供多種制作可能，盡可能啟發學生的創意。如果個別材料的制作難度較大，還要適當地準備半成品材料，幫助學生更快地制作出自己想要的帽子。除了制作帽子的原材料，還要準備好制作時需要的工具，如剪刀、膠水、繩子、軟尺等。另外，為了能更好地給學生做參考和啟發，教師還可以準備幾個不同形狀的帽子實物，如鴨舌帽、草帽、毛氈帽、頭盔等。因此，在教學中要注重實驗材料的選擇，合適的材料對科學探究起著舉足輕重的作用。

四、逐步優化，注重工程思維的培養

工程思維是在工程的設計和研究中形成的一種籌劃性的思維，是運用各種知識解決工程實際問題的核心思維。在“技術與工程”領域的課程教學中，讓學生動手制作前，教師要先關注學生對作品的設計與想法。學生在方案的設計和制作過程中，還需要兼顧工程的實用性和制作成本等實際問題，思考解決辦法，并一步步修改、完善、優化工程設計。通過工程設計圖可將學生的抽象思維具象化和可視化，把學生的科學思維活動板演出來，更有利于學生思維間的碰撞與交流。如在教科版六年級《用紙造一座橋》一課教學中，讓學生設計一座橫跨市橋河兩岸的橋，在用材、承重、高度、人性化和穩定性等方面提出要求。學生在自己小組的演示白板上完成設計圖，并演示和解說設計原理和想法，各小組間互相交流、評價和建議等，然后再作進一步改進和優化設計方案。學生通過多次的變量控制和數據記錄和分析，得出合理結論：橋與用紙的寬度、厚度與抗彎曲能力有直接關系。在這個過程中，學生對于工程的設計和探究不能再流于淺表，而是要不斷優化、實踐、反思和改進，以追求工程設計的最佳方案。

另外，畫圖是組織工程項目的重要活動，后續的施工與完善都需要根據工程圖來進行，要著重培養學生的畫圖、識圖能力，使其學會用圖解決科學問題。也可通過畫圖活動呈現實驗探究過程，認真設計實驗方案，以流程圖規范科學實驗步驟，也可以用圖來交流實驗操作過程與實驗結論。

責任編輯 ? ?邱 ? 麗