以“問題解決”路徑可視化，促“技術與工程”探究實踐

何再紅

【摘 要】本文落實技術與工程問題的基本程序，培養(yǎng)學生真實問題的解決能力。

【關鍵詞】技術與工程 探究實踐

“技術與工程”領域的學習，改變了學生傳統(tǒng)的學習方式，通過以項目式學習、問題解決為導向的課程組織方式，讓學生綜合所學的各方面知識，像工程師一樣思考和解決問題。它雖不以直接培養(yǎng)各領域工程師為目標，但開始關注學生工程技術素養(yǎng)的提升。

教科版四年級下冊《模擬安裝照明電路》一課是典型的技術與工程類科學課。分析教材內容后，我們不難發(fā)現(xiàn)，本課分為“應用”和“創(chuàng)造”兩個活動。（1）應用，以設計一個房間照明電路為工程任務，明確兩個開關分別控制兩盞燈作為限制條件，應用前面所學的電路知識進行工程設計活動。（2）創(chuàng)造，利用模擬材料來完成電路的連接安裝，在實踐活動中掌握電路連接的新技術——讓兩個開關分別控制兩盞燈就必須要有兩個回路。本文將以這一課為例，遵從技術與工程領域的核心思想設計課堂教學，落實解決工程問題的基本程序“聚焦任務—設計制作—交流評價”，引導學生運用工程思維解決問題，培養(yǎng)學生真實問題的解決能力。

一、聚焦任務，激發(fā)解決問題熱情

實踐活動的關鍵就是動機——“我要做什么”。學生有了正確的動機、預定的目標，才能自覺地設計、創(chuàng)造、搭建……而創(chuàng)設真實的工程問題情境，確定任務目標，會直接影響學生實踐活動的興趣。

1.創(chuàng)設情境，需求導向。

技術產(chǎn)品的問世是從需求開始的。因此，課一開始，筆者開門見山，直奔主題，創(chuàng)設一個真實的工程問題情境——房間里需要安裝2盞燈。以“當一名小小工程師，為同伴的房間設計照明電路”為情境，貼近學生的實際生活，成為學生參與實踐活動的內需動力，激發(fā)學生的學習熱情，也能讓學生體會到工程與技術服務于我們的生活。

2.解讀任務，目標驅動。

對任務目標有正確的理解是工程順利完成的關鍵。在創(chuàng)設任務情境之后，筆者并不著急讓學生動腦筋設計，而是放慢腳步，出示“設計電路圖”的任務目標與要求（如下圖），并詢問學生：“仔細閱讀任務，你有什么不明確的嗎？”比如，“分別控制”這一目標，部分四年級的學生難以從字面上理解，如果得不到有效指導，容易在后續(xù)活動中手足無措。因此，筆者通過討論、演示等多種方式，幫助學生理解具體的任務要求，將有趣的情境轉化為切實可行的挑戰(zhàn)任務，不僅為后續(xù)的實踐活動指明了方向，還充分激發(fā)了學生積極探求和解決問題的主動性。

二、設計制作，經(jīng)歷解決問題過程

工程與技術的核心是設計與制作，這些是工程師解決問題的基本方法。為了達成一個特定的目標，工程師首先要進行設計，即在頭腦中形成一個最佳的產(chǎn)品樣式，然后開始進行制作模型。教學中，我們要注意讓學生自主解決實際問題。因此，在設計、制作過程中運用所學知識嘗試解決實際問題，是學生提升解決問題能力的良好契機。

1.設計方案，基于問題解決。

設計方案是學生解決問題的第一步，是讓學生針對實際任務，綜合運用各種知識為解決所遇到的問題展開有針對性的設計，從而培養(yǎng)有計劃解決實際問題的能力。經(jīng)過前期電學知識的學習，學生已經(jīng)知道怎樣連接一個電路和怎樣用開關來控制電路的通和斷。在此基礎上，學生圍繞任務目標“兩個開關分別控制兩盞燈”，運用所學知識進行組內討論，確定初步設計方向。同時在多次討論中，面對他人的質疑和建議，學生對初步的方案形成一個螺旋上升的認識，對任務要求和限制條件形成一個更清晰的理解，從而形成更深思熟慮的設計方案，并繪制初步設計圖。設計圖的呈現(xiàn)，讓學生能夠運用所學知識使問題解決方案可視化，幫助學生將內隱的思維過程外顯，提升學生的思維品質和科學素養(yǎng)。

2.量表引領，滲透制作要素。

技術與工程課中學生需要更多的時間和空間進行自主探索，但如果教師盲目放手，會讓學生陷入無所適從的迷惘中。如何引導學生長時間主動探索？在方案設計之后，筆者將評價量表前置，對設計和制作活動提出方向性意見。

（1）“設計與安裝”的評價項目引領學生形成正確的工程思維。教師要讓學生認識到，工程師設計制作時會嚴格按照設計圖進行模型安裝，如果發(fā)現(xiàn)設計方案失敗時會先修改自己的設計，然后再按照設計方案進行安裝，因此安裝的實物圖應該與設計的電路圖保持一致。

（2）能點亮兩個燈泡并且分別控制，是本次實踐活動的任務目標。它指向作品的達成程度，并且分成兩個不同層次的目標評價。

（3）通過“線路清晰”“連接穩(wěn)定”的評價項目，讓學生在活動中體驗工程師在制作一件產(chǎn)品時除了考慮基本功能，還要考慮產(chǎn)品的質量、美觀、成本等。

評價量表的內容設計，不僅要有知識與技能的評價，更要關注工程與方法的評價。制作之前評價量表的介入，讓學生經(jīng)歷一次有意識、有目的、有方法的問題解決過程，在長時間、大空間中自主管控、主動調整，在反思和改進中提升技術實踐能力。

3.物化測評，經(jīng)歷試錯過程。

設計只是意圖，而制作是將意圖轉化為實體的過程。從學生的實踐活動中筆者觀察到，只有少數(shù)小組能夠一次性成功設計制作“由兩個開關分別控制兩盞燈”的電路連接，絕大多數(shù)學生需要一個不斷嘗試的過程。

因此，在制作環(huán)節(jié)筆者給學生充分的時間在組內表達交流、試驗修改，失敗后二次設計制作、三次設計制作……學生經(jīng)過一次次實踐、一遍遍試錯，不斷發(fā)現(xiàn)問題并嘗試提出問題解決的方案，經(jīng)歷問題解決的過程。在物化測評過程中，積累實踐經(jīng)驗、不斷推進方案的完善，可以促進知識技能的綜合遷移，讓解決問題過程可視化，使思維逐漸向前推進。

三、交流評價，豐富問題解決體驗

在活動結束后，筆者要求學生以作品的形式呈現(xiàn)學習成果。學生迫不及待地想要展示，得到恰當?shù)脑u價。此時，教師需要引導學生進行反思與評價，讓學生在交流中碰撞出智慧的火花，不斷生成問題，為進一步的學習奠定基礎。

1.展示交流，升華實踐過程。

展示交流環(huán)節(jié)中“怎么交流”“交流什么內容”，對于四年級的學生來說還有一定的困難，需要教師多加引導。本節(jié)課中為解決這一問題，筆者在分享交流之前為學生搭建了展示交流的腳手架——（1）演示：兩盞燈是否都能亮起來；（2）演示：一個開關控制一盞燈；（3）說一說：遇到了什么困難，怎么解決，如何改進。展示交流活動中，在回顧小組解決問題的過程中，學生感性的、粗淺的想法逐步細膩化、理性化，享受問題解決后成功的愉悅。

2.多元評價，完善實踐活動。

及時、積極、有效的評價，會對學生的發(fā)展起到重要、不可估量的作用。評價缺位，學生就得不到應有的表揚；激勵不夠，就會影響學生參與實踐活動的熱情。因此，筆者運用自評與互評相結合的方式展開評價活動，將科學的評價理念進一步落實到實踐活動的開展中。總之，評價活動讓問題解決成果可視化，促進學生自我的不斷完善，使其獲得創(chuàng)新能力和實踐能力的良性發(fā)展。