科學、工程、技術整合的教學探究

〔摘""要〕"我所在的勇輝名師工作室在江蘇省教育科學“十三五”規劃鄉村教師專項重點資助課題中提出：科學是提出有關自然的問題，然后找出答案；工程，又叫應用科學，是提出有關人造系統的問題并給予回答；技術，是應用基礎知識解決問題。科學的核心是科學發現，技術的核心是技術發明，工程的核心是工程建造。本文對科學、工程、技術整合的教學進行了探究。

〔關鍵詞〕"小學科學；驅動學習；促進思考；幫助生產

〔中圖分類號〕"G424""""""""〔文獻標識碼〕"A"""""〔文章編號〕"1674-6317""（2025）"06""043-045

當今，科學、工程、技術的整合教學是小學科學教學的大趨勢。我們可以這樣理解：科學是發現客觀存在事實和規律的過程，用一個詞概括就是“發現”。技術是關于“做什么”"“怎么做”的知識，用一個詞概括就是“發明”。工程是一個活動，它是制作產品的過程，用一個詞概括就是“建造”。曾經有幸參加了在湖濱實驗學校舉辦的無錫市鄉村小學科學骨干教師培育站和勇輝名師工作室的聯合活動，其間聽了五節關于科學、工程、技術整合的科學課，在這五節課中，有兩課是蘇教版五年級的教材內容，其余三課是教師的自編教材，我發現教師們不約而同都采用了相似的學習模式，在開展一個項目或者解決一個問題的過程中強調科學、工程、技術多學科之間的交叉融合。感觸很深，談些自己的不成熟看法，以下是我通過這幾節課以及平時所見所聞所做及所思后提煉的一些上課小套路，希望能給大家帶來一些教學策略上的啟發。

一、驅動學生熱情學習，自主探究

學生是學習的主體，課堂是學生的舞臺，教師只是一個導演，引導學生在學習這個舞臺上展現自我大放光彩。學生內心都有顆熱情學習的種子，教師就要想辦法驅動學生火熱的心，讓這顆種子破土發芽茁壯成長。

（一）任務驅動學習

任務驅動法是一種教學方式。任務驅動的教學，能為學生提供體驗實踐情境和感悟問題的情境，圍繞任務展開學習，以任務的完成結果檢驗和總結學習過程等，改變學生的學習狀態，是學生主動建構探究、實踐、思考、運用、解決高智慧的學習體系。如《小丑玩具跳起來》，一開始就利用從暗箱里蹦出來的小丑玩具示人，任務很明顯，就是解暗箱做玩具。《建橋梁》在欣賞完各種橋梁圖片之后直接就布置目標任務，為蕪申運河建標準橋梁，并且責任到人，細分各種任務。《做陀螺》也是要求學生從組裝一個陀螺入手，向越做越好發展。

（二）問題驅動學習

問題驅動法即基于問題的教學方法。這種方法不像傳統教學那樣先學習理論知識再解決問題。它是一種以學生為主體、以專業領域內的各種問題為學習起點、以問題為核心規劃學習內容，讓學生圍繞問題尋求解決方案的一種學習方法。這種方法能夠提高學生的學習積極性、參與度，激發起學生的求知欲，活躍思維。《搭支架》就是從問題著眼，“支架有什么共同特點？”“為什么要設計三角形支架？”“要什么材料？”“怎么搭？”“要注意什么？”“有什么發現？”每個問題層層推進，引導學生逐漸深入思考，完成好作品。但當學生認為大功告成的時候，教師又拋出問題：“吸管太短、少了怎么辦？”“三角形一定要很大嗎？”學生在問題的驅動下又積極思考，思維擴散開來。這樣的學習模式強調課堂任務，目的性極強，學生有興趣帶著問題研究更能顯成效。

（三）科技驅動學習

科技改變生活，創新引領世界。科技帶給人類翻天覆地的變化，學生在課堂的作品與科技有什么關聯？只是單純的一個小制作，還是能應用到生活中去？學生作品如果缺少了與實際生活的聯系，學生就沒了繼續學習的動力，只是把探究當好玩。所以把生活中的科技展示出來，哪一個環節用到了你們的技術？它能讓這樣的科技產品產生怎樣的變化，給人們的生活帶來怎樣的便利？跟實際生活一聯系，學生的興趣自然就會濃厚。如《制作橡皮筋動力直升機》是一課自編教材，課題很土，但接地氣。課一開始教師就把模型直升機和實物直升機一起展示出來，請學生觀察有什么相同的地方。它們的動力來自哪里？有什么相通之處？這都讓學生從現做的模型聯系到了現有科技，并想盡辦法在細節上完善模型，再遷移運用到實物上，儼然成為一名科學工作者。

二、促進學生深入思考，技術創新

學生如何學，教師不能僅僅停留在教會知識上，而是要教會學生會學，成為一名思考者。學生的獨立思考能力是終身學習能力的核心要素之一。在教學過程中，學生既是教學的對象，又是教學過程的主體。

（一）圖例促進思考

就學習過程而言，獨立思考是學好知識的前提。學習重在理解，沒有經過獨立思考無法很好地消化所學知識，也不可能真正理解技術。但是學生的空間想象力有限，遇到瓶頸，教師如果不管不顧，學習過程就會卡殼，思維受阻，課堂就無法正常進行下去。在這種情況下教師就應該適當點撥。如《小丑玩具跳起來》一課，教師出示問題“竹條怎么操作往上跳”，事先已經估計到了學生在這個環節可能會出現困難，所以沒有急于讓學生去操作，而是發下裝置圖，在具體的圖紙上比畫思考，介紹方法，做到了先動腦再動手。成功之后又引發學生一連串思考：要跳得高怎么辦？在竹條上怎么動腦筋？竹條放的位置，變短變形程度，如何才能實現目的？學生一步步推理思考操作完善設計。

（二）問題促進思考

教師在課堂上要充分運用問題進行導思，引導學生發現智慧的引線，促進思維的發散。思維是從問題開始的，教師富有針對性和啟發性的課堂提問肯定能一石激起千層浪，學生靈光乍現，心扉打開，思維活躍，處于思維的最佳狀態。針對當時情況，語言要簡練，問題要及時，時間要留足。學生交流，認知沖突，腦力風暴，最后在思維激蕩中答案自然生成。在《搭支架》中，教師在課堂上發現學生拼命使用吸管，最后吸管短的短、沒的沒，最后一籌莫展支架做不下去了，于是馬上拋出一個問題“吸管短少了怎么辦”，及時把學生從牛角尖拉出來，發散思維，學生發現三角形支架不一定大，只要有就能穩固，角對角不夠長，可以邊對邊點對點搭建，這樣就從技術上解決了材料少無法構建的難題。

（三）失誤促進思考

一臺機器生產零件，每一環節都能做到不失誤。但課堂教學面對的是每個機靈的學生、活躍的大腦，教學效果也是我們很難預料的。我們的教學時常會出現意外，學生提出的問題、思考的方向與我們課堂的預設不完全吻合，或者是教師在備課中沒有考慮周全，但是學生聰明的腦瓜想到了。那教師就要隨著課堂的生成隨機應變，擇優而上。如《做陀螺》，教師布置的任務是做陀螺，其實只要考慮結構組成部分轉盤和轉軸，這兩部分做好了，陀螺自然就能轉得飛快，學生都很聰明一一想到了。但是教師沒有考慮，如果還要讓陀螺轉起來轉得更久，就不得不考慮另外一個因素——接觸面。學生在屢次操作中，陀螺從桌上掉到地上，或者從文具盒上跌落到桌上，發現不同的接觸點陀螺的轉速持久度不同。教師從學生的失誤中發現教學點，即刻與學生商討“同一個陀螺放不同地方轉動，看看會有什么發現”這個環節，讓探究更深入地進行下去。

三、幫助學生生產產品，更好更新

了解科學相關知識，進行技術革新，最終要走向工程活動，它是制作產品的過程，用一個詞概括就是“建造”。每節課都有作品產生，而且是在學生原有知識理論的基礎上更進一步。在學生制作時遇到技術卡殼做一些適當點撥，細節引導，學生就會茅塞頓開，技術的進步就是一個飛躍，學生的探究興趣就會更加濃厚。

（一）拋出問題幫助

最關鍵的是如何拋出問題，讓學生去討論、去思考，問題的好壞直接影響到學生的產品設計產出。《小丑玩具跳起來》這課中，學生對于小丑怎樣跳起來百思不得其解，教師其實就是要引導學生思考做一個裝置來幫助小丑跳起來。因為既然是產品，應該是完整的思考設計過程。在前面環節演示小丑向下掉的過程，如果提問“火箭怎樣升空”“動力來自哪里”“我們怎樣引導小丑向上跳”學生知識遷移自然想到要固定裝置設計軌道，由下而上給予彈力。讓小丑跳得更高可放在引導學生觀察竹條前后兩次形變的基礎上，形變越厲害，彈力越大，跳得就越高。

（二）修改細節幫助

科學課還是要重在用科學知識改進技術，再完成作品。千萬不能上成勞技課，直接告訴學生要怎么做、要注意什么，這樣學生就失去了動腦的關鍵環節，僅僅是動了手，探究的熱情也會下降。《制作橡皮筋動力直升機》課開始可以先讓學生看圖紙操作，學生的觀察力、理解力和執行力肯定有所不同，制作的產品也是千差萬別。直升機出來后全班展示比較，引發學生觀察不同直升機的細節，找出差別主動思考，“我和他的直升機有什么區別”“如何改進”，學生重新設計的主動性會更強，把已有產品變得更好的愿望也更強烈。

（三）建立模型幫助

教師課堂上幫助學生構建模型，即引導學生根據自己的前概念，使用教師準備的材料，通過模型將學習的思維過程、對知識的理解、對知識的內化過程表達出來，促進學生對知識的深層理解，還可以激發學生的創造性思維。如果學生無法在腦海中形成具體的產品，建模就是最好的辦法。《建橋梁》就適合學生建立模型來幫助學習。課堂時間有限，學生要深入思考，必須舍棄部分環節。橋梁搭建最重要的目的是承重，可以在建模過程中撇去次要因素，把承重作為學生主要思考的因素，從承重一小瓶礦泉水減少到一小杯來測試模型是否搭建成功。如果不成功該怎么改進？這是課堂上需要思考操作的，成功之后真正建橋梁怎么按比例放大這個只要思考，實踐放到課后。

（四）出示材料幫助

教師精心設計、選擇、提供的有結構材料，是探究式教學得以開展的基礎，是學生參與實踐、自行探究的前提，也是促進學生形成科學素養的關鍵。如果在課堂上做實驗，讓學生說需要什么材料時他們肯定一頭霧水，因為可供選擇材料很多，這時就需要教師直接出示部分材料。如《搭支架》，教師拿出吸管，向學生提問“可以做支架的哪部分”“支架之間可以用什么連接”，幫助學生降低思維難度，學生肯定能說出實際可行的材料，如膠、橡皮泥、大頭針等。怎么用？使用時注意什么？安全問題要牢記。學生展示作品，把三個同樣的五邊形分別搭建一個三角、兩個三角、三個三角……用手拉扯比較，更直觀感受到三角越多越穩定的特點。再給學生展示容易扭動的課桌椅凳，學生是否馬上會聯想到三角形搭建法？在學生的迫切需要下教師適時出示錘子、釘子、木條，是不是就把理論運用到實踐生活中了？把課堂上學到的技術應用到工程中，學生的興致必定更加高昂。

科學是系統理論知識，能用于指導實踐；技術是在科學的指導下，直接指導和服務產生的一種知識；而工程則是運用科學和技術進行的一種實踐活動。如今科學教學的前沿理念，是把科學、工程、技術整合，以學生為中心讓學生思考，學習科學新知識，掌握科學技術，并且利用學到的科學知識和技術生產產品。其中經歷了這樣一個過程：學習知識—掌握技術—生產產品。學生要學習，教師也要學習。學習要方法，方法即套路。對于一個新接觸科學的教師來說，按照學生所學、所思、所做這樣一個流程套路教學，可能會有一點幫助。但是如果是一個有豐富經驗的老教師，那就可以因人而異、因材施教，教無章法只要適得其法就行。

【本文系江蘇省教育科學“十三五”規劃鄉村教師專項重點資助課題“科學、工程、技術整合的教學案例研究”研究成果（XC-a/2016/04）】

參考文獻

[1]孫紹榮主編.高等教育方法概論（修訂版）[M].上海：華東師范大學出版社.2018.

[2]中華人民共和國教育部.義務教育科學課程標準[M].北京：北京師范大學出版社，2022.