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        于活動(dòng)中發(fā)展“工程思維”

        2021-05-27 15:47:26朱燕萍

        朱燕萍

        摘要:在科學(xué)課堂上,教師應(yīng)根據(jù)工程活動(dòng)的難易程度,設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié),發(fā)展學(xué)生的工程思維?!缎⌒」こ處煛芬徽n,以“制作鉛筆加長(zhǎng)器”作為工程項(xiàng)目,讓學(xué)生經(jīng)歷和體驗(yàn)工程師工作的不同環(huán)節(jié),于活動(dòng)中發(fā)展設(shè)計(jì)思維、系統(tǒng)思維、迭代思維。

        關(guān)鍵詞:工程思維;設(shè)計(jì)思維;系統(tǒng)思維;迭代思維;《小小工程師》

        伴隨“技術(shù)與工程”作為獨(dú)立教學(xué)內(nèi)容出現(xiàn)在《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》(2017年版)中,小學(xué)科學(xué)教育愈加重視培養(yǎng)學(xué)生基于問題解決和工程設(shè)計(jì)等的科學(xué)素養(yǎng),尤其是培養(yǎng)學(xué)生的工程思維。在小學(xué)階段,科學(xué)教師往往會(huì)將工程思維延伸為教學(xué)環(huán)節(jié)中可實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)思維、系統(tǒng)思維、迭代思維、整合思維等。筆者教學(xué)蘇教版小學(xué)科學(xué)一年級(jí)上冊(cè)《小小工程師》一課時(shí),以“制作鉛筆加長(zhǎng)器”作為工程項(xiàng)目,讓學(xué)生經(jīng)歷和體驗(yàn)工程師工作的不同環(huán)節(jié),于活動(dòng)中發(fā)展工程思維。

        一、畫設(shè)計(jì)圖,發(fā)展設(shè)計(jì)思維

        工程的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)?!缎⌒」こ處煛芬徽n,筆者首先鼓勵(lì)學(xué)生畫“鉛筆加長(zhǎng)器”設(shè)計(jì)圖,引導(dǎo)學(xué)生在繪制設(shè)計(jì)圖的過程中綜合考慮多方面因素,發(fā)展設(shè)計(jì)思維。具體過程如下:

        師鉛筆寫的字多了,就會(huì)變短,不方便使用。如果給同學(xué)們提供一個(gè)材料倉(cāng)庫(kù),有吸管、一次性筷子、雪糕棒、橡皮筋、雙面膠、透明膠帶、紙張等,怎樣制作出一個(gè)“鉛筆加長(zhǎng)器”呢?

        生我會(huì)用吸管套在鉛筆后面,然后用透明膠帶綁起來。

        生我會(huì)把紙卷起來,套在鉛筆后面,然后用雙面膠綁起來。

        師看來你們都已經(jīng)有大概的想法了,不錯(cuò)!但老師要提醒同學(xué)們,想得再細(xì)致一些。比如,你需要哪些材料?第一步用什么材料,第二步用什么材料?如果你想好了,就把實(shí)驗(yàn)記錄單(出示下頁(yè)圖1)拿出來,在上面畫出“鉛筆加長(zhǎng)器”的設(shè)計(jì)圖。

        通過畫設(shè)計(jì)圖活動(dòng),低年段學(xué)生能夠利用提供的材料和工具,通過口述、圖示等方式表達(dá)自己的設(shè)計(jì)與想法,初步學(xué)會(huì)如何辨別問題和需要。雖然學(xué)生初次接觸時(shí),往往不太適應(yīng),畫的設(shè)計(jì)圖也沒有那么完整、美觀,但設(shè)計(jì)思維的種子已然萌芽。

        二、甄選材料,發(fā)展系統(tǒng)思維

        結(jié)構(gòu)性材料是有意義的材料,能夠揭示工程項(xiàng)目中的要素關(guān)系(可以是內(nèi)在關(guān)系,也可以是外在關(guān)系)。大量的實(shí)踐研究表明,兒童的工程系統(tǒng)思維可以在甄選實(shí)驗(yàn)材料的過程中循序漸進(jìn)地提升。

        低年段學(xué)生在真實(shí)的工程環(huán)境中,面對(duì)眾多可供選擇的實(shí)驗(yàn)材料時(shí),可能會(huì)一股腦兒全部挑走,也可能會(huì)隨便挑幾樣自己喜歡的。對(duì)此,筆者引導(dǎo)學(xué)生先仔細(xì)觀察設(shè)計(jì)圖,確定自己需要的實(shí)驗(yàn)材料。通過這樣一個(gè)頗有儀式感的環(huán)節(jié),學(xué)生的選擇謹(jǐn)慎多了,會(huì)考慮每一種材料的作用并盡可能將其發(fā)揮出來,系統(tǒng)思維于此悄然發(fā)展。

        三、發(fā)布成果,發(fā)展迭代思維

        工程產(chǎn)品的分享需要儀式感。在具有儀式感的分享交流過程中,學(xué)生原有的設(shè)計(jì)在與他人的對(duì)比中、伙伴的評(píng)價(jià)間得以提升,進(jìn)而初步形成迭代思維。于是,《小小工程師》一課,筆者設(shè)計(jì)了“成果發(fā)布會(huì)”和“設(shè)計(jì)產(chǎn)品廣告語(yǔ)”活動(dòng)。具體過程如下:

        師誰(shuí)能上臺(tái)簡(jiǎn)單介紹一下你的“鉛筆加長(zhǎng)器”是怎么做的?拿好你的設(shè)計(jì)圖和你制作的“鉛筆加長(zhǎng)器”上臺(tái)展示一下吧,其他小朋友仔細(xì)看、認(rèn)真聽。

        生我用兩根筷子拼接成一個(gè)“鉛筆加長(zhǎng)器”,綁在鉛筆的后面。

        師用自己制作的加長(zhǎng)后的鉛筆寫字,好用嗎?

        生我做的“鉛筆加長(zhǎng)器”太長(zhǎng)了,沒有辦法放進(jìn)鉛筆盒里。

        師你想怎樣改進(jìn)?

        生可以把筷子截短一些。

        師是的,我們做出來的“鉛筆加長(zhǎng)器”還要實(shí)用。其他小朋友呢,還能給他提提建議嗎?

        生筷子“鉛筆加長(zhǎng)器”不太好看,可以做得好看一點(diǎn)。

        師“鉛筆加長(zhǎng)器”還要美觀??磥恚覀儼嗟男∨笥讯际恰靶⌒」こ處煛?,能給自己和別人的作品提出建議了。那么我們四人小組合作,互相提提建議,可以從好看、好用、結(jié)實(shí)這三個(gè)方面來思考。

        (學(xué)生四人小組合作,互相提修改建議:第一個(gè)學(xué)生介紹自己的“鉛筆加長(zhǎng)器”,第二個(gè)學(xué)生對(duì)第一個(gè)學(xué)生的作品提建議,再介紹自己的作品……)

        師每個(gè)小朋友都對(duì)如何改進(jìn)自己的“鉛筆加長(zhǎng)器”有了進(jìn)一步的想法,可以課后繼續(xù)去完善。我們制作的產(chǎn)品最終是要賣出去的,那同學(xué)們能給自己的產(chǎn)品設(shè)計(jì)一些廣告語(yǔ)嗎?

        生9元兩個(gè)包郵,好用不貴。

        生“鉛筆加長(zhǎng)器”,你值得擁有!

        ……

        師同學(xué)們很有想象力和創(chuàng)造力!回家后,你可以試著用自己的廣告語(yǔ)向爸爸媽媽、爺爺奶奶推銷你的產(chǎn)品。希望同學(xué)們都能成功地把自己的產(chǎn)品賣出去。

        這兩個(gè)活動(dòng),既符合一年級(jí)學(xué)生的年齡特征,又具有一定的挑戰(zhàn)性,能夠點(diǎn)燃學(xué)生表達(dá)和創(chuàng)造的欲望。在學(xué)生的你一言我一語(yǔ)中,迭代思維的輪廓悄悄地印在了他們的心中:工程產(chǎn)品還需要改進(jìn)。在教師的指導(dǎo)下,學(xué)生批判性地審視同伴和自己的作品,剔除不需要的部件,優(yōu)化留存的結(jié)構(gòu)與功能,并適當(dāng)創(chuàng)新,迭代思維的痕跡愈發(fā)深刻。

        在科學(xué)課堂上,教師應(yīng)根據(jù)工程活動(dòng)的難易程度,巧妙設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié),調(diào)動(dòng)學(xué)生的已有經(jīng)驗(yàn),讓學(xué)生在工程設(shè)計(jì)、挑選工程材料、展示工程產(chǎn)品等過程中靈活運(yùn)用,將科學(xué)概念轉(zhuǎn)化為實(shí)際的生活運(yùn)用,發(fā)展工程思維。

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