摘 要：新課改背景下，技術(shù)與工程成為科學(xué)教育的重點(diǎn)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)與工程素養(yǎng)成為小學(xué)科學(xué)教育的一項(xiàng)重要目標(biāo)。在小學(xué)科學(xué)技術(shù)與工程教學(xué)實(shí)踐中，教師通過(guò)設(shè)置真實(shí)有意義的驅(qū)動(dòng)性任務(wù)、加強(qiáng)科學(xué)性指導(dǎo)、強(qiáng)化學(xué)生工程思維培養(yǎng)、采用表現(xiàn)性評(píng)價(jià)方式等途徑，可有效提升學(xué)生的設(shè)計(jì)與創(chuàng)造能力，培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)與工程素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：小學(xué)科學(xué)；STEM；技術(shù)與工程

作者簡(jiǎn)介：尤春來(lái)（1979—），女，江蘇省無(wú)錫市港下實(shí)驗(yàn)小學(xué)。

在社會(huì)急速發(fā)展的背景下，自主科技創(chuàng)新正發(fā)揮愈加重要的作用。時(shí)代呼喚公民科學(xué)素養(yǎng)的提升，技術(shù)與工程素養(yǎng)作為個(gè)人科學(xué)素養(yǎng)的組成部分，重要性日益凸顯。2017年版《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中首次增加了技術(shù)與工程內(nèi)容，2022年版《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》在繼承這一部分內(nèi)容的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步發(fā)展和強(qiáng)調(diào)了技術(shù)與工程素養(yǎng)。人類(lèi)在與自然界互動(dòng)的過(guò)程中，出于適應(yīng)自然和改善生存條件的需要，發(fā)明了各種各樣的技術(shù)；而對(duì)現(xiàn)有物質(zhì)和生活環(huán)境進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、加工和建設(shè)，以滿(mǎn)足需求，則衍生出了工程的概念［1］。在小學(xué)科學(xué)課程中，技術(shù)與工程領(lǐng)域的教學(xué)旨在引導(dǎo)學(xué)生初步認(rèn)識(shí)技術(shù)與工程的發(fā)展，使學(xué)生通過(guò)綜合運(yùn)用各學(xué)科的知識(shí)，解決身邊的問(wèn)題，感受動(dòng)手實(shí)踐的樂(lè)趣，體驗(yàn)科學(xué)技術(shù)對(duì)社會(huì)發(fā)展和個(gè)人生活的影響，從而培養(yǎng)科學(xué)、技術(shù)、工程與社會(huì)相互關(guān)聯(lián)的整體觀(guān)念。

一、小學(xué)科學(xué)教材中的技術(shù)與工程內(nèi)容

在小學(xué)科學(xué)教育中，技術(shù)與工程內(nèi)容是一個(gè)新增的領(lǐng)域，對(duì)于部分一線(xiàn)教師而言，這個(gè)領(lǐng)域可能相對(duì)陌生。因此，教師需要明確在整套小學(xué)科學(xué)教材中哪些內(nèi)容屬于技術(shù)與工程范疇，以及在整套小學(xué)科學(xué)教材中哪些內(nèi)容應(yīng)側(cè)重于以技術(shù)與工程視角進(jìn)行教學(xué)。下面以蘇教版小學(xué)科學(xué)新教材（2019版）為例做簡(jiǎn)要分析，本套教材中涉及技術(shù)與工程的內(nèi)容有主題單元、專(zhuān)項(xiàng)學(xué)習(xí)、STEM學(xué)習(xí)、科學(xué)閱讀等形式，涵蓋知識(shí)教學(xué)、技能訓(xùn)練、情感態(tài)度價(jià)值觀(guān)等，在各年級(jí)的分布如表1。

主題單元引導(dǎo)學(xué)生在動(dòng)手實(shí)踐中學(xué)習(xí)和了解技術(shù)與工程的基本知識(shí)，掌握基本操作技能。專(zhuān)項(xiàng)學(xué)習(xí)《像工程師那樣》著眼于工程實(shí)踐能力，帶領(lǐng)學(xué)生全面學(xué)習(xí)和了解工程師的工作過(guò)程，學(xué)習(xí)如何從工程角度思考問(wèn)題、如何設(shè)計(jì)產(chǎn)品等，是系統(tǒng)化與顯性化進(jìn)行工程專(zhuān)項(xiàng)能力訓(xùn)練的板塊。STEM學(xué)習(xí)是綜合運(yùn)用科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)知識(shí)，在項(xiàng)目化過(guò)程中解決實(shí)際問(wèn)題的一種教育模式，重在帶領(lǐng)學(xué)生親歷完整的問(wèn)題解決過(guò)程。科學(xué)閱讀帶領(lǐng)學(xué)生了解科技發(fā)展歷程，了解科學(xué)家、工程師對(duì)推動(dòng)科技發(fā)展所起的巨大作用?？v向來(lái)看，每一個(gè)板塊內(nèi)部都按照學(xué)習(xí)進(jìn)階的方式在各年級(jí)分段分布，形成螺旋上升的整體框架。

蘇教版小學(xué)科學(xué)教材在技術(shù)與工程領(lǐng)域的知識(shí)呈現(xiàn)形式多樣，這樣的編排能夠更好地回應(yīng)核心素養(yǎng)理念。技術(shù)與工程素養(yǎng)培養(yǎng)是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，不可能用單一途徑解決。知識(shí)有知識(shí)傳授的方法，技能有技能訓(xùn)練的方式，能力培養(yǎng)則要依托于真實(shí)情境和復(fù)雜問(wèn)題，因此，教師在設(shè)計(jì)教學(xué)板塊時(shí)要做好分門(mén)別類(lèi)［2］。

二、設(shè)置真實(shí)而有意義的驅(qū)動(dòng)性任務(wù)

技術(shù)與工程素養(yǎng)培養(yǎng)依賴(lài)實(shí)踐活動(dòng)，旨在讓學(xué)生在親身體驗(yàn)中習(xí)得與養(yǎng)成素養(yǎng)。因?yàn)榧夹g(shù)與工程的初衷是滿(mǎn)足人類(lèi)生活需求，所以教師應(yīng)強(qiáng)調(diào)其與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系，創(chuàng)設(shè)真實(shí)任務(wù)情境，讓學(xué)生在任務(wù)的推動(dòng)下展開(kāi)探究，從而增加學(xué)習(xí)趣味，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

《立體小菜園》課程關(guān)注社會(huì)現(xiàn)狀：隨著人口的增長(zhǎng)，糧食需求上升，但可耕種土地面積有限，因而農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展追求更高效的種植模式，為了少用地、多生產(chǎn)，立體農(nóng)場(chǎng)應(yīng)運(yùn)而生。同時(shí)，城鎮(zhèn)化建設(shè)的進(jìn)一步發(fā)展帶動(dòng)了生活環(huán)境變革，很多鄉(xiāng)村居民也住進(jìn)了高層住宅，缺乏種植空間。因此，建設(shè)立體小菜園不僅響應(yīng)了現(xiàn)代生活方式變革，還能滿(mǎn)足人們的蔬菜種植需求。

基于以上分析，教師在課堂上可以引導(dǎo)學(xué)生思考家庭小菜園的重要性，如人們可以針對(duì)自己的個(gè)性化需求在家庭小菜園中種植蔬菜，節(jié)約家庭支出，保障家庭飲食健康等。設(shè)想有一天我們能在家觀(guān)察種子成長(zhǎng)，感受自然生活，摘下蔬果，品嘗新鮮滋味，未嘗不是一種有意義的生活方式。接著，教師提出任務(wù)要求：在陽(yáng)臺(tái)建一個(gè)立體小菜園，至少能讓一家三口每周吃上兩次小菜園供應(yīng)的湯菜最好能利用廢舊材料建造。

以驅(qū)動(dòng)性任務(wù)為出發(fā)點(diǎn)，以問(wèn)題解決為導(dǎo)向，能使學(xué)生保持積極的學(xué)習(xí)狀態(tài)，而任務(wù)的開(kāi)放性能促使他們尋找多樣化的解決方案，培養(yǎng)創(chuàng)新能力和高階思維。

三、加強(qiáng)科學(xué)對(duì)技術(shù)工程的指導(dǎo)

科學(xué)與技術(shù)、工程三者相輔相成，密切相關(guān)?？茖W(xué)對(duì)技術(shù)與工程有指導(dǎo)作用，違反科學(xué)原理的技術(shù)發(fā)明或者工程建設(shè)是注定失敗的。反過(guò)來(lái)，技術(shù)與工程也會(huì)促進(jìn)科學(xué)發(fā)展。比如，精密先進(jìn)的觀(guān)測(cè)儀器有助于科學(xué)探索，“中國(guó)天眼”望遠(yuǎn)鏡的建造為科學(xué)家發(fā)現(xiàn)更多脈沖星提供了機(jī)會(huì)。在學(xué)生的項(xiàng)目實(shí)踐中，科學(xué)原理的學(xué)習(xí)和應(yīng)用也是不可或缺的，因此，我們需要強(qiáng)化對(duì)學(xué)生科學(xué)探究的引導(dǎo)。

在立體小菜園項(xiàng)目中，層架的建造涉及力學(xué)知識(shí)，如何增強(qiáng)層架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及承重性能等需要學(xué)生進(jìn)行探究。說(shuō)到穩(wěn)定性，學(xué)生一般會(huì)想到三角形結(jié)構(gòu)，但是如果把裝置做成三角形，能夠擺放種植盆的空間會(huì)小很多，使種植面積減少。那么為了擴(kuò)大空間，是否可以在四邊形中增加三角形結(jié)構(gòu)以增強(qiáng)穩(wěn)定性？教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生選擇合適的材料和加固方式，可以引導(dǎo)學(xué)生先利用模型展開(kāi)探究，再用數(shù)據(jù)來(lái)指導(dǎo)實(shí)踐。

蔬菜的種植涉及植物、土壤、光照和環(huán)境等的知識(shí)，不同植物的生長(zhǎng)特性各異，種植周期不同。因此，如何選擇適合的蔬菜品種、如何合理配置土壤、如何增加光照等問(wèn)題都需要學(xué)生深入學(xué)習(xí)。小菜園項(xiàng)目是一個(gè)持續(xù)時(shí)間比較長(zhǎng)的活動(dòng)，從前期調(diào)研到裝置建成再到后期種植，跨度數(shù)月，在此過(guò)程中學(xué)生會(huì)遇到各種科學(xué)問(wèn)題，所以教師需要帶領(lǐng)學(xué)生不斷探索，科學(xué)指導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展小菜園建設(shè)，提高項(xiàng)目成功率。

四、強(qiáng)化技術(shù)與工程思維培養(yǎng)

科學(xué)、技術(shù)和工程是三種不同性質(zhì)的實(shí)踐活動(dòng)，其思維方式也各異?？茖W(xué)思維以追求真理為導(dǎo)向，是由好奇心和求知欲引發(fā)的探索與發(fā)現(xiàn)，以求真為目的。技術(shù)思維是以解決問(wèn)題為導(dǎo)向的工具性思維，具有明確的目標(biāo)，是人們?cè)谇笮隆⑶笄?、求精的工具理性?qū)動(dòng)下的發(fā)明和革新活動(dòng)［3］。因此，技術(shù)思維的特征是創(chuàng)新。工程思維是以?xún)r(jià)值為導(dǎo)向的造物思維，追求最高性?xún)r(jià)比或者效益最大化，工程思維的顯著特征是系統(tǒng)性、集成性、跨學(xué)科性、綜合性以及復(fù)雜性等。

對(duì)于高年級(jí)小學(xué)生來(lái)說(shuō)，他們喜愛(ài)立體小菜園這樣的實(shí)踐項(xiàng)目。然而，一些學(xué)生在實(shí)踐中缺乏思考。若在動(dòng)手過(guò)程中缺少思維的參與，活動(dòng)可能變得盲目低效，甚至可能半途而廢。為了改變學(xué)生“動(dòng)手有余，思維不足”的情況，在工程實(shí)踐的每一個(gè)環(huán)節(jié)，教師應(yīng)用問(wèn)題來(lái)促進(jìn)學(xué)生思考，強(qiáng)化技術(shù)與工程思維的引領(lǐng)。

明確任務(wù)階段：教師需明確提出任務(wù)，如在兩周內(nèi)建設(shè)小菜園，利用廢舊物品作為建材，等等。這樣有助于學(xué)生清晰了解任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)工程做系統(tǒng)性、經(jīng)濟(jì)性的考量。

前期研究階段：學(xué)生需要展開(kāi)三方面的調(diào)研——蔬菜品種選擇、土壤選擇以及立體小菜園的構(gòu)建。為綜合考慮不同蔬菜的生長(zhǎng)周期、適應(yīng)性等，學(xué)生需要了解土壤需求。同時(shí)，他們還需要考慮材料選擇和容器的設(shè)計(jì)，以滿(mǎn)足復(fù)雜的工程需求。

設(shè)計(jì)方案：學(xué)生需要綜合考慮自家陽(yáng)臺(tái)的實(shí)際情況，確定支架材質(zhì)、數(shù)量、造型和層數(shù)，以保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。項(xiàng)目的可實(shí)施性至關(guān)重要，也是對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維的考驗(yàn)。

制作改進(jìn)：本項(xiàng)目具有一定復(fù)雜性，僅憑學(xué)生自己可能難以完成，所以教師要和家長(zhǎng)積極溝通，取得家庭方面的支持，幫助學(xué)生落實(shí)方案。在搭建活動(dòng)中，學(xué)生的困難主要來(lái)自?xún)煞矫妗皇侵Ъ懿牧蠝?zhǔn)備，二是工具操作。家長(zhǎng)可以重點(diǎn)協(xié)助學(xué)生這兩方面的活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注細(xì)節(jié)、聚焦結(jié)構(gòu)、優(yōu)化設(shè)計(jì)圖。在實(shí)際操作中可能會(huì)遇到各種困難，學(xué)生應(yīng)在對(duì)標(biāo)項(xiàng)目要求的前提下，著眼系統(tǒng)，統(tǒng)籌兼顧。

評(píng)價(jià)反思：在學(xué)生完成家庭小菜園建設(shè)后，教師可以組織一次討論評(píng)價(jià)會(huì)，采用觀(guān)看視頻或圖文的方式來(lái)考查學(xué)生的項(xiàng)目成果，讓學(xué)生談?wù)勴?xiàng)目體驗(yàn)，總結(jié)反思。評(píng)價(jià)可以圍繞技術(shù)與工程思維的幾個(gè)要點(diǎn)展開(kāi)，對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新思維、系統(tǒng)思維、統(tǒng)籌思維等進(jìn)行評(píng)估。

五、采用表現(xiàn)性評(píng)價(jià)方式

STEM學(xué)習(xí)旨在培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，注重項(xiàng)目化研究，以發(fā)展綜合能力為目標(biāo)。在此過(guò)程中，教師不應(yīng)當(dāng)僅僅關(guān)注研究結(jié)果或書(shū)面測(cè)試，還需注重過(guò)程評(píng)價(jià)。表現(xiàn)性評(píng)價(jià)模式強(qiáng)調(diào)在真實(shí)情境下，根據(jù)評(píng)分規(guī)則對(duì)學(xué)生完成復(fù)雜任務(wù)的過(guò)程表現(xiàn)或結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)［4］。表現(xiàn)性評(píng)價(jià)關(guān)注真實(shí)情境、復(fù)雜任務(wù)和過(guò)程評(píng)價(jià)，與STEM教育內(nèi)涵高度契合，因此，基于任務(wù)的表現(xiàn)性評(píng)價(jià)有望提升STEM教學(xué)效果，促進(jìn)學(xué)生發(fā)展。

發(fā)揮表現(xiàn)性評(píng)價(jià)的引領(lǐng)作用。作為教學(xué)過(guò)程的組織者、指導(dǎo)者和引導(dǎo)者，教師在設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí)需考慮評(píng)價(jià)問(wèn)題，確定課堂教學(xué)“教什么”“怎么教”，要指導(dǎo)學(xué)生“學(xué)什么”“怎么學(xué)”，最后通過(guò)評(píng)價(jià)知曉學(xué)生“會(huì)什么”［5］。因此，學(xué)習(xí)活動(dòng)開(kāi)始時(shí)，應(yīng)告知學(xué)生評(píng)價(jià)的內(nèi)容、標(biāo)準(zhǔn)和時(shí)間，以使他們提前做好準(zhǔn)備。這樣，整個(gè)項(xiàng)目過(guò)程和結(jié)果都將成為評(píng)價(jià)的對(duì)象，從而增強(qiáng)學(xué)生的自律性和主動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力，使他們?cè)谡麄€(gè)任務(wù)過(guò)程中保持高效性。

設(shè)定表現(xiàn)性評(píng)價(jià)目標(biāo)。在立體小菜園項(xiàng)目中，表現(xiàn)性評(píng)價(jià)的目標(biāo)主要是考查學(xué)生的相關(guān)操作技能，以及他們?cè)O(shè)計(jì)、建設(shè)小菜園并進(jìn)行種植的情況。因此，可以設(shè)定目標(biāo)如下：引導(dǎo)學(xué)生綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)、科學(xué)、工程等多學(xué)科知識(shí)，動(dòng)手建設(shè)立體小菜園，并種植蔬菜，每周為家庭提供兩次湯菜所需的原材料。這樣的評(píng)價(jià)目標(biāo)能夠準(zhǔn)確反映項(xiàng)目的實(shí)際要求，引導(dǎo)學(xué)生全面參與、深入思考和實(shí)踐。

制訂表現(xiàn)性評(píng)價(jià)量規(guī)。本項(xiàng)目中，表現(xiàn)性評(píng)價(jià)量規(guī)可以從設(shè)計(jì)、制作、種植三方面展開(kāi)，在每個(gè)項(xiàng)目中落實(shí)具體觀(guān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)學(xué)生在項(xiàng)目中表現(xiàn)出的行為與最終成果進(jìn)行評(píng)價(jià)，同時(shí)評(píng)價(jià)主體要多元化，可以從學(xué)生自評(píng)、同學(xué)互評(píng)、教師評(píng)價(jià)三方面展開(kāi)。評(píng)價(jià)表如表2所示。

工程項(xiàng)目的學(xué)習(xí)不會(huì)有單一的標(biāo)準(zhǔn)答案，科學(xué)教學(xué)重在引導(dǎo)學(xué)生充分參與、充分體驗(yàn)和實(shí)踐制作，因此，評(píng)價(jià)活動(dòng)也不應(yīng)以追求答案為目的，而應(yīng)具有針對(duì)性，教師需要善于發(fā)掘評(píng)價(jià)的要點(diǎn)。例如，如果學(xué)生學(xué)習(xí)了某項(xiàng)技術(shù)或工具操作，評(píng)價(jià)可關(guān)注他們對(duì)技術(shù)的掌握程度以及在使用工具完成指定任務(wù)時(shí)的表現(xiàn)，以評(píng)估他們的實(shí)際達(dá)成情況；如果涉及設(shè)計(jì)活動(dòng)，則可以檢視其中是否蘊(yùn)含創(chuàng)新或巧思；在STEM類(lèi)項(xiàng)目學(xué)習(xí)中，評(píng)價(jià)可以根據(jù)各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)生的要求，觀(guān)察他們的完成程度；等等。若設(shè)置的評(píng)價(jià)點(diǎn)能夠引導(dǎo)學(xué)生積極向上地學(xué)習(xí)，便能有效促進(jìn)他們技術(shù)與工程素養(yǎng)的培養(yǎng)。

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