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1、“技术与工程”领域内容解读和教学建议嘉兴海宁市教师进修学校 钱金明（省特级教师）一、技术与工程领域解读新颁布的小学科学课程标准将“技术与工程”列为与物质科学、生命科学、地球与宇宙科 学并列为一个专门的领域，这是我国首次将“技术与工程”纳入小学科学课程标准。科学教育的重 要目标是培养具有科学素养、适应社会发展的未来公民，使其具备一定的创新能力和实践能力。为 达到这一目标，国际科学教育界日益关注科学、技术、工程和数学教育的交叉融合，提出以整合的 教学方式使学生掌握知识和技术，并能进行灵活迁移应用，解决现实问题。为此，新的小学科学课 程标准从目标上明确设置了“科学、技术、社会和环境”目标，包括总目标
2、和学段目标，到课程内 容的技术与工程领域3 个主要概念，即16.工程技术人员依据科学原理设计和制造物品、解决技术 应用的难题，创造了丰富多彩的人工世界；17.工具延伸和增强了人类的能力；人们利用工具生产 产品、改造环境，以满足自身和社会发展的需求。18.工程技术的核心是设计，创新是设计的灵魂， 每一项设计都需要不断完善。并进一步分解细化为9 个学习内容，并分段设计和呈现相应的课程目 标与内容，这为课程教材编写提供了清晰的目标和明确的依据，也方便我们一线教师理解课标，更 好解读教材，把握目标设计学习方案。在原科学（36年级）课程标准中虽没有单独设置“技术与工程领域”，但我们认真分 析，此理念、要
3、求也早就隐含在其中，分散在各个部分里，如在其科学探究内容标准框图及具体内 容标准中，把“观察、实验、制作”作为一个部分进行了阐述，它包含了对简单工具使用方面的要 求。在情感态度与价值观内容标准框图及具体内容标准中，把“对待科学、技术和社会的关系”， 包括用科学改善生活、关注与科学有关的社会问题和科学对社会的双重作用等内容。在物质世界内 容标准框图及具体内容标准中，“运动与力”中包含了简单机械。两者相比最显著的不同有：一是 原课标没有自成领域，也没有以3个主概念及细化成9个学习内容这样清晰的呈现；二是新的课标 中增加了 2 个主核心概念的内容，“工程技术人员依据科学原理设计和制造物品、解决技术应
4、用的 难题，创造了丰富多彩的人工世界”和“工程技术的核心是设计，创新是设计的灵魂，每一项设计 都需要不断完善” ，和6 个学习内容。目的是帮助学生了解工程师职业特点，认识科学家是探索世 界以发现科学原理，而工程师是根据科学原理设计实际应用的产品，这些产品给我们的生活带来方 便和舒适；同时指导学生通过亲身设计和制作作品或产品，来了解设计作品、完成项目的基本过程。 意识到科技产品给我们的生活带来方便和舒适，意识到创意设计能够改善生活质量，同时也要意识 到技术进步会带来某些不良的影响，如环境污染问题等。我们原使用的教科版教材是将这些涉及技术与工程的相关内容有机地镶嵌在各单元的学习内 容之中，包括一些
5、常用工具的使用，如放大镜、酒精灯、温度计等。对于这方面的学习内容原教材 中也占有一定的课文量，如学习“形状与结构”单元，让学生用纸造一座“桥”，学习“热” 单元，让学生设计制作一个保温杯，学习“时间的测量”单元中，让学生制作水钟、制 作一个一分钟计时器，学习“光”单元，让学生做个太阳能热水器，学习“运动和力”单元 让学生设计制作小赛车等等。都结合具体的科学概念学习后运用所学的知识解决一些简单的实 际问题，这样有利于学生学科学用科学，动手动脑，也符合学生的认知规律。我认为根据新课程标 准编写的科学教材，也一定会有机、有层次将技术与工程学习镶嵌在具体的领域内容里而呈现的。 小学科学课里的技术与工程
6、领域，如果离开了具体的科学知识或概念为基点，那不是科学课而是劳 技课，因为科学课是让学生动手动脑“做”科学的课。二、技术与工程领域教学建议技术与工程领域的教学内容是以一定的科学概念为基点，通过技术设计、技术制作从而在教学 活动中进一步发展学生运用科学概念为目标的教学活动。此类课旨在通过对已学习内容的融会贯 通，设置情景，鼓励孩子们小组合作、动手制作，并且能够根据科学原理的设计制作，形成一定的 “产品”。“技术与工程”不是对某一或某些技巧的专门性训练，它不同于劳动技术课，设计是在一定的 科学知识背景之下展开的，教学中找准科学知识应用于生活，并转化为科学技术的教育契机。技术 是在实践中不断改进和提
7、升的，教师不能拘泥于课堂，应努力突破课内外界限，给予学生充分的活 动时间和空间，给予必要的指导和帮助。创新精神和实践能力是在模仿和改进中逐步发展的，在多 次的导、仿中打实基础，开展有目的的创造实践活动，由制作向创作方向发展。1. 创设“自助餐”式的材料区，培养创新能力技术与工程方面的内容教学，材料是一个关键因素，它与生命科学、物质科学、地球与宇宙科 学的教学一样，都需要准备有结构典型材料。对技术与工程内容来说，材料的要求还需要多样性， 以利于学生的创新能力的培养。因为多样性的材料，既给予学生选择的余地，又为学生的设计打开 了思路，可诱发学生有更多的思路，制作出不同的有新意的作品。其次在材料设置
8、上可设置“自助 餐”式材料区，学生可根据自己设计的模型去选择适宜的材料，从而培养学生的元认知。所以，在 进行这一内容的教学时，教师要根据教学内容，为学生准备丰富、本土、生活中可寻找到的材料， 同时要求学生也准备相关材料，并可在实验室里设置材料区。在思考材料的同时，我们还必需准备相关的工具，合适的工具有利于学生去制作出高质量的作 品，这也是培养学生创新能力的关键所在，同时也需要教师具有这方面的素质及教师如何引导与指 导的能力。2. 以基于模型的科学教学，提升思维品质（1）锚定现象。上课伊始，要提出制作作品的具体技术功能指标，这是开展设计的方向和目 标。如原教科版小学科学设计和制作小赛车一课，设计
9、一辆怎样的小赛车（具有什么功能）是 教师要明确的问题。在充分考虑教学的科学性和现实性的基础上，课堂教学一开始，教师应组织学 生思考“运用橡皮筋或气球作动力，怎样设计一辆尽量跑得远的小赛车”。在师生的讨论交流中， 学生明确了“用什么做材料？”“怎么增强动力？”“哪些地方需要增大摩擦力，哪些地方需要减 少摩擦力？”这三个结构性的问题，组成了学生设计小赛车的基本框架。在这样的大思路下，学生 的后续设计、制作就会变得有章可循。知道如何构思、如何选择材料、如何调整方案，还能依据一 定的标准，对自己的作品和他人作品进行评价和反思。目标引领。条件限制是科学技术走向现实生活必然面临的问题。因此，在技术和工程领
10、域的学 习中，教师要针对教学内容，设计相应的评价量规，提出明确的限制条件，这是理解真正的科学技 术设计的开始。如在设计和制作小赛车一课中，教师在材料的准备方面提出了明确的要求：动 力材料为气球或橡皮筋，车身的长度不超过25厘米，同时给学生提供可选择的车身材料一一KT板、 轮子、奶茶吸管和透明胶、线，要求利用相应材料制作小车，并以行驶距离的长短作为评价的核心 标准之一。同时还要考虑设计的美观和创意、时间限制作为评价的量规，让学生在制作前了解优、 良、及格等标准，赋予活动以更大的教育意义。（2）构建模型。在构建模型时要激活科学概念。明确任务后，教师要想办法激活学生头脑中 已有的对解决任务所需概念的
11、理解。如设计小赛车，要激活学生前面所学的力学知识和材料知识， 如：物体的运动、常见的力、摩擦力大小、材料的轻重等。这是学生学习了一定的科学概念后的迁 移和运用。在优化设计时，各小组根据任务和相关的科学概念，在构思和初步设计的基础上，经过“小组 讨论选择确定方案画出草图”，这就是建模。在这个过程中，学生要思考哪个方案最 可行，哪个方案最实用，哪个方案最节约等问题。这个环节是学生设计一个解决问题的方案的过程， 也是一个对多种方案进行选优的过程。但这一过程目前我们往往比较弱化，导致学生没有按模型来 制作，想到哪做到哪，随意性大，这对验证模型这一环节的教学是极为不利的。（3）验证模型。这个环节是技术和
12、工程类教学的核心环节，学生将根据构建的模型将它制作 出来，成为作品。在实际教学中，很容易受到材料或其他小组的影响，轻易否定或更改原先的设计 方案，甚至将方案丢在一边，想到哪做到哪。因此，在实践的第一阶段，教师要有意识地鼓励学生 先做验证，看看自己原来的构思行不行，问题出在哪里，在小组研讨或听取别人意见后慎重修改， 再在多项可能的选择中进行优化。如果在实践中有新的创意，最好立即在方案中加以体现，调整和 完善原先的设计方案。在学生的实践操作中，还存在着一个眼高手低的问题，想得很好，却很难做出来。比如制作小 赛车时，细节问题会在制作中充分暴露出来，比如轮子会左右晃动、车子跑不直、轮子打滑、气球 喷嘴
13、口过大或过小等。发现问题时，教师要给学生一个自我解决问题的空间，减少过多的干扰，以 发展学生技术设计的实践能力。（4）评价模型。在展示与交流的过程中，一要介绍作品的科学原理，二要介绍作品的特色， 并对照作品评价量规进行现场检验，是否达到了预设目标，尤其要引导学生进行自我反思。如设 计和制作小赛车，把跑得最远和最近的两组小赛车挑选出来，在对比中就不难发现原因的所在， 为修正模型奠定基础。（5）修正模型。让学生在比较中学会反思，寻找原因，在反思中促进新的观念的形成。这比 作品本身的优劣更值得关注，是学习的隐性成果之一。在有限的课堂时间内，学生作品的精致化程 度不会很高，我们不妨将这些作品看成是“模
14、型”或“样机”，给反思改进留下了很大空间。我们 既要让学生反思设计中所运用知识的合理性，更要反思制作中解决问题的办法是否合理，引导学生 从较多的问题中寻找关键的问题，思考如何着手下一步的解决方案，使模型更完美。（6）解释模型。模型毕竟是模型，要将模型与生活中实际联系起来，并根据这一模型去解释 生活中事物和现象。如设计和制作小赛车就要让学生设计制作的小赛车去解释生活中赛车或汽 车，培养学生灵活运用知识的能力。其教学流程一般如下:锚定现象匚群构建模型验证模型评估模型了解前概 念，任务驱动； 提供证据；设定 情境迂務模扌臥评价量 规；画图表（模型）表达 想法（解释）；如何使用 装置来表达想法（模型）
15、学生根据设 计制作模型， 师适当指导这个模型优 势杲什盘？这个 模型局限性畏什 丛？倏正模型使用模型进行预测或解释複变什虫来蘆善逮个模型利用这个模型来预测或解释其他现象;为什盘我们对这方面感兴趣？3. 将元认知融入教学之中，在反思中提升元认知的作用主要表现为：学习者能根据学习活动的要求，选择适当的认知策略，监控认知活 动进行过程，不断取得信息和反馈信息，评价每种认知策略的有效性，坚持或更新解决问题的方法 和手段，及时调节自己的认知过程。元认知策略一般指学习者用以计划、管理、监控和评估学习策 略，因而它可以协调各种学习策略。元认知策略主要分为三类：元认知计划策略、元认知监控策略 和元认知调节策略
16、。这三个方面是相互联系的，学习者一般先认识自己的当前任务、预计学习时间、 选择有效的计划来学习或解决问题，然后监控自己的进度情况，并根据监控的结果采取补救措施， 使用一些标准来评价自己的理解。技术与工程教学过程融入元认知，可以提升学生解决问题的能力。在实际教学过程中，我们经 常为学生的制作时间与有限的课堂时间出现矛盾、学生的设计与制作出现两张皮而绞尽脑汁，元认 知便是一种解决问题的好方法。在基于模型的探究式教学过程中，锚定现象后，学生如何在建模中 运用好计划策略，需要教师的合理安排。教师在对教材知识结构理解和把握的同时，更要注意了解 和掌握学生知识结构和认知特点，并运用于教学实践中，引导学生在验证模型之前制定一个切实可 行的实施计划，从而指导学生了解自己的知识结构和认知特点，以便更有效地学习。强化验证模型过程的自我监控和调节。要注
