小学科学技术领域教学的有效性

来源:用户上传      作者: 单道华

　　 设计是人类社会最基本的一种生产实践活动，技术是人类为实现社会需要，解决实用问题而创造和发展起来的手段、方法和技能的总和。当前，小学科学课程正呈现出加大设计与技术教育的趋势。由于缺少对技术本质的认识，不少一线科学教师在开展设计与技术领域教学，如操作、设计、制造与使用时，或将这些内容轻易裁剪删除，或蜻蜓点水一带而过，甚至出现了一些背离技术本质的做法，大大削弱了设计与技术教育的初衷，造成教学的低效。本文拟结合技术的本质着重阐述三个显著的问题，并提出相关建议。
　　
　　 一、 当前小学科学“设计与技术”领域教学主要问题
　　
　　 1、“设计与技术”领域作为新内容，课程建设的专业水平有待提高
　　 小学科学课程标准（实验稿）尚没有将“设计与技术”教育目标与任务单列，只是隐含在领域目标和活动建议中呈现的，也少之又少，与从小“培养有技术素养的公民”这个目标存在很大差距。各个版本的国标本小学科学教材中都增加了若干技术教育主题，师生开展这方面的学习活动也达10年，但是缺乏应有的研究，这个部分的教学专业性体现不够，常有背离技术本质的现象。
　　 在我国，第一次将“设计与技术教育”列为课程不可缺少的领域，是教育部和科协联合发起的“做中学”科学教育改革实验项目的创举，他们以自己的力量带动了教育界和科技界热心人士对这个话题的关注。“做中学”内容标准中还明确指出，在小学阶段对学生进行技术教育的基本目标是通过对设计与技术领域的学习，初步学会综合知识和经验进行简单的设计和制作，提高学生解决简单实际问题的能力。让小学生知道我们现在所使用的各种工具和仪器都是设计的产物，利用这些工具和仪器，我们可以更好地了解世界并进行新的设计；知道为了实现不同的功能，需要设计和使用不同的工具以及设计不同的结构。可以说，这是“设计与技术”教育一次重大进步和突破。当然，还需要出一批经典“设计与技术”课程才能让“设计与技术”教育落地生根。
　　 2、从事“设计与技术”教学的小学科学教师“技术素养”有待提高
　　 俗话说，教师不会教自己不知道的东西。小学科学教师要能正确、合理从事“设计与技术”的教学，首先自己要成为一个有“技术素养”的人，其次还要懂得“设计与技术”的教学知识。
　　 事实是，大多数科学教师尚不理解技术的本质。不知道现代“技术”是科学、工程、政治、道德、法律等因素相互发生复杂作用的结果。技术作为产品和方法，涉及科学与工程、政治、道德、法律等诸多因素。要创造一门新技术不仅仅是应用科学，还离不开被称为“受局限的设计”的工程，它需要考虑一系列具体应用条件的限制因素。工程师除了要考虑科学――自然法则之外，还要考虑到其他限制因素包括成本、可靠性、安全性、对环境的影响、方便性、可获得的人力及物力资源、可制造性、政府规则、法律甚至政策等。
　　 大多数教师对核心内容也缺乏应有的认识和指导能力。例如，不会使用各种常用工具，不懂得设计的限制因素，不懂得改善结构的种种方法。
　　 因此，要通过各种培训和教研的方法提高科学教师基本的“技术素养”，学会如何教“技术”。
　　
　　 二、基于技术本质纵谈技术教学的有效性
　　
　　 “设计与技术”领域是当前小学科学教学中冷课。由于缺少对技术本质的认识，不少老师对教学没有把握，基于自身对技术的理解往往在教学中产生了一些背离技术本质的做法。以下结合案例着重阐述三个显著影响教学效果的误解，并给出相关的教学建议。
　　 误解一：技术教学的方式是模仿，重要的是教师做好示范。
　　 案例1：《制作手电筒》
　　 在学习了简单电路之后，教师让学生准备了小灯泡、电池、导线、金属片、回形针和纸筒等材料，本课教师将带领学生自制一个手电筒。
　　 学生在教师的带领下一步一步的制作起手电筒来。第一步，在纸筒上选定位置制作开关；第二步，将灯泡和开关一端连接，开关另一端引出一根导线；第三步，将电池固定在纸筒中，电池和纸筒的尺寸比较吻合；第四步，将灯泡另一个接头处用导线与电池连接；第五步，将电池的另一端与开关另一端连接；第六步，试用手电筒；第七步，装饰手电筒。
　　 到了下课时间每个学生都制作完成一个手电筒，学生十分兴奋。
　　 案例1的教学中虽然每个学生都有了成功的体验，但是学生只能在老师的带领下制作，离开了老师的示范，他们不能再制作出一个手电筒来，而且所有制作出来的手电筒都是一种模式，又限制了学生创新精神和创新能力的培养。传统以使用物品为主题的技术教学往往十分重视教师的示范，教师示范，学生模仿操作，并通过反复练习达到熟练的程度，缺乏引导学生对技术背后科学原理的深刻理解和使用，以及技术与设计活动复杂性的认识和体验。
　　 案例2：法国LAMLAP课程第二课时《怎样砸碎核桃》
　　 第一课：孩子们使用各种他们猜想能砸碎核桃的工具，并记录结果。用红绿两种颜色的圆点卡片记录成功与否。绿色表示成功，红色表示不成功。
　　 教学对象：幼儿班（5岁的孩子）
　　 教学过程：
　　 教师出示一篮子工具。出示画有各种工具的图片，让孩子们找出上节课所用过的各种形状的工具。孩子们根据自己上一节课的记录，将红或绿圆点卡片放在工具图片的下面： 砸碎了核桃放绿色卡片；没砸碎核桃放红色卡片。
　　 教师不断了解孩子们的真实情况，并帮助孩子澄清自己的认识，用更确切的语言表达自己的探究过程和尝试的结果。
　　 教师组织孩子们小结。
　　 经统计：红点有4个，绿点有7个。“绿点比红点多是什么意思？”
　　 教师把结果画在一张大表上出示给学生。
　　 师：“我们看到了什么？是不是有的工具下面全是红点，有的工具下面全是绿点呢？”
　　 “全是红点，说明什么意思？”
　　 生：“全是红点说明砸不出核桃来。”
　　 教师让孩子们找一找有几种工具砸不出核桃来？
　　 师：“我们找一找有几种工具砸不出核桃来？”
　　 孩子们找出四种：小剪子、搅拌器、刀、削木头的工具
　　 师：“今天再来试试，你们还要用这四种工具吗？”想一想“为什么这些工具砸不出核桃呢？”
　　 师：“这些工具有红点也有绿点，为什么有的孩子砸出来了，有的孩子却没砸出来呢？”
　　 孩子们分组砸核桃，教师观察并指导。
　　 “我们再来试一试，分组砸核桃。”
　　 孩子们分组选择工具砸核桃。老师在旁边观察并记录孩子们选择的工具、用什么方法砸核桃、语言描述如何等。
　　 同时，教师边询问孩子的操作方式，边帮助孩子用较为准确的词语描述自己的操作方式。
　　 师：“你怎么把核桃弄碎的？”
　　 生：“推碎的。”（钳子）
　　 师：“你是在用力压。”

　　 师：“安娜，你刚才用这个工具没砸碎核桃，你看Tom砸出来了。”
　　 生：“我用的那个小。”
　　 师：“你用那个大的试试。”
　　 在教师的引导下，安娜砸开核桃。
　　 生：“终于砸碎了。”
　　 教师指导孩子使用工具的方法。
　　 一个孩子不会使用工具，不会旋转，而是一味地砸（压核桃器）。
　　 师：“你用另一种方法试试。”
　　 孩子试着旋转（螺丝），并砸开了核桃。
　　 师：“你怎么弄出来的？”
　　 生：“向前，砸。”
　　 师：“你这不是‘砸’，是‘旋转’。”
　　 师：“你怎样使用这个工具？”
　　 生：“转动它。”
　　 师：“转动时有什么变化？”
　　 生：“它的口变小了。”
　　 师：“你成功了吗？”
　　 生：“没有。我用它砸时核桃全碎了。”
　　 生：“我换个小的，还是不行。”
　　 教师指导学生尝试使用未使用过的工具，再砸核桃。
　　 教师小结，让孩子与客人分享核桃。
　　 案例2来自法国“动手做”课程。与案例1不同的是，本课教学特别之处在于，既有学生的自主操作，还引导学生体验技术学习的过程与方式方法，让学生意识到技术学习不应一次完成，也不是单纯的模仿，每一种工具应有自己特定的操作方式，我们应努力探索适合的工具与适合的方法。教学往往从技术话题引入科学问题的学习，既学习了科学，又学习了技术。比较著名的案例还有《吊桥》、《风向标》、《小车》、《简单电路》等。
　　 教学建议：
　　 1、关注儿童需要。儿童的技术教学需要教学面向儿童，基于儿童、为了儿童。今日技术世界有高不可攀的巅峰科技，它距离我们普通人的生活十分遥远，也有每天要用到的通俗易懂的应用科技。教学要基于儿童，选择对他们生活有用的技术，用他们能理解的方式去学习，才能让他们顺利进入科技世界。教师重要的不是要教自己感兴趣的东西，而是要教学生感兴趣的东西。
　　 2、创设真实情境。技术教学应紧密联系生活，通过教学沟通技术世界与生活世界。现代社会处处都有技术。技术为解决生活问题、提高生活质量而生。我们的技术教学不能脱离生活世界和生活问题，要从真实的生活困境出发，引导学生运用力所能及的技术去解决真实的问题，进而会学习、会生活。
　　 3、优选教学策略。根据不同的技术教学内容选用合适的技术教学的策略。我们可以尝试着把技术类教学分为技术史、实物设计、实物制作、维修、操作四大主题。当学生实际水平达到的情况下，就教学策略的选用给出一点建议：术史类的教学可以采用排序法，让学生把没有次序的不同技术按发展时间顺序进行排序。实物设计类教学建议采用合作研讨式教学和演绎式，实物制作类教学建议结合流程引导法与设计法，维修类和操作类话题建议采用解决问题模式和归纳法进行教学。
　　 误解二： 只要能够解决问题，技术不需设计，不计成本
　　 案例3：加固一个正方形
　　 学生用四根大头针将四根吸管围成一个正方形。再试着玩这个正方形，结果发现这个正方形可以变成任意角度的平行四边形。于是教师让学生再用吸管去加固这个正方形，有的学生用上了三四根，有的用上七八根，有的还剪短了使用，有的又加长了使用，有的将吸管斜着连接到正方形上，有的竖直了连接到正方形上，有的加在边上，有的加在中间，五花八门。有的加固了，有的没能实现加固，有的略微有所提高。最后老师出示了自己加固后的样子，让学生认识了三角形不易变形的特点。
　　 案例4：加固吸管小桌
　　 每个小组的桌上都有一个吸管小桌。经过测试，发现吸管小桌放上一枚垫片后就倒塌了。老师提出活动任务，希望各组利用提供的四根吸管，只加固四处，使吸管小桌更牢固。学生分组先设计自己的加固方案，然后再根据方案加固吸管小桌，测试加固后能承受多少垫片。
　　 根据各个小组的设计与测试结果，将加固后的吸管小桌按坚固程度从高到低排列顺序。学生们通过观察发现加固后的三角形越多，小桌就越坚固；上小下大时也更加坚固。为什们三角形越多，就越稳定呢？为什么上面略小，下面越大就会越稳定呢？
　　……
　　 课后，老师让学生用30根牛奶吸管制作一个立体支架，高度为10厘米，使得它承受的垫片数足够多。比一比，看谁的支架最坚固？
　　 结果，有的学生制成了一个高度为10厘米上小下大的三棱台，这个支架的三个主要支柱均由五根吸管合起来，十分坚固，能支撑近600枚大垫片。
　　 技术涉及成本和收益的平衡，技术的运用除了受到来自材料的强度、柔软性、隔音、隔热、防水、绝缘、是否容易获得、价格、外观、耗能、安全和卫生等限制，还应受到制造方式耗能、安全等限制。案例3中不计成本和耗材的方式让学习失去依托，评价与测试无法进行，把学生的学习探索活动与后续的学习割裂开来，导致了无序与无效。
　　 教学建议：
　　 1.重视工程设计。技术是科学与工程的完美结合，现代科技离不开设计。设计可以展现人多种理解和创造，也能让技术从无形到有形。技术的设计包括材料的设计、测试方式设计、结构的设计、外观的设计等诸多方面。工程设计流程很重要，首先要订出一套标准及限制因素，然后努力找出可以达到这些条件的解决方案（可能是一个装置也可能是一种加工方法），帮助学生理解和应用所涉及的科学概念。工程师根据标准和限制因素进行设计、测试、优化或放弃，直到找出令人满意的解决方案。
　　 2、树立成本意识。在材料的选择与提供上教师要树立成本意识。在教学前，教师首先要明确需要解决的技术难题是什么，在此基础上提供合适的材料和工具。科学课离不开实验材料的准备，在提供有关材料时要树立成本意识和环保意识，尽可能少用。例如，在比较各种液体粘性和液体分层时，我们应使用较少的蜂蜜、油，用最小号的试管；在《折形状》、《建桥梁》活动中，教师也应限制提供同样大小的纸张、线和胶带；等等。在学生准备材料的活动中，教师还要引导学生利用所学的科学知识，判断如何尽可能少制作材料达到制作的目标。
　　 3、在相同制作材料的基础上，收益最大化。要体现性能价格比尽可能大的价值观。同样的材料不同的用法就会产生不同的效果，教学中还要引导学生对不同设计方案和制作工艺的实物予以测试与评价，从中让学生意识到人们所想要的技术是能有更大收益的。例如，评价立体支架，可以发现特殊的设计可以将材料的支撑力发挥到极致，弯曲的薄形材料纸筒承受力最大……，同时帮助学生理解为什么会这样。
　　 误解三： 技术都是正确的，没有什么不好的地方。
　　 案例5：化雪
　　 2008年的春节，我们遇到了一场百年未遇的特大雪灾。教师特意在课堂上引导学生研究各种化雪的办法。学生提高了各种各样的方法，并尝试用这些方式来比较化雪速度的快与慢。学生提到了用盐化雪、铲雪、火烧、太阳晒、开水浇、盐水洒、翻动等方式，学生发现开水浇、盐水洒的方法比较快。

　　 案例6： 关于超薄塑料袋下岗的辩论
　　 正方：超薄塑料袋应该下岗
　　 反方：超薄塑料袋不能下岗
　　 双方就2008年6月1日即将实施的超薄塑料袋下岗的禁令展开热烈的讨论，真理越辩越明，最终达成共识，超薄塑料袋应该限制使用，直到渐渐研制出更环保、价格合适的替代品。
　　 在案例5中，教师忽略了用盐水洒的方式化雪可能带来的负面效应。盐水进入城市雨水管网中后，用来灌溉植物，将造成大量绿化植物的死亡。因此，国家对于使用盐水化雪出台了一个标准，盐水浓度受到了限制。案例6，教师引导学生充分思考超薄塑料袋使用或禁止使用带来的重重问题，使得社会决策得到全体公民的公认与自觉的遵守。
　　 技术是一把双刃剑，技术的使用是有风险的。技术所解决的问题与经济、社会都是紧密联系在一起。今天汽车技术的广泛应用，高速公路网的蔓延，城市的扩大等等，都带来众多社会和经济问题。让我们清醒认识到，一个问题的解决，如果不能考虑好、控制好、协调好各方面的因素，就可能带来另一个新的问题。
　　 教学建议：
　　 1、鼓励考虑技术使用的安全性问题。要鼓励学生就采用特定技术解决具体问题的益处和风险向自己和他人作出说明和质疑。今天的地球，由于各种技术不加选择、不加控制的使用，已经向人类显示出有关危机的端倪，例如全球气候变暖、臭氧层空洞、能源危机、水资源危机、粮食危机、人口危机等。为培养懂得对未来社会负责任的地球人，我们应努力让学生从小就学会思考技术使用的益处与风险。是否再生纸就没有风险？是否人工繁殖就没有缺点？是否不能放弃能源矿产的争夺？在教学中鼓励学生对技术的方方面面提出自己的质疑，无论是益处还是风险，还技术一个真实的全貌。
　　 2、鼓励学生根据特定问题质疑技术的使用。鼓励学生从用途和用法来评价特定技术的优劣和局限性，引导做出合理的、负责任的决策。要经常组织一些主题明确的研讨，让学生学会对技术的运用进行一些讨论。《在肾衰竭的情况下生活》一课中，学生要比较换肾、透析等治疗方式所面临的困难，给病人合理的建议。在我们的教学中，还有很多这样类似的话题，我们要矢志不渝的引导学生合理思维，正确做出是否使用的决策。
　　 不可忽视，改变未来公民的科学素养和技术素养，我们重任在肩。小学科学教师要多了解当代科技是如何改变社会的，树立负责任的道德观；还要走进技术世界，多提高自己的动手能力，才能化内在的意识与观念于课堂的教育教学行为之中。
　　
　　 （作者：南京市中央路小学校长）

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