《我們的水鐘》課堂技術(shù)與工程實踐活動的設(shè)計

〔摘要〕隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，技術(shù)與工程實踐活動在小學(xué)科學(xué)教育中的地位日益凸顯。本文旨在探討如何設(shè)計與實施有效的技術(shù)與工程實踐活動，以培養(yǎng)小學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和工程實踐能力。本文在技術(shù)與工程實踐活動的理論基礎(chǔ)上，提出了設(shè)計與實施工程實踐活動的基本原則，深入探討工程實踐活動的關(guān)鍵要素和實施策略?；谛W(xué)科學(xué)核心素養(yǎng)的技術(shù)與工程實踐活動，對小學(xué)科學(xué)教育具有指導(dǎo)意義，對技術(shù)與工程領(lǐng)域的研究也具有一定的參考價值?！碴P(guān)鍵詞〕小學(xué)科學(xué)；技術(shù)與工程；實踐活動；項目式學(xué)習(xí)隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，培養(yǎng)小學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、工程實踐能力和創(chuàng)新精神已成為小學(xué)科學(xué)教育的重要目標(biāo)。然而，傳統(tǒng)的科學(xué)教育往往僅注重理論知識的傳授，缺乏實際操作和實踐活動的機(jī)會，導(dǎo)致學(xué)生難以將理論知識應(yīng)用于實際生活。要解決這一問題，就應(yīng)該在小學(xué)科學(xué)教育中有效地實施技術(shù)與工程實踐活動?！读x務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）強(qiáng)調(diào)，義務(wù)教育科學(xué)課程是一門體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)的綜合性基礎(chǔ)課程，具有實踐性。通過實踐活動，學(xué)生可以親身參與科技制作、實驗探究和工程設(shè)計等活動，將理論知識與實踐活動相結(jié)合，提高解決實際問題的能力。這將有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和實踐能力，為未來的科技發(fā)展和創(chuàng)新人才的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。一、技術(shù)與工程實踐活動的理論基礎(chǔ)皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展理論和杜威的實用主義教育哲學(xué)具有重要的理論指導(dǎo)意義。皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展理論認(rèn)為，兒童的認(rèn)知發(fā)展經(jīng)歷了四個階段，其中7～11歲屬于具體運(yùn)算階段。在這一階段，兒童開始運(yùn)用邏輯思維解決問題，但仍然需要具體的感性經(jīng)驗作為支撐。因此，對于小學(xué)生而言，通過實踐活動將抽象的理論知識具體化、形象化是促進(jìn)認(rèn)知發(fā)展的有效途徑。杜威的實用主義教育哲學(xué)強(qiáng)調(diào)“做中學(xué)”，認(rèn)為教育應(yīng)該與生活緊密聯(lián)系，讓學(xué)生在實踐中學(xué)習(xí)知識、掌握技能。這一思想與小學(xué)科學(xué)教育的目標(biāo)高度契合，為技術(shù)與工程實踐活動的開展提供了重要的理論支持。二、技術(shù)與工程實踐活動的設(shè)計與實施原則為了確保技術(shù)與工程實踐活動的有效性和安全性，我們需要遵循以下基本原則：（一）安全性原則在活動設(shè)計時，我們需要充分考慮材料、設(shè)備和操作過程的安全性，確保使用的材料無毒無害，設(shè)備穩(wěn)定可靠，操作過程簡單安全。同時，在活動前應(yīng)對學(xué)生進(jìn)行必要的安全教育和操作訓(xùn)練，以防止意外事故的發(fā)生。（二）實用性原則實踐活動應(yīng)與學(xué)生的日常生活密切相關(guān)，具有實際應(yīng)用價值。這樣能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和探究欲望，促使學(xué)生主動參與活動，積極思考問題。同時，實踐活動的設(shè)計應(yīng)考慮到學(xué)校和家庭的實際情況，充分利用現(xiàn)有資源。（三）趣味性原則為了激發(fā)學(xué)生的參與興趣，實踐活動應(yīng)具有趣味性。在活動內(nèi)容、形式和評價方式上要充分考慮學(xué)生的年齡特點(diǎn)和心理需求，采用游戲化、競賽化等方式激發(fā)學(xué)生的參與熱情。同時，教師可以通過設(shè)置有趣的情境、引導(dǎo)學(xué)生自主探究等方式增加活動的趣味性。（四）開放性原則實踐活動應(yīng)具有開放性，鼓勵學(xué)生自主探究和創(chuàng)新。在活動過程中，教師應(yīng)注重對學(xué)生在發(fā)現(xiàn)問題、提出假設(shè)、設(shè)計實驗和總結(jié)結(jié)論等環(huán)節(jié)的訓(xùn)練和指導(dǎo)。同時，應(yīng)鼓勵學(xué)生分享自己的想法和成果，相互學(xué)習(xí)和評價，促進(jìn)共同進(jìn)步。（五）評價與反饋原則為了確保實踐活動的有效性和質(zhì)量，我們需要建立合理的評價機(jī)制和反饋機(jī)制。教師要通過觀察學(xué)生的表現(xiàn)、交流討論和作品評價等方式了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況和問題所在。同時，教師應(yīng)及時給予學(xué)生指導(dǎo)和幫助，鼓勵學(xué)生反思和改進(jìn)自己的學(xué)習(xí)方式和探究方法。通過評價與反饋的循環(huán)互動，不斷優(yōu)化活動設(shè)計和提高教學(xué)質(zhì)量。三、技術(shù)與工程實踐活動的案例分析與實踐為了深入探討技術(shù)與工程實踐活動的實施效果和關(guān)鍵要素，以教科版小學(xué)科學(xué)五年級上冊第3單元“計量時間”第3課《我們的水鐘》為例展開研究分析。（一）明確任務(wù)要求教材中以一個底部鉆有小孔的碗在水中緩慢下沉而計量時間作為導(dǎo)入，基于此，教師可以創(chuàng)設(shè)問題情境：水能計時嗎？進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生深入思考水鐘的計時原理。在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生知道水鐘是根據(jù)流水的等時性原理來計時的。教師提出任務(wù)要求：設(shè)計制作計時5分鐘的水鐘。項目式學(xué)習(xí)的教育理念認(rèn)為在學(xué)習(xí)過程中應(yīng)該先提出學(xué)習(xí)任務(wù)，而后考慮如何解決問題。教師則為學(xué)生提供感悟問題和體驗實踐的情境，激發(fā)學(xué)生的探究興趣，轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，使學(xué)生主動建構(gòu)探究、實踐、思考、運(yùn)用、解決的高效學(xué)習(xí)體系。（二）設(shè)計方案根據(jù)課堂的任務(wù)要求，學(xué)生以小組為單位，以圖文并茂的方式在實驗記錄單上完成水鐘的設(shè)計方案。教師提前準(zhǔn)備好工具和材料以供學(xué)生選擇，包括鐵架臺、塑料瓶、工字釘、秒表、剪刀、美工刀、記號筆、膠帶、直尺等。方案的設(shè)計是制作水鐘的前提條件。設(shè)計包括水鐘的式樣、所用材料、制作方法與步驟等內(nèi)容，它們對做出來的水鐘質(zhì)量有著決定性作用。PBL教學(xué)模式注重以學(xué)生的主動學(xué)習(xí)為主。在本環(huán)節(jié)中，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下綜合考慮各種因素，如計時準(zhǔn)確性、用材數(shù)量、美觀程度等，促進(jìn)學(xué)生動腦思考和交流分享。（三）小組制作各個小組根據(jù)各自完成的設(shè)計方案，組內(nèi)分工合作進(jìn)行制作。由于工具中含有剪刀和美工刀，所以教師需提醒學(xué)生注意安全。與此同時，通過設(shè)定評價標(biāo)準(zhǔn)（如美觀程度、制作時間的快慢等），以比賽的形式推進(jìn)小組制作環(huán)節(jié)。PBL教學(xué)模式注重讓學(xué)生親身經(jīng)歷體驗科學(xué)探究的整個過程，強(qiáng)調(diào)“做中學(xué)”“玩中學(xué)”，學(xué)生在制作水鐘的過程中體會動手制作的樂趣。（四）測試與評價學(xué)生將做好的水鐘與秒表對時5分鐘，由此檢測所制作水鐘的計時準(zhǔn)確性，并根據(jù)檢測結(jié)果和評價標(biāo)準(zhǔn)對作品進(jìn)行綜合評價?！皽y試水鐘”是讓學(xué)生將自己制作出來的水鐘，在實踐中進(jìn)行檢驗，實際上這也是一次重復(fù)驗證實驗，幫助學(xué)生了解自己作品的質(zhì)量和準(zhǔn)確度，為下一步的優(yōu)化提供參考。（五）改進(jìn)優(yōu)化教師在指導(dǎo)學(xué)生總結(jié)制作過程中影響水鐘計時準(zhǔn)確性因素的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生思考改進(jìn)水鐘的方法，學(xué)生會提出打孔大小適當(dāng)、采用形狀規(guī)則的瓶子、畫刻度線時視線要與水位線平齊等。教師要指導(dǎo)學(xué)生深入思考古代人們是怎么控制滴水的速度，進(jìn)而明白水鐘的滴水速度均勻是準(zhǔn)確計時的關(guān)鍵。學(xué)生據(jù)此發(fā)散思維、各抒己見，對如何控制水均勻往下滴進(jìn)行思考，并對制作的水鐘加以改進(jìn)。四、困難與對策盡管技術(shù)與工程實踐活動在小學(xué)科學(xué)教育中具有巨大的潛力，但在實際應(yīng)用中仍面臨一些實際困難，我們要積極應(yīng)對這些困難，讓實踐活動更好地開展。（一）資源有限許多小學(xué)由于資金、設(shè)備和場地的限制，難以開展高質(zhì)量的技術(shù)與工程實踐活動。對此，我們可以采取以下對策：其一，利用現(xiàn)有資源。教師可以引導(dǎo)學(xué)生尋找生活中的替代材料，如廢舊報紙、塑料瓶等，用于實踐活動。其二，開展低成本實驗。設(shè)計一些成本較低但同樣能達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的實踐活動，如利用紙杯制作簡易電話。（二）教師專業(yè)能力不足許多小學(xué)教師缺乏足夠的技術(shù)與工程實踐經(jīng)驗，難以有效地指導(dǎo)學(xué)生。對此，我們可以采取以下對策：其一，加強(qiáng)教師培訓(xùn)。組織定期的教師培訓(xùn)活動，提高教師在技術(shù)與工程方面的專業(yè)能力。其二，鼓勵教師實踐。通過開展“教師先行”活動，鼓勵教師自己動手制作科技作品，提高其實踐能力。（三）學(xué)生參與度不高小學(xué)生由于年齡較小，注意力容易分散，可能導(dǎo)致實踐活動參與度不高。對此，我們可以采取以下對策：其一，設(shè)計趣味活動。通過設(shè)計有趣的游戲、競賽等形式提高學(xué)生的參與興趣。其二，強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊合作。引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行小組合作，通過團(tuán)隊合作提高學(xué)生的參與度。其三，展示實際應(yīng)用價值。讓學(xué)生明白實踐活動與日常生活的聯(lián)系，使他們意識到其實際應(yīng)用價值。五、結(jié)論與未來研究展望技術(shù)與工程實踐活動在小學(xué)科學(xué)教育中扮演著越來越重要的角色。本文通過案例分析與實踐經(jīng)驗的分享，總結(jié)了實踐活動的關(guān)鍵要素和實施策略，并對面臨的挑戰(zhàn)提出了相應(yīng)的對策。為了進(jìn)一步發(fā)揮實踐活動在培養(yǎng)小學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和實踐能力方面的作用，未來研究可以重點(diǎn)關(guān)注以下幾個方面：（一）實踐活動與學(xué)生能力發(fā)展的關(guān)系深入探討實踐活動與學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、實踐能力等各方面能力發(fā)展的關(guān)系，為實踐活動的設(shè)計提供更有針對性的指導(dǎo)。通過實證研究，了解實踐活動的具體作用機(jī)制和影響路徑，為優(yōu)化實踐活動提供科學(xué)依據(jù)。（二）跨學(xué)科的實踐活動設(shè)計打破傳統(tǒng)學(xué)科界限，探索將技術(shù)與工程實踐活動與其他學(xué)科（如數(shù)學(xué)、語文等）進(jìn)行整合的可能性。通過跨學(xué)科的實踐活動，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和實踐能力。（三）實踐活動的評估機(jī)制進(jìn)一步完善實踐活動的評估機(jī)制，建立更為科學(xué)、客觀的評價標(biāo)準(zhǔn)和方法。關(guān)注實踐活動的長期效果，了解學(xué)生在實踐活動中的成長軌跡和發(fā)展?jié)摿?。同時，鼓勵學(xué)生在評價中發(fā)揮主體作用，提高他們的自我評價和反思能力。（四）實踐活動的普及與推廣研究如何將成功的實踐活動推廣到更多的小學(xué)，讓更多的學(xué)生受益。通過合作交流、示范引領(lǐng)等方式，加強(qiáng)校際合作與資源共享。同時，關(guān)注資源有限地區(qū)的小學(xué)，探索如何為他們提供合適的實踐活動方案，促進(jìn)教育公平。通過對技術(shù)與工程實踐活動的