《我們的水鐘》課堂技術(shù)與工程實(shí)踐活動(dòng)的設(shè)計(jì)

〔摘要〕隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，技術(shù)與工程實(shí)踐活動(dòng)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(jì)與實(shí)施有效的技術(shù)與工程實(shí)踐活動(dòng)，以培養(yǎng)小學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和工程實(shí)踐能力。本文在技術(shù)與工程實(shí)踐活動(dòng)的理論基礎(chǔ)上，提出了設(shè)計(jì)與實(shí)施工程實(shí)踐活動(dòng)的基本原則，深入探討工程實(shí)踐活動(dòng)的關(guān)鍵要素和實(shí)施策略?；谛W(xué)科學(xué)核心素養(yǎng)的技術(shù)與工程實(shí)踐活動(dòng)，對(duì)小學(xué)科學(xué)教育具有指導(dǎo)意義，對(duì)技術(shù)與工程領(lǐng)域的研究也具有一定的參考價(jià)值?！碴P(guān)鍵詞〕小學(xué)科學(xué)；技術(shù)與工程；實(shí)踐活動(dòng)；項(xiàng)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(shí)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(shí)的傳授，缺乏實(shí)際操作和實(shí)踐活動(dòng)的機(jī)會(huì)，導(dǎo)致學(xué)生難以將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)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(shí)施技術(shù)與工程實(shí)踐活動(dòng)?！读x務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)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(shí)踐性。通過實(shí)踐活動(dòng)，學(xué)生可以親身參與科技制作、實(shí)驗(yàn)探究和工程設(shè)計(jì)等活動(dòng)，將理論知識(shí)與實(shí)踐活動(dòng)相結(jié)合，提高解決實(shí)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(shí)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(shí)踐活動(dòng)的理論基礎(chǔ)皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展理論和杜威的實(shí)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(gè)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(yàn)作為支撐。因此，對(duì)于小學(xué)生而言，通過實(shí)踐活動(dòng)將抽象的理論知識(shí)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(shí)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(shí)踐中學(xué)習(xí)知識(shí)、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(shí)踐活動(dòng)的開展提供了重要的理論支持。二、技術(shù)與工程實(shí)踐活動(dòng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施原則為了確保技術(shù)與工程實(shí)踐活動(dòng)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(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，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(jiǎn)單安全。同時(shí)，在活動(dòng)前應(yīng)對(duì)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(shí)用性原則實(shí)踐活動(dòng)應(yīng)與學(xué)生的日常生活密切相關(guān)，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)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(dòng)參與活動(dòng)，積極思考問題。同時(shí)，實(shí)踐活動(dòng)的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到學(xué)校和家庭的實(shí)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(shí)踐活動(dòng)應(yīng)具有趣味性。在活動(dòng)內(nèi)容、形式和評(píng)價(jià)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(jìng)賽化等方式激發(fā)學(xué)生的參與熱情。同時(shí)，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(dòng)的趣味性。（四）開放性原則實(shí)踐活動(dòng)應(yīng)具有開放性，鼓勵(lì)學(xué)生自主探究和創(chuàng)新。在活動(dòng)過程中，教師應(yīng)注重對(duì)學(xué)生在發(fā)現(xiàn)問題、提出假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和總結(jié)結(jié)論等環(huán)節(jié)的訓(xùn)練和指導(dǎo)。同時(shí)，應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生分享自己的想法和成果，相互學(xué)習(xí)和評(píng)價(jià)，促進(jìn)共同進(jìn)步。（五）評(píng)價(jià)與反饋原則為了確保實(shí)踐活動(dòng)的有效性和質(zhì)量，我們需要建立合理的評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)等方式了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況和問題所在。同時(shí)，教師應(yīng)及時(shí)給予學(xué)生指導(dǎo)和幫助，鼓勵(lì)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(píng)價(jià)與反饋的循環(huán)互動(dòng)，不斷優(yōu)化活動(dòng)設(shè)計(jì)和提高教學(xué)質(zhì)量。三、技術(shù)與工程實(shí)踐活動(dòng)的案例分析與實(shí)踐為了深入探討技術(shù)與工程實(shí)踐活動(dòng)的實(shí)施效果和關(guān)鍵要素，以教科版小學(xué)科學(xué)五年級(jí)上冊(cè)第3單元“計(jì)量時(shí)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(gè)底部鉆有小孔的碗在水中緩慢下沉而計(jì)量時(shí)間作為導(dǎo)入，基于此，教師可以創(chuàng)設(shè)問題情境：水能計(jì)時(shí)嗎？進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生深入思考水鐘的計(jì)時(shí)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(shí)性原理來計(jì)時(shí)的。教師提出任務(wù)要求：設(shè)計(jì)制作計(jì)時(shí)5分鐘的水鐘。項(xiàng)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(yàn)實(shí)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(dòng)建構(gòu)探究、實(shí)踐、思考、運(yùn)用、解決的高效學(xué)習(xí)體系。（二）設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)記錄單上完成水鐘的設(shè)計(jì)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(tái)、塑料瓶、工字釘、秒表、剪刀、美工刀、記號(hào)筆、膠帶、直尺等。方案的設(shè)計(jì)是制作水鐘的前提條件。設(shè)計(jì)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(duì)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(dòng)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(jì)時(shí)準(zhǔn)確性、用材數(shù)量、美觀程度等，促進(jìn)學(xué)生動(dòng)腦思考和交流分享。（三）小組制作各個(gè)小組根據(jù)各自完成的設(shè)計(jì)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(shí)，通過設(shè)定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（如美觀程度、制作時(shí)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(yàn)科學(xué)探究的整個(gè)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(huì)動(dòng)手制作的樂趣。（四）測(cè)試與評(píng)價(jià)學(xué)生將做好的水鐘與秒表對(duì)時(shí)5分鐘，由此檢測(cè)所制作水鐘的計(jì)時(shí)準(zhǔn)確性，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)作品進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)?！皽y(cè)試水鐘”是讓學(xué)生將自己制作出來的水鐘，在實(shí)踐中進(jìn)行檢驗(yàn)，實(shí)際上這也是一次重復(fù)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，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(jì)時(shí)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(huì)提出打孔大小適當(dāng)、采用形狀規(guī)則的瓶子、畫刻度線時(shí)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(jì)時(shí)的關(guān)鍵。學(xué)生據(jù)此發(fā)散思維、各抒己見，對(duì)如何控制水均勻往下滴進(jìn)行思考，并對(duì)制作的水鐘加以改進(jìn)。四、困難與對(duì)策盡管技術(shù)與工程實(shí)踐活動(dòng)在小學(xué)科學(xué)教育中具有巨大的潛力，但在實(shí)際應(yīng)用中仍面臨一些實(shí)際困難，我們要積極應(yīng)對(duì)這些困難，讓實(shí)踐活動(dòng)更好地開展。（一）資源有限許多小學(xué)由于資金、設(shè)備和場(chǎng)地的限制，難以開展高質(zhì)量的技術(shù)與工程實(shí)踐活動(dòng)。對(duì)此，我們可以采取以下對(duì)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(bào)紙、塑料瓶等，用于實(shí)踐活動(dòng)。其二，開展低成本實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)一些成本較低但同樣能達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的實(shí)踐活動(dòng)，如利用紙杯制作簡(jiǎn)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，難以有效地指導(dǎo)學(xué)生。對(duì)此，我們可以采取以下對(duì)策：其一，加強(qiáng)教師培訓(xùn)。組織定期的教師培訓(xùn)活動(dòng)，提高教師在技術(shù)與工程方面的專業(yè)能力。其二，鼓勵(lì)教師實(shí)踐。通過開展“教師先行”活動(dòng)，鼓勵(lì)教師自己動(dòng)手制作科技作品，提高其實(shí)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(shí)踐活動(dòng)參與度不高。對(duì)此，我們可以采取以下對(duì)策：其一，設(shè)計(jì)趣味活動(dòng)。通過設(shè)計(jì)有趣的游戲、競(jìng)賽等形式提高學(xué)生的參與興趣。其二，強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)合作。引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行小組合作，通過團(tuán)隊(duì)合作提高學(xué)生的參與度。其三，展示實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。讓學(xué)生明白實(shí)踐活動(dòng)與日常生活的聯(lián)系，使他們意識(shí)到其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。五、結(jié)論與未來研究展望技術(shù)與工程實(shí)踐活動(dòng)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的分享，總結(jié)了實(shí)踐活動(dòng)的關(guān)鍵要素和實(shí)施策略，并對(duì)面臨的挑戰(zhàn)提出了相應(yīng)的對(duì)策。為了進(jìn)一步發(fā)揮實(shí)踐活動(dòng)在培養(yǎng)小學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和實(shí)踐能力方面的作用，未來研究可以重點(diǎn)關(guān)注以下幾個(gè)方面：（一）實(shí)踐活動(dòng)與學(xué)生能力發(fā)展的關(guān)系深入探討實(shí)踐活動(dòng)與學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、實(shí)踐能力等各方面能力發(fā)展的關(guān)系，為實(shí)踐活動(dòng)的設(shè)計(jì)提供更有針對(duì)性的指導(dǎo)。通過實(shí)證研究，了解實(shí)踐活動(dòng)的具體作用機(jī)制和影響路徑，為優(yōu)化實(shí)踐活動(dòng)提供科學(xué)依據(jù)。（二）跨學(xué)科的實(shí)踐活動(dòng)設(shè)計(jì)打破傳統(tǒng)學(xué)科界限，探索將技術(shù)與工程實(shí)踐活動(dòng)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(shí)踐活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力。（三）實(shí)踐活動(dòng)的評(píng)估機(jī)制進(jìn)一步完善實(shí)踐活動(dòng)的評(píng)估機(jī)制，建立更為科學(xué)、客觀的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和方法。關(guān)注實(shí)踐活動(dòng)的長(zhǎng)期效果，了解學(xué)生在實(shí)踐活動(dòng)中的成長(zhǎng)軌跡和發(fā)展?jié)摿?。同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生在評(píng)價(jià)中發(fā)揮主體作用，提高他們的自我評(píng)價(jià)和反思能力。（四）實(shí)踐活動(dòng)的普及與推廣研究如何將成功的實(shí)踐活動(dòng)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(shí)，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(shí)踐活動(dòng)方案，促進(jìn)教育公平。通過對(duì)技術(shù)與工程實(shí)踐活動(dòng)的