技術(shù)與工程教育大單元教學(xué)探索

〔摘""要〕"自新課標(biāo)提出在中小學(xué)探索大單元教學(xué)以來，廣大一線教師都在探索大單元教學(xué)的模式和教學(xué)實(shí)踐。小學(xué)科學(xué)技術(shù)與工程教育在探索大單元教學(xué)的過程中，進(jìn)行了很多實(shí)踐。技術(shù)與工程素養(yǎng)的落實(shí)如何？在小學(xué)階段技術(shù)與工程教育和科學(xué)教育可否在大單元教學(xué)中有效融合？什么樣的大單元教學(xué)模式能夠更好地促進(jìn)技術(shù)與工程素養(yǎng)的落實(shí)？基于此，筆者將青島版四下第六單元“電的本領(lǐng)”與第七單元“設(shè)計(jì)制作小臺(tái)燈”統(tǒng)整為大單元教學(xué)，探索大單元教學(xué)中技術(shù)與工程教育實(shí)踐效果?！碴P(guān)鍵詞〕"小學(xué)科學(xué)；大單元教學(xué)；技術(shù)與工程教育當(dāng)今社會(huì)，知識(shí)爆炸，科學(xué)技術(shù)更新迭代速度非?？?，國家對(duì)人才的綜合素質(zhì)提出了更高的要求?，F(xiàn)在中小學(xué)都在圍繞提高學(xué)生核心素養(yǎng)探索各種各樣的教學(xué)方法。2022年版新課程方案提出，中小學(xué)要探索大單元教學(xué)。這不僅僅是落實(shí)“雙減”政策的一種重要方式，還是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的有效途徑。技術(shù)與工程教育是小學(xué)科學(xué)中的重要組成部分，起著啟蒙作用，但是當(dāng)下的小學(xué)科學(xué)技術(shù)與工程教育中還存在幾個(gè)問題需要解決。第一，在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，教師有時(shí)候會(huì)把科學(xué)素養(yǎng)和技術(shù)與工程素養(yǎng)混為一談。而事實(shí)上，技術(shù)與工程教育和科學(xué)教育學(xué)習(xí)方法不同，對(duì)應(yīng)的學(xué)科素養(yǎng)不一樣，教學(xué)目標(biāo)不相同，設(shè)計(jì)的教學(xué)活動(dòng)也有不同的側(cè)重點(diǎn)。第二，小學(xué)技術(shù)與工程教育中設(shè)計(jì)的教學(xué)活動(dòng)多種多樣，也不乏優(yōu)秀的學(xué)生作品，但技術(shù)與工程教育和科學(xué)教育之間的關(guān)聯(lián)度不夠，所以有的學(xué)生解釋不清技術(shù)與工程背后的科學(xué)原理。第三，目前大單元教學(xué)的模式是多種多樣的，雖然大體相似，但哪種適用于小學(xué)技術(shù)與工程教育，需要不斷探索。本文以青島版四下第六單元“電的本領(lǐng)”與第七單元“設(shè)計(jì)制作小臺(tái)燈”為教學(xué)素材，設(shè)計(jì)一個(gè)大單元的技術(shù)與工程教育案例，嘗試解決以上問題。一、小學(xué)科學(xué)課堂學(xué)生的技術(shù)與工程素養(yǎng)在小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中，核心素養(yǎng)主要是指學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)的過程中，逐步形成的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展所需要的正確價(jià)值觀、必備品格和關(guān)鍵能力，是科學(xué)課程育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，包括科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐、態(tài)度責(zé)任等方面。課標(biāo)中，核心素養(yǎng)這四個(gè)維度中包含著技術(shù)與工程素養(yǎng)的內(nèi)容，課標(biāo)都冠以科學(xué)觀念與科學(xué)思維，但進(jìn)行技術(shù)與工程教育時(shí)需要明確其中的技術(shù)與工程觀念、思維、探究實(shí)踐與態(tài)度責(zé)任。若不明確這些核心素養(yǎng)，在教學(xué)過程中，側(cè)重點(diǎn)就會(huì)有所偏離，導(dǎo)致技術(shù)與工程教育雖然實(shí)施了，但沒有完成技術(shù)與工程素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)。表1為梳理出的小學(xué)階段技術(shù)與工程素養(yǎng)，主要是技術(shù)與工程素養(yǎng)獨(dú)有的，有些思想方法和科學(xué)素養(yǎng)重合，不在此贅述。二、小學(xué)科學(xué)課題技術(shù)與工程教育和科學(xué)教育的關(guān)系從以上的小學(xué)科學(xué)中技術(shù)與工程素養(yǎng)的梳理中，我們可以看到技術(shù)與工程教育和科學(xué)教育的關(guān)系：技術(shù)與工程觀念要求學(xué)生知道技術(shù)產(chǎn)品和工程中包含科學(xué)觀念與原理；技術(shù)與工程思維需要對(duì)比分析、重組思維、發(fā)散思維、創(chuàng)新思維等這些在科學(xué)教育中必不可少的思維方法；技術(shù)與工程教育和科學(xué)教育同樣強(qiáng)調(diào)保護(hù)環(huán)境和節(jié)約能源的態(tài)度責(zé)任。可能只有在技術(shù)與工程實(shí)踐能力上有明顯不同，但是在研究技術(shù)與工程的過程中，需要用到必要的科學(xué)觀念與原理。學(xué)生在學(xué)習(xí)相關(guān)的科學(xué)觀念與原理的過程中，就需要具有相應(yīng)的科學(xué)探究實(shí)踐能力。綜上可以看出，從培養(yǎng)技術(shù)與工程素養(yǎng)的角度出發(fā)，必然具備需要的科學(xué)素養(yǎng)，所以在進(jìn)行技術(shù)與工程教育時(shí)，需要進(jìn)行與之相關(guān)的科學(xué)教育。三、適用于技術(shù)與工程教育的大單元教學(xué)模式目前，有研究者認(rèn)為，小學(xué)科學(xué)大單元教學(xué)是以大概念為線，統(tǒng)整單元目標(biāo)、學(xué)科概念、學(xué)習(xí)任務(wù)、學(xué)生活動(dòng)、教學(xué)評(píng)價(jià)的教學(xué)單位。大概念就是小學(xué)課標(biāo)提出的十三個(gè)核心概念。大單元教學(xué)需要注意設(shè)計(jì)主題任務(wù)，圍繞單元知識(shí)創(chuàng)設(shè)問題情境。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)塑造真實(shí)情境，將大概念融入以解決真實(shí)問題的任務(wù)中，學(xué)生在完成核心任務(wù)的過程中，統(tǒng)整所學(xué)知識(shí)，完成對(duì)核心素養(yǎng)的落實(shí)。小學(xué)科學(xué)技術(shù)與工程大單元教學(xué)設(shè)計(jì)可以“UbD”模式為導(dǎo)向，構(gòu)建“教學(xué)評(píng)”一體化的教學(xué)體系，設(shè)計(jì)模式為：確定主題明確核心大概念—確定大單元教學(xué)目標(biāo)—制訂評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)—設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)。小學(xué)科學(xué)技術(shù)與工程大單元教學(xué)中，為了更好地落實(shí)技術(shù)與工程核心素養(yǎng)，往往需要讓學(xué)生掌握技術(shù)與工程背后的科學(xué)觀念與原理，所以設(shè)計(jì)的教學(xué)活動(dòng)需要考慮把科學(xué)教育更好地融入。有研究者提出了ＥＤＥＩＰＴ模型，將教學(xué)過程分為六個(gè)步驟，包含共性需求、定義問題、精細(xì)加工、方案構(gòu)思、原型制作、測(cè)試迭代。其中的精細(xì)加工就是解決定義工程問題中產(chǎn)生的概念困惑，如果有相關(guān)的科學(xué)概念困惑，就為學(xué)生補(bǔ)充必要的科學(xué)概念教學(xué)。四、大單元教學(xué)背景下小學(xué)科學(xué)技術(shù)與工程教育實(shí)踐在青島版小學(xué)科學(xué)教材中，每?jī)?cè)的最后一個(gè)單元均聚焦于技術(shù)與工程教育領(lǐng)域的內(nèi)容。如果教學(xué)僅僅圍繞這一單元進(jìn)行，可能會(huì)導(dǎo)致，學(xué)生雖然能夠制作出作品，卻不會(huì)解釋其中的科學(xué)原理。因此，我們需要整合技術(shù)與工程領(lǐng)域中所涉及的其他相關(guān)科學(xué)觀念。以四年級(jí)下冊(cè)第七單元“設(shè)計(jì)制作小臺(tái)燈”為例，在制作過程中，學(xué)生需要運(yùn)用電路的知識(shí)。學(xué)生在第六單元已經(jīng)介紹了“電的本領(lǐng)”，如果教師能將這兩個(gè)單元的知識(shí)有效整合，幫助學(xué)生形成一個(gè)整體的概念，這將提升學(xué)生的技術(shù)與工程素養(yǎng)，還能增強(qiáng)他們對(duì)科學(xué)觀念的理解與應(yīng)用能力，從而提高他們的問題解決能力。（一）確定主題明確核心大概念“電的本領(lǐng)”在課標(biāo)中屬于電磁相互作用，在“物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)與相互作用”這個(gè)大概念中，“設(shè)計(jì)制作小臺(tái)燈”涉及的大概念主要有“技術(shù)、工程與社會(huì)”和“工程設(shè)計(jì)與物化”。本次的大單元設(shè)計(jì)整合以設(shè)計(jì)制作小臺(tái)燈為核心，在制作過程中應(yīng)用電路相關(guān)知識(shí)，所以本次大單元制定的主題為“玩轉(zhuǎn)電路體驗(yàn)館——利用電路知識(shí)進(jìn)行發(fā)明小創(chuàng)作”。（二）確定大單元教學(xué)目標(biāo)與評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)大單元教學(xué)目標(biāo)以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，在倡導(dǎo)“教學(xué)評(píng)”一體化教學(xué)體系中，是設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)和制訂學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的重要依據(jù)。大單元教學(xué)目標(biāo)需要參考課標(biāo)中相關(guān)的核心素養(yǎng)，結(jié)合具體的教學(xué)內(nèi)容，能夠指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)和教師教學(xué)，是具體而明確的。評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)則需要依據(jù)教學(xué)目標(biāo)，確定可測(cè)量、可觀察的觀測(cè)點(diǎn)。“玩轉(zhuǎn)電路體驗(yàn)館”大單元教學(xué)目標(biāo)與評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。（三）設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)技術(shù)與工程大單元教學(xué)活動(dòng)要依據(jù)教學(xué)目標(biāo)和評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，圍繞大單元主題任務(wù)，落實(shí)技術(shù)與工程核心素養(yǎng)，采用ＥＤＥＩＰＴ模型。設(shè)計(jì)活動(dòng)如表3所示。圍繞大單元的核心任務(wù)“利用電路知識(shí)進(jìn)行發(fā)明小創(chuàng)作”，發(fā)布四個(gè)子任務(wù)，每個(gè)子任務(wù)完成相應(yīng)的教學(xué)活動(dòng)步驟。在實(shí)施教學(xué)活動(dòng)中，學(xué)生圍繞核心任務(wù)，不僅僅是學(xué)習(xí)如何設(shè)計(jì)制作小臺(tái)燈或者其他小發(fā)明，還要掌握電路基本知識(shí)。采用ＥＤＥＩＰＴ模型，可以把第六單元“電的本領(lǐng)”與第七單元“設(shè)計(jì)制作小臺(tái)燈”統(tǒng)整起來，很好地把技術(shù)與工程教育和科學(xué)教育結(jié)合起來，學(xué)生技術(shù)與工程素養(yǎng)和科學(xué)素養(yǎng)得到很好落實(shí)。綜上所述，技術(shù)與工程教育的大單元教學(xué)需要明確界定技術(shù)與工程素養(yǎng)的內(nèi)容，避免教師在設(shè)計(jì)技術(shù)與工程教育大單元教學(xué)時(shí)，將技術(shù)與工程素養(yǎng)與科學(xué)素養(yǎng)相混淆，從而導(dǎo)致技