STEM 视角下“技术与工程”领域的教学策略研究

文/ 广州市番禺区市桥南阳里小学 黎淑仪

“技术与工程”领域课程的核心特点是与科学、技术、工程、数学四个学科紧密相连，将STEM 教育理念融入学科教学之中，特别是“技术与工程”领域的教学中，将有效解决传统教学方式的弊端。

一、准确定位，明晰课程的内涵与外延

“技术与工程”领域的宗旨就是让学生能够运用所学知识解决实际问题，特别要强调操作性和实用性。手工制作类课程主要是运用设计创造美，培养学生的创意设计能力和审美情趣；创客类课程则偏重于应用和创新层面，对科学概念方面的学习强调力度不够，通常是面向部分学生，具有一定的局限性。“技术与工程”领域课程则尤为关注科学原理的运用和科技对生活的改变方面，使学生感悟技术的巨大魅力，与STEM 教育的理念更为一致。因此，把STEM 教育理念融入到技术与工程领域的教学，其内涵和外延都能得以深化和扩张，使学生能像科学家那样合作交流，经历设计、论证、改进等过程。教师要明确“技术与工程”领域课程的出发点是科学与技术，落脚点是工程建造，不能用“手工”与“创客”等这些类型校本课程代替“技术与工程”领域课程的教学。

二、任务驱动，构建高效课堂

“技术与工程”是源于生活、贴近生活的。我们的课堂设计可以基于学生的原有生活知识与经验，采用生活任务驱动的形式，从生活出发学习科学知识，又回到生活解决实际问题。这样能更有效地帮助学生构建相关科学概念，培养学生的科学探究能力和解决问题能力。在本课题的研究过程中，我们主要采用“PBL 项目式任务驱动教学法”开展这一领域的教学。让学生体验实践的情境，围绕任务展开各项目探究的学习，使学生主动建构探究、实践、合作、交流、反思和运用的学习体系，通过任务的完成结果检验和总结学习过程等。如在教科版六年级上册《杠杆的科学》一课中，以“用开瓶器打开一瓶汽水”这一熟悉的生活情境引入。因为杠杆类工具在生活中运用最广泛、直观，大部分学生都有类似的生活经历，有利于调动学生的科学前概念，激发后面学习和思考的兴趣，引出杠杆原理的学习，开展生活中杠杆类工具的研究。通过了解生活中的这些杠杆类工具，激发学生科学创造的灵感。在课堂最后，可以布置学生课后制作一件利用杠杆原理的工具，如榨汁机、剪刀、小杆秤等，让科学探究更有广度和深度。学生通过开展项目式研究，像工程师一样经历设计、论证、制作、反思与修正的过程，以项目学习的方式推进教学。学生运用到跨学科的知识，贯彻落实STEM 教学理念，有效提高课堂教学的效率。

三、科学选材，阐述课程的意义

兰本达教授对科学教学“材料”作了界定：“材料的种类和组合以及交给孩子们的次序就是材料的结构。”在小学科学实验教学中，应加强对实验材料的选择和控制，如精心挑选、巧妙搭配、合理隐藏、有序出示等，是提高科学教学有效性的重要保证，“技术与工程”领域教学更加注重材料和工具的支撑。如教科版二年级上册《材料》这一单元，学生在学习了各种材料以及材料的特点和功能后，通过《做一顶帽子》一课，对整个单元的学习做一个总结，目的是让学生通过做一顶帽子，经历对本单元所学内容的综合运用过程，加深对这一单元科学概念的形成，提高其探究能力。但在实际的教学中，由于低年级学生对各种材料性质和用途的自主认识能力有限，教师应挑选适合低年级学生使用的材料，并要保证材料安全和可塑性，如纸盒、卡纸、纸袋、报纸、塑料袋等。通过多种材料为学生提供多种制作可能，尽可能启发学生的创意。如果个别材料的制作难度较大，还要适当地准备半成品材料，帮助学生更快地制作出自己想要的帽子。除了制作帽子的原材料，还要准备好制作时需要的工具，如剪刀、胶水、绳子、软尺等。另外，为了能更好地给学生做参考和启发，教师还可以准备几个不同形状的帽子实物，如鸭舌帽、草帽、毛毡帽、头盔等。因此，在教学中要注重实验材料的选择，合适的材料对科学探究起着举足轻重的作用。

四、逐步优化，注重工程思维的培养

工程思维是在工程的设计和研究中形成的一种筹划性的思维，是运用各种知识解决工程实际问题的核心思维。在“技术与工程”领域的课程教学中，让学生动手制作前，教师要先关注学生对作品的设计与想法。学生在方案的设计和制作过程中，还需要兼顾工程的实用性和制作成本等实际问题，思考解决办法，并一步步修改、完善、优化工程设计。通过工程设计图可将学生的抽象思维具象化和可视化，把学生的科学思维活动板演出来，更有利于学生思维间的碰撞与交流。如在教科版六年级《用纸造一座桥》一课教学中，让学生设计一座横跨市桥河两岸的桥，在用材、承重、高度、人性化和稳定性等方面提出要求。学生在自己小组的演示白板上完成设计图，并演示和解说设计原理和想法，各小组间互相交流、评价和建议等，然后再作进一步改进和优化设计方案。学生通过多次的变量控制和数据记录和分析，得出合理结论：桥与用纸的宽度、厚度与抗弯曲能力有直接关系。在这个过程中，学生对于工程的设计和探究不能再流于浅表，而是要不断优化、实践、反思和改进，以追求工程设计的最佳方案。

另外，画图是组织工程项目的重要活动，后续的施工与完善都需要根据工程图来进行，要着重培养学生的画图、识图能力，使其学会用图解决科学问题。也可通过画图活动呈现实验探究过程，认真设计实验方案，以流程图规范科学实验步骤，也可以用图来交流实验操作过程与实验结论。