《我們的水鐘》課堂技術(shù)與工程實踐活動的設計

〔摘要〕隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，技術(shù)與工程實踐活動在小學科學教育中的地位日益凸顯。本文旨在探討如何設計與實施有效的技術(shù)與工程實踐活動，以培養(yǎng)小學生的科學素養(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上，提出了設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科學核心素養(yǎng)的技術(shù)與工程實踐活動，對小學科學教育具有指導意義，對技術(shù)與工程領域的研究也具有一定的參考價值?！碴P(guān)鍵詞〕小學科學；技術(shù)與工程；實踐活動；項目式學習隨著科學技術(shù)的迅猛發(fā)展，培養(yǎng)小學生的科學素養(yǎng)、工程實踐能力和創(chuàng)新精神已成為小學科學教育的重要目標。然而，傳統(tǒng)的科學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會，導致學生難以將理論知識應用于實際生活。要解決這一問題，就應該在小學科學教育中有效地實施技術(shù)與工程實踐活動?！读x務教育科學課程標準（2022年版）》（以下簡稱《課程標準》）強調(diào)，義務教育科學課程是一門體現(xiàn)科學本質(zhì)的綜合性基礎課程，具有實踐性。通過實踐活動，學生可以親身參與科技制作、實驗探究和工程設計等活動，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)學生的科學素養(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。一、技術(shù)與工程實踐活動的理論基礎皮亞杰的認知發(fā)展理論和杜威的實用主義教育哲學具有重要的理論指導意義。皮亞杰的認知發(fā)展理論認為，兒童的認知發(fā)展經(jīng)歷了四個階段，其中7～11歲屬于具體運算階段。在這一階段，兒童開始運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、形象化是促進認知發(fā)展的有效途徑。杜威的實用主義教育哲學強調(diào)“做中學”，認為教育應該與生活緊密聯(lián)系，讓學生在實踐中學習知識、掌握技能。這一思想與小學科學教育的目標高度契合，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計時，我們需要充分考慮材料、設備和操作過程的安全性，確保使用的材料無毒無害，設備穩(wěn)定可靠，操作過程簡單安全。同時，在活動前應對學生進行必要的安全教育和操作訓練，以防止意外事故的發(fā)生。（二）實用性原則實踐活動應與學生的日常生活密切相關(guān)，具有實際應用價值。這樣能夠激發(fā)學生的學習熱情和探究欲望，促使學生主動參與活動，積極思考問題。同時，實踐活動的設計應考慮到學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)學生的參與興趣，實踐活動應具有趣味性。在活動內(nèi)容、形式和評價方式上要充分考慮學生的年齡特點和心理需求，采用游戲化、競賽化等方式激發(fā)學生的參與熱情。同時，教師可以通過設置有趣的情境、引導學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具有開放性，鼓勵學生自主探究和創(chuàng)新。在活動過程中，教師應注重對學生在發(fā)現(xiàn)問題、提出假設、設計實驗和總結(jié)結(jié)論等環(huán)節(jié)的訓練和指導。同時，應鼓勵學生分享自己的想法和成果，相互學習和評價，促進共同進步。（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制和反饋機制。教師要通過觀察學生的表現(xiàn)、交流討論和作品評價等方式了解學生的學習狀況和問題所在。同時，教師應及時給予學生指導和幫助，鼓勵學生反思和改進自己的學習方式和探究方法。通過評價與反饋的循環(huán)互動，不斷優(yōu)化活動設計和提高教學質(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，以教科版小學科學五年級上冊第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入，基于此，教師可以創(chuàng)設問題情境：水能計時嗎？進而引導學生深入思考水鐘的計時原理。在教師的指導下，學生知道水鐘是根據(jù)流水的等時性原理來計時的。教師提出任務要求：設計制作計時5分鐘的水鐘。項目式學習的教育理念認為在學習過程中應該先提出學習任務，而后考慮如何解決問題。教師則為學生提供感悟問題和體驗實踐的情境，激發(fā)學生的探究興趣，轉(zhuǎn)變學生的學習狀態(tài)，使學生主動建構(gòu)探究、實踐、思考、運用、解決的高效學習體系。（二）設計方案根據(jù)課堂的任務要求，學生以小組為單位，以圖文并茂的方式在實驗記錄單上完成水鐘的設計方案。教師提前準備好工具和材料以供學生選擇，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。方案的設計是制作水鐘的前提條件。設計包括水鐘的式樣、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教學模式注重以學生的主動學習為主。在本環(huán)節(jié)中，學生在教師的引導下綜合考慮各種因素，如計時準確性、用材數(shù)量、美觀程度等，促進學生動腦思考和交流分享。（三）小組制作各個小組根據(jù)各自完成的設計方案，組內(nèi)分工合作進行制作。由于工具中含有剪刀和美工刀，所以教師需提醒學生注意安全。與此同時，通過設定評價標準（如美觀程度、制作時間的快慢等），以比賽的形式推進小組制作環(huán)節(jié)。PBL教學模式注重讓學生親身經(jīng)歷體驗科學探究的整個過程，強調(diào)“做中學”“玩中學”，學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確性，并根據(jù)檢測結(jié)果和評價標準對作品進行綜合評價?！皽y試水鐘”是讓學生將自己制作出來的水鐘，在實踐中進行檢驗，實際上這也是一次重復驗證實驗，幫助學生了解自己作品的質(zhì)量和準確度，為下一步的優(yōu)化提供參考。（五）改進優(yōu)化教師在指導學生總結(jié)制作過程中影響水鐘計時準確性因素的基礎上，引導學生思考改進水鐘的方法，學生會提出打孔大小適當、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。教師要指導學生深入思考古代人們是怎么控制滴水的速度，進而明白水鐘的滴水速度均勻是準確計時的關(guān)鍵。學生據(jù)此發(fā)散思維、各抒己見，對如何控制水均勻往下滴進行思考，并對制作的水鐘加以改進。四、困難與對策盡管技術(shù)與工程實踐活動在小學科學教育中具有巨大的潛力，但在實際應用中仍面臨一些實際困難，我們要積極應對這些困難，讓實踐活動更好地開展。（一）資源有限許多小學由于資金、設備和場地的限制，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。教師可以引導學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。設計一些成本較低但同樣能達到教學目標的實踐活動，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，難以有效地指導學生。對此，我們可以采取以下對策：其一，加強教師培訓。組織定期的教師培訓活動，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）學生參與度不高小學生由于年齡較小，注意力容易分散，可能導致實踐活動參與度不高。對此，我們可以采取以下對策：其一，設計趣味活動。通過設計有趣的游戲、競賽等形式提高學生的參與興趣。其二，強調(diào)團隊合作。引導學生進行小組合作，通過團隊合作提高學生的參與度。其三，展示實際應用價值。讓學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科學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)提出了相應的對策。為了進一步發(fā)揮實踐活動在培養(yǎng)小學生科學素養(yǎng)和實踐能力方面的作用，未來研究可以重點關(guān)注以下幾個方面：（一）實踐活動與學生能力發(fā)展的關(guān)系深入探討實踐活動與學生科學素養(yǎng)、實踐能力等各方面能力發(fā)展的關(guān)系，為實踐活動的設計提供更有針對性的指導。通過實證研究，了解實踐活動的具體作用機制和影響路徑，為優(yōu)化實踐活動提供科學依據(jù)。（二）跨學科的實踐活動設計打破傳統(tǒng)學科界限，探索將技術(shù)與工程實踐活動與其他學科（如數(shù)學、語文等）進行整合的可能性。通過跨學科的實踐活動，促進學生的全面發(fā)展，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和實踐能力。（三）實踐活動的評估機制進一步完善實踐活動的評估機制，建立更為科學、客觀的評價標準和方法。關(guān)注實踐活動的長期效果，了解學生在實踐活動中的成長軌跡和發(fā)展?jié)摿ΑＭ瑫r，鼓勵學生在評價中發(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，讓更多的學生受益。通過合作交流、示范引領等方式，加強校際合作與資源共享。同時，關(guān)注資源有限地區(qū)的小學，探索如何為他們提供合適的實踐活動方案，促進教育公平。通過對技術(shù)與工程實踐活動的