“小小工程師”單元搭建埃菲爾鐵塔模型實(shí)踐性作業(yè)設(shè)計

〔摘""要〕"本文是教科版科學(xué)六年級下冊“小小工程師”單元實(shí)踐性作業(yè)設(shè)計案例，以搭建埃菲爾鐵塔模型為作業(yè)任務(wù)。闡述了作業(yè)設(shè)計背景及理念，旨在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力與工程思維。作業(yè)設(shè)計流程貫穿于單元教學(xué)，含搜集資料、設(shè)計模型、制作模型、評估改進(jìn)四個板塊。設(shè)置三項分層作業(yè)，培養(yǎng)學(xué)生信息搜集整理、工程設(shè)計、實(shí)踐動手能力，并制定相應(yīng)評價標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)踐表明，該作業(yè)設(shè)計符合學(xué)生身心發(fā)展規(guī)律，提升了學(xué)生學(xué)習(xí)效果與綜合能力，滿足不同學(xué)生需求，契合新課程標(biāo)準(zhǔn)思維進(jìn)階要求?！碴P(guān)鍵詞〕"小學(xué)科學(xué)；實(shí)踐性作業(yè)；模型搭建；設(shè)計；評價一、單元實(shí)踐性作業(yè)設(shè)計背景教科版科學(xué)六年級下冊“小小工程師”單元教學(xué)對應(yīng)于《義務(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)》）“工程設(shè)計與物化”內(nèi)容要求。工程活動的本質(zhì)是創(chuàng)造人工實(shí)體，設(shè)計和物化是其中的重要環(huán)節(jié)。在工程實(shí)踐中，首先需要明確問題的定義和范圍，確定需要滿足的標(biāo)準(zhǔn)和限制條件，以此為基礎(chǔ)，形成多種可能的解決方案。在這個過程中，我們要基于證據(jù)進(jìn)行優(yōu)化并確定最終方案。物化環(huán)節(jié)是選擇合適的工具和材料，按照設(shè)計方案實(shí)施，并初步制作出產(chǎn)品或?qū)嵨锬Ｐ?。在?shí)踐過程中，我們會對結(jié)果進(jìn)行評估，找出存在的問題，并基于證據(jù)進(jìn)行改進(jìn)。對于一些比較復(fù)雜的產(chǎn)品或?qū)嵨锬Ｐ?，可能需要多次迭代改進(jìn)。這個單元特別突出了技術(shù)與工程的育人作用，注重工程思維和工程方法的培養(yǎng)，這對于培養(yǎng)學(xué)生的探究實(shí)踐素養(yǎng)起著關(guān)鍵的支撐作用。我們設(shè)計的實(shí)踐性作業(yè)，旨在提高學(xué)生的實(shí)踐能力和工程思維，培養(yǎng)他們對技術(shù)的熱愛和興趣。二、單元實(shí)踐性作業(yè)設(shè)計流程本單元實(shí)踐性作業(yè)設(shè)計貫穿于整個單元教學(xué)過程，共分為四個板塊。一是搜集資料。讓學(xué)生搜集國內(nèi)外人類偉大工程的圖片以及文字資料，旨在讓學(xué)生從更寬廣的角度認(rèn)識工程，多方面理解工程意義和實(shí)施過程，從而更深刻地認(rèn)識到科學(xué)技術(shù)與工程的相互作用。通過課上分享交流各大工程的特點(diǎn)，除培養(yǎng)學(xué)生信息提取和合作交流能力外，還重在有意識地引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注與教材中塔臺有相似結(jié)構(gòu)的著名建筑——埃菲爾鐵塔，為后續(xù)的作業(yè)布置奠定基礎(chǔ)。二是設(shè)計埃菲爾鐵塔模型。將抽象的設(shè)計思想轉(zhuǎn)化為形象的圖畫、標(biāo)識，發(fā)現(xiàn)并解決設(shè)計中出現(xiàn)的問題，最終整合出合理的設(shè)計，感悟到工程設(shè)計的復(fù)雜性，培養(yǎng)學(xué)生的反思意識。三是制作埃菲爾鐵塔模型，通過制作模型讓學(xué)生感受工程設(shè)計環(huán)節(jié)的嚴(yán)謹(jǐn)性，鼓勵學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究，提高學(xué)生實(shí)踐動手能力，培養(yǎng)科學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。四是評估改進(jìn)。工程要反復(fù)評估改進(jìn)，不斷完善，才能實(shí)現(xiàn)最終的工程要求。通過評估改進(jìn)，著重培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)意識，尊重證據(jù)的科學(xué)態(tài)度，體會工程師的工作過程，感受工程的科學(xué)與魅力。（一）整體教學(xué)安排（如表1）（二）實(shí)踐性作業(yè)具體內(nèi)容法國巴黎的埃菲爾鐵塔是一座建成于1889年的鏤空結(jié)構(gòu)鐵塔，總高324米。上小下大、上輕下重以及大量的三角形框架結(jié)構(gòu)使其屹立百年不倒。鐵塔設(shè)計新穎獨(dú)特，是世界建筑史上的技術(shù)杰作，因而成為法國巴黎的一個標(biāo)志性建筑。《課程標(biāo)準(zhǔn)》中處處體現(xiàn)著進(jìn)階設(shè)計，于是我們在設(shè)計本單元實(shí)踐性作業(yè)時，把學(xué)生課堂上的“塔臺”建造活動延伸至課后，并拓展為搭建“埃菲爾鐵塔”模型活動。在條件允許的情況下，“作業(yè)一”是必做題，提倡獨(dú)立完成，“作業(yè)二”和“作業(yè)三”是選做題，學(xué)生根據(jù)自身情況選擇完成其一或者全部完成。具體作業(yè)設(shè)計如下。1.作業(yè)內(nèi)容及設(shè)計意圖作業(yè)一：收集國內(nèi)外人類偉大工程的相關(guān)資料及圖片。利用學(xué)校圖書館、網(wǎng)絡(luò)等資源，并結(jié)合工程與科技的關(guān)系，從多角度獨(dú)立思考這些工程的設(shè)計與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；梳理工程建設(shè)過程的相似步驟，以資料卡片或者手抄報形式展現(xiàn)。設(shè)計意圖：讓學(xué)生從直觀角度認(rèn)識工程的各個要素，感知工程建造樣式與建造規(guī)范，滲透工程思維，強(qiáng)化學(xué)生良好的信息收集與整理篩選習(xí)慣，同時為后續(xù)的埃菲爾鐵塔模型設(shè)計打下基礎(chǔ)。作業(yè)二：對埃菲爾鐵塔的結(jié)構(gòu)交流研討并畫出模型設(shè)計圖。在設(shè)計圖紙上標(biāo)注出必要的文字說明、模型長寬高數(shù)據(jù)、材料成本統(tǒng)計，以及不同視角的具體結(jié)構(gòu)圖等；反思自己的設(shè)計，不斷改進(jìn)。設(shè)計意圖：由易入難，循序漸進(jìn)，讓學(xué)生經(jīng)歷多維度的思考與權(quán)衡，將抽象的設(shè)計思想轉(zhuǎn)化為形象的圖畫、標(biāo)識，發(fā)現(xiàn)并解決設(shè)計中出現(xiàn)的問題，最終整合出合理的設(shè)計，感悟到工程設(shè)計的復(fù)雜性，培養(yǎng)學(xué)生反思意識。作業(yè)三：依據(jù)設(shè)計圖制作埃菲爾鐵塔模型。制作要求：模型主體可選用一次性筷子、吸管或卷成筒狀的紙等材料，主體框架連接則根據(jù)所選材料，選用熱熔膠、透明膠帶或固體膠等固定。設(shè)計意圖：制作過程是對設(shè)計的執(zhí)行、檢驗(yàn)和完善，是工程設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)，使學(xué)生意識到科學(xué)知識和技能對制作優(yōu)質(zhì)模型的重要性，感受工程設(shè)計環(huán)節(jié)的嚴(yán)謹(jǐn)性；鼓勵學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究，提高學(xué)生實(shí)踐動手能力，培養(yǎng)科學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。2.作業(yè)評價標(biāo)準(zhǔn)每項作業(yè)分別評出A，B，C三個等級?！白鳂I(yè)一”和“作業(yè)二”由教師根據(jù)學(xué)生完成情況分別打分?！白鳂I(yè)三”則由教師從科學(xué)小組中抽選6或8名學(xué)生組成評審團(tuán)隊，依據(jù)評價標(biāo)準(zhǔn)對每小組的制作模型分別進(jìn)行抗風(fēng)、抗震等項目測試，衡量設(shè)計是否達(dá)到評價方案要求，公平評估打分。對于尚未完工或者存在設(shè)計缺陷的模型，鼓勵其利用課余時間繼續(xù)完成或改進(jìn)，爭取達(dá)到最終的工程要求。三、實(shí)踐性作業(yè)質(zhì)量效果評估根據(jù)“雙減”政策與《課程標(biāo)準(zhǔn)》的要求，我們在教科版科學(xué)六年級下冊第一單元“小小工程師”作業(yè)設(shè)計中，依據(jù)學(xué)生的基礎(chǔ)水平差異，設(shè)置了以搭建埃菲爾鐵塔模型為任務(wù)目標(biāo)的三個不同難度的作業(yè)?！白鳂I(yè)一”是基于培養(yǎng)學(xué)生信息搜集與整理篩選能力的課外實(shí)踐活動，也是難度相對較低的作業(yè)。為了跨學(xué)科融合，拓展學(xué)生的知識面，本項作業(yè)設(shè)置相對開放，學(xué)生完成度高達(dá)98%以上。“作業(yè)二”是在完成“作業(yè)一”的基礎(chǔ)上，跳過教材上的“競標(biāo)”環(huán)節(jié)，把前期獲得的信息轉(zhuǎn)化為集文字、圖形、數(shù)字等標(biāo)注于一體的工程設(shè)計圖。學(xué)生的學(xué)習(xí)視角也從對工程的整體認(rèn)知轉(zhuǎn)到工程設(shè)計這一核心內(nèi)容，難度相對有所提升。部分學(xué)生的設(shè)計圖文字說明較為混亂、缺乏條理，或者缺少一些關(guān)鍵要素。本項作業(yè)學(xué)生綜合完成度達(dá)75%?！白鳂I(yè)三”是將設(shè)計圖紙呈現(xiàn)為具象的實(shí)物，也是對學(xué)生科學(xué)設(shè)計和動手能力的較大挑戰(zhàn)。我們提倡合作完成，但在實(shí)際操作過程中，由于居住分散，大多數(shù)學(xué)生只能獨(dú)立完成。部分學(xué)生常常會因?yàn)榱?xí)慣待養(yǎng)成、技能跟不上等問題，出現(xiàn)圖紙與模型不符的情況，甚至有不少學(xué)生在規(guī)定時間內(nèi)未能完工。本項任務(wù)學(xué)生綜合完成度約45%?？傮w來說，本次實(shí)踐性作業(yè)設(shè)計以其鮮明的特色引領(lǐng)著學(xué)生向核心素養(yǎng)進(jìn)發(fā)，深入挖掘?qū)W科本質(zhì)，作業(yè)任務(wù)貫穿于整個單元，適應(yīng)不同程度學(xué)生的需求，與學(xué)生的身心發(fā)展規(guī)律相吻合。它面向全體六年級學(xué)生，為他們提供了一個自由選擇合適難度的機(jī)會，從而激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)積極性，鼓勵他們向更高層次挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)自我突破。這種