項(xiàng)目背景

統(tǒng)觀人教鄂教版《科學(xué)》1—6年級(jí)全套教材，每?jī)?cè)的最后一個(gè)單元是技術(shù)與工程類單元，共有12個(gè)單元，可見(jiàn)在小學(xué)階段培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)意識(shí)和工程觀念的重要性。1年級(jí)上冊(cè)“制作小物品”單元是在小學(xué)階段遇到的第一個(gè)技術(shù)與工程的教學(xué)單元，這對(duì)于小學(xué)生啟蒙工程設(shè)計(jì)、培養(yǎng)核心素養(yǎng)有重要的作用和意義。

5～6歲的孩子處于幼小銜接階段，思維比較直觀，需要通過(guò)動(dòng)手操作感知周圍世界。在對(duì)1年級(jí)學(xué)生的前測(cè)中發(fā)現(xiàn)，孩子有使用工具對(duì)材料加工的經(jīng)歷，但是95%的孩子在制作物品之前沒(méi)有畫過(guò)設(shè)計(jì)圖，89%的孩子沒(méi)有對(duì)自己的小物品進(jìn)行過(guò)改進(jìn)完善。通過(guò)學(xué)情分析，我明晰了學(xué)生的起點(diǎn)，找到了學(xué)生的增長(zhǎng)點(diǎn)，讓學(xué)生更好地從幼兒園過(guò)渡到小學(xué)的科學(xué)學(xué)習(xí)（圖1）。

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》指出，技術(shù)與工程實(shí)踐活動(dòng)要“著重在設(shè)計(jì)圖紙、成本核算、測(cè)試評(píng)價(jià)及迭代改進(jìn)方面進(jìn)行實(shí)踐”，最終達(dá)成學(xué)科核心概念中的相關(guān)要求：“學(xué)會(huì)使用簡(jiǎn)單的草圖，說(shuō)出自己的思路”“制作簡(jiǎn)單的實(shí)物模型并展示，嘗試通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)作品中存在的問(wèn)題并提出改進(jìn)方案”。

通過(guò)這樣的學(xué)習(xí)，我重新設(shè)計(jì)了項(xiàng)目活動(dòng)，將教材中第三、四單元進(jìn)行整合，設(shè)計(jì)了如圖2的項(xiàng)目過(guò)程。

項(xiàng)目目標(biāo)

基于以上分析，制訂如下項(xiàng)目目標(biāo)及重點(diǎn)、難點(diǎn)。

科學(xué)觀念

●知道不同的材料具有不同的特性。

●知道材料、結(jié)構(gòu)與筆筒功能之間的關(guān)系。

●了解制作筆筒需要繪制設(shè)計(jì)方案。

科學(xué)思維

●能對(duì)設(shè)計(jì)制作筆筒的不同觀點(diǎn)、結(jié)論、方案進(jìn)行質(zhì)疑、批判、檢驗(yàn)和修正，進(jìn)而提出創(chuàng)造性見(jiàn)解和方案，具有初步的創(chuàng)新思維能力。

●能在教師指導(dǎo)下反思設(shè)計(jì)制作筆筒的過(guò)程、方法和結(jié)果，并對(duì)自己和他人的作品提出改進(jìn)建議。

探究實(shí)踐

●了解制作筆筒的工程實(shí)踐的一般過(guò)程和方法，根據(jù)需求，提出有創(chuàng)意的方案，實(shí)施計(jì)劃，利用工具和材料進(jìn)行筆筒的加工和制作。

●根據(jù)實(shí)際效果對(duì)筆筒進(jìn)行改進(jìn)、迭代。

態(tài)度責(zé)任

表現(xiàn)出對(duì)設(shè)計(jì)制作筆筒有興趣。

●嘗試自主設(shè)計(jì)筆筒，體會(huì)創(chuàng)意設(shè)計(jì)的樂(lè)趣。

●愿意傾聽(tīng)、分享他人的信息，樂(lè)于表達(dá)自己的觀點(diǎn)。

項(xiàng)目重點(diǎn)：通過(guò)圖示或模型表達(dá)自己的想法與設(shè)計(jì)，會(huì)使用工具對(duì)材料進(jìn)行加工，按照設(shè)計(jì)方案制作出一個(gè)穩(wěn)定、實(shí)用和美觀的筆筒。

項(xiàng)目難點(diǎn)：在設(shè)計(jì)制作筆筒的過(guò)程中，通過(guò)測(cè)試、交流、反饋，對(duì)筆筒的材料和結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，逐漸達(dá)成項(xiàng)目需求。

項(xiàng)目過(guò)程

創(chuàng)設(shè)情境，明確任務(wù)

課堂上，通過(guò)一段小視頻向大家展示一個(gè)學(xué)生發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題：教師辦公桌上的文具擺放凌亂，你有什么辦法幫幫教師嗎？

學(xué)生發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題來(lái)源于真實(shí)的生活場(chǎng)景，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，從而引出本節(jié)課的驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題：如何才能為教師設(shè)計(jì)一個(gè)利于收納、方便取用的筆筒呢？

通過(guò)教師引導(dǎo)、學(xué)生討論，伴隨驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題最終形成具體的問(wèn)題：

●筆筒是什么樣的？（結(jié)構(gòu)）

●教師想要什么樣的筆筒？（需求）

●用什么做筆筒？（材料）

●怎么做筆筒？（方法）

接下來(lái)將引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)這些問(wèn)題，尋求解決方法。

合作探究，解決問(wèn)題

●認(rèn)識(shí)筆筒的結(jié)構(gòu) 首先要解決的問(wèn)題是“筆筒是什么樣的？”課前在家長(zhǎng)的協(xié)助下，學(xué)生搜集了筆筒的圖片資料，不但培養(yǎng)了學(xué)生搜集信息的能力，同時(shí)給以“原型啟發(fā)”。課上讓學(xué)生觀察一些真實(shí)的筆筒，看一看、摸一摸、說(shuō)一說(shuō)筆筒的結(jié)構(gòu)是什么樣的。聯(lián)合數(shù)學(xué)學(xué)科展開教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，通過(guò)實(shí)物和模型辨認(rèn)簡(jiǎn)單的立體圖形和平面圖形，感知立體圖形和平面圖形的特點(diǎn)，以及這兩類圖形的關(guān)聯(lián)，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷圖形的抽象過(guò)程，積累觀察物體的經(jīng)驗(yàn)，形成初步的空間觀念，將數(shù)學(xué)思維模式遷移到科學(xué)課中。學(xué)生通過(guò)觀察，發(fā)現(xiàn)筆筒的共同結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是由一個(gè)底面和側(cè)面圍起來(lái)的立體圖形，培養(yǎng)了學(xué)生抽象與概括，進(jìn)而建構(gòu)模型的思維能力（圖3）。

●設(shè)計(jì)調(diào)查問(wèn)卷 第二個(gè)要解決的問(wèn)題是“教師想要什么樣的筆筒？”學(xué)生討論后形成共識(shí)，通過(guò)訪談的形式，并在教師引領(lǐng)下形成調(diào)查問(wèn)卷（圖4），并對(duì)教師進(jìn)行需求訪談。對(duì)教師的訪談很重要，因?yàn)樗鬼?xiàng)目更具真實(shí)性，訪談獲得的信息是學(xué)生后期設(shè)計(jì)的重要參考依據(jù)，教師的需求是學(xué)生設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，也是后續(xù)對(duì)作品進(jìn)行評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)（訪談的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1）。

●設(shè)計(jì)筆筒 學(xué)生要根據(jù)被訪談教師的需求設(shè)計(jì)筆筒，他們面臨的第3個(gè)問(wèn)題是“用什么做筆筒？”這時(shí)教師要帶領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識(shí)不同的材料（圖5），重點(diǎn)觀察紙的結(jié)構(gòu)并通過(guò)實(shí)驗(yàn)比較不同紙的特性。有了這些知識(shí)做基礎(chǔ)，學(xué)生會(huì)根據(jù)材料的性能選擇合適的材料做筆筒，以此培養(yǎng)學(xué)生的比較思維，并運(yùn)用前面學(xué)習(xí)的材料概念、知識(shí)，解決材料選擇的問(wèn)題（圖6）。接下來(lái)，學(xué)生根據(jù)項(xiàng)目需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，用畫圖和拼擺的方式表達(dá)設(shè)計(jì)思路。畫圖是理性思考的過(guò)程，而拼擺的方式符合1年級(jí)學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，更加直觀，可以培養(yǎng)學(xué)生的空間觀念。

我們以其中一個(gè)學(xué)生小組為例進(jìn)行說(shuō)明。這個(gè)小組通過(guò)訪談了解到教師的需求是用筆筒裝簽字筆和橡皮。設(shè)計(jì)多高的筆筒，對(duì)于學(xué)生是個(gè)難點(diǎn)，于是我為學(xué)生搭建支架，提供真實(shí)的簽字筆，有的學(xué)生會(huì)采用比一比的方式確定筆筒的高度，也有的學(xué)生用尺子進(jìn)行測(cè)量，說(shuō)明他們?cè)跀?shù)學(xué)課上已經(jīng)初步形成了測(cè)量意識(shí)，并將這種意識(shí)和方法應(yīng)用到測(cè)量筆筒中，提升了解決實(shí)際問(wèn)題的能力（圖7）。

學(xué)生小組選擇A4彩紙做筆筒的側(cè)面，通過(guò)比較、測(cè)量發(fā)現(xiàn)這種紙?zhí)吡?，需要裁剪掉一部分，還發(fā)現(xiàn)這種紙比較軟，支撐力度不夠，于是用膠帶在外面進(jìn)行加固，他們把橡皮放進(jìn)去測(cè)試，發(fā)現(xiàn)取用不方便，于是在筒的旁邊又增加了個(gè)矮筒……經(jīng)歷改進(jìn)的過(guò)程，學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)模型在結(jié)構(gòu)上存在不合理的地方，需要不斷改進(jìn)缺陷才能充分實(shí)現(xiàn)設(shè)想的功能，幫助學(xué)生形成結(jié)構(gòu)決定功能的跨學(xué)科概念（圖8）。

另一個(gè)小組的教師需求是用筆筒放簽字筆和毛筆，這組學(xué)生選擇以實(shí)物模型表達(dá)自己的設(shè)計(jì)。學(xué)生用A4紙做出筆筒模型，但在測(cè)試中發(fā)現(xiàn)這個(gè)筆筒放簽字筆合適，但對(duì)毛筆來(lái)說(shuō)太矮了，于是他們又根據(jù)毛筆的高度設(shè)計(jì)了一個(gè)紙質(zhì)的高筒。長(zhǎng)短筆的需求讓學(xué)生知道了筆筒的高度是根據(jù)文具的長(zhǎng)短而設(shè)計(jì)的。同時(shí)，學(xué)生還想到了毛筆是濕的，放在紙筒里會(huì)把紙弄濕，于是又設(shè)計(jì)成了塑料筒，通過(guò)更換材料實(shí)現(xiàn)功能的合理性。

學(xué)生根據(jù)教師需求，對(duì)筆筒結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整、優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)功能的多樣化，讓學(xué)生對(duì)材料、結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系有了更深入的理解（圖9）。

有些訪談教師還對(duì)筆筒的美觀性有需求，因此我還聯(lián)合美術(shù)學(xué)科展開了教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，學(xué)生將美術(shù)課上獲得的知識(shí)和技能進(jìn)行遷移，對(duì)筆筒的外觀進(jìn)行裝飾并不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，運(yùn)用多學(xué)科的知識(shí)技能更好地完成筆筒的設(shè)計(jì)。

通過(guò)以上這些策略讓學(xué)生在合作探究中解決本課的重點(diǎn)問(wèn)題，完成了筆筒草圖、簡(jiǎn)圖的初步設(shè)計(jì)。

設(shè)計(jì)制作，改進(jìn)提升

為了完善學(xué)生的筆筒設(shè)計(jì)，在小組之間交流討論、相互評(píng)價(jià)，之后改進(jìn)自己的設(shè)計(jì)圖。交流設(shè)計(jì)方案是非常必要的，這是一個(gè)互相學(xué)習(xí)、互相啟發(fā)的過(guò)程，有效避免了一些制作中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，培養(yǎng)了學(xué)生表達(dá)交流和反思評(píng)價(jià)能力，以及合作分享的態(tài)度（圖10）。

每個(gè)小組會(huì)向被訪談教師介紹自己的設(shè)計(jì)（圖11），教師會(huì)依據(jù)自己當(dāng)初提的需求，評(píng)價(jià)孩子的設(shè)計(jì)。學(xué)生小組根據(jù)被訪談教師的反饋進(jìn)一步迭代改進(jìn)自己團(tuán)隊(duì)的設(shè)計(jì)。接下來(lái)，學(xué)生會(huì)按照修改后的設(shè)計(jì)進(jìn)行制作、測(cè)試，再改進(jìn)作品（圖12）。

成果交流，匯報(bào)展示

各小組將制作好的筆筒在全班展示，同學(xué)們對(duì)筆筒的材料、結(jié)構(gòu)和功能等作出評(píng)價(jià)，最終將制作好的筆筒送給被訪談教師，讓被訪談教師評(píng)價(jià)學(xué)生的作品（圖16）。

本項(xiàng)目學(xué)習(xí)采用了畫圖和拼擺筆筒模型兩種方式展現(xiàn)學(xué)生的設(shè)計(jì)，呈現(xiàn)出了工程設(shè)計(jì)是一個(gè)逐步完善的過(guò)程，使學(xué)生初步形成工程設(shè)計(jì)觀念。評(píng)價(jià)是檢驗(yàn)、提升教學(xué)質(zhì)量的重要方式和手段，將課堂活動(dòng)融入評(píng)價(jià)中，通過(guò)自評(píng)、同伴互評(píng)、被訪談教師評(píng)價(jià)，賦予學(xué)生小組星標(biāo)獎(jiǎng)勵(lì)，推進(jìn)教、學(xué)、評(píng)一體化，從而培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，促進(jìn)學(xué)生不斷自我完善和發(fā)展。

項(xiàng)目特色

本單元借助項(xiàng)目式學(xué)習(xí)創(chuàng)設(shè)了真實(shí)的職業(yè)體驗(yàn)情境，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。本次項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是從明確任務(wù)、解決實(shí)際問(wèn)題開始的。團(tuán)隊(duì)共同創(chuàng)造作品，給了學(xué)生很大的自由度并能發(fā)揮學(xué)生更多創(chuàng)造性?；顒?dòng)過(guò)程中首先明確驅(qū)動(dòng)任務(wù)“如何才能為教師設(shè)計(jì)一個(gè)利于收納、方便取用的筆筒？”學(xué)生經(jīng)過(guò)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、設(shè)計(jì)調(diào)查問(wèn)卷、訪談、設(shè)計(jì)、建立模型、制作、測(cè)試改進(jìn)，最后展示本團(tuán)隊(duì)的自制筆筒。學(xué)生根據(jù)被訪談教師的需求，對(duì)筆筒結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整、優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)功能的合理性和多樣性，從而使學(xué)生對(duì)材料、結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系有了更深入的理解，呈現(xiàn)出了工程設(shè)計(jì)的一般過(guò)程，讓學(xué)生初步形成工程設(shè)計(jì)觀念。這樣科學(xué)知識(shí)就不再是獨(dú)立的、枯燥的理論知識(shí)，實(shí)現(xiàn)了科學(xué)知識(shí)與技術(shù)應(yīng)用的結(jié)合。

本單元借助項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，將多學(xué)科融合，讓學(xué)生初步了解了技術(shù)與工程實(shí)踐的一般過(guò)程和方法，啟蒙了工程設(shè)計(jì)理念，培養(yǎng)了學(xué)生的核心素養(yǎng)。