浅谈小学科学设计与技术类基于模型的教学_小学科学课堂教学设计

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浅谈小学科学设计与技术类基于模型的教学 浙江省海宁市教师进修学校 钱金明

“设计和技术”不是对某一或某些技巧的专门性训练，它不同于劳动技术课，设计是在一定的科学知识背景之下展开的，教学中找准科学知识应用于生活，并转化为科学技术的教育契机。技术是在实践中不断改进和提升的，教师不能拘泥于课堂，努力突破课内外界限，给予学生充分的活动时间和空间，教师给予必要的指导和帮助。创新精神和实践能力是在模仿和改进中逐步发展的，在多次的导、仿中打实基础，开展有目的的创造实践活动，由制作向创作方向发展。

（一）创设“自助餐”的材料站，培养创新能力

设计与技术方面的内容教学，材料是一个关键因素，没有材料可以说课就无法进行。它与生命科学、物质科学、地球与宇宙科学的教学都需要准备有结构典型材料，这是科学课的共同特点，但对设计与技术领域的多数课来说，材料的要求还需要多样性，这更有利于学生的创新能力培养，因为多样性的材料，学生既有选择的余地，又为学生的设计打开了思路，可诱发学生有更多的思路，制作出不同的有新意的作品。其次在材料设置上可设置“自助餐式”材料站，学生完全可根据自己设计的模型去选择适宜的材料。所以这一内容的教学时，教师要根据教学内容为学生准备丰富、本土、生活中可寻找到的材料，同时要求学生也准备相关材料，并在实验室里可设置材料区或站。

（二）基于模型探究式教学，提升思维品质 1．锚定现象。在课的伊始，要提出制作的作品具体的技术功能指标，这是开展设计的方向和目标。如教科版小学科学《设计和制作小赛车》一课，设计一辆怎样的小赛车（具有什么功能），这是教师要明确的问题。在充分考虑教学的科学性和现实性的基础上，课的开始，教师应组织学生思考“运用橡皮筋或气球作动力，怎样设计一辆尽量跑得远的小赛车”。在师生的讨论交流中学生明确了“用什么作材料？”“怎么增强动力？”“哪些地方需要增大摩擦力，哪些地方需要减少摩擦力？”这三个结构性的问题，组成了学生设计小赛车的基本框架。在这样的大思路下，学生的后续设计、制作就会变得有章可循。知道如何构思、如何选择材料、如何调整方案，还能依据一定的标准对自己的作品和他人作品进行评价和反思。

2．构建模型。在构建模型时要激活概念。在明确任务后，教师要想办法激活学生头脑中已有的对解决任务所需概念的理解。如设计小赛车，要激活学生前面所学的力学知识和材料知识，如：物体的运动、常见的力、摩擦力大小、材料的轻重的因素等。这是学生学习一定的科学概念后的迁移和运用。

优化设计。各小组根据任务和相关的概念，构思和初步设计的基础上，经过小组讨论、选择、确定方案，画出草图，这就是建模。在这个过程中，学生要思考哪个方案最可行，哪个方案最实用，哪个方案最节约等。这个环节是学生设计一个解决问题的方案的过程，也是一个对多种方案进行选优的过程。但这一过程目前我们往往比较弱化，导致学生没有按模型来制作，想到那做到那的十分随意性，这对验证模型这一环节教学是极不利的。

3．验证模型。这个环节是设计和技术类教学的核心环节，学生将根据构建的模型将它制作出来，成为作品。在实际教学中，很容易受到材料或其它小组的影响学生轻易否定或更改原先设计方案，甚至将方案丢在一边，想到那做到那。因此，在实践的第一阶段，教师要有意识地鼓励学生先做验证，看看自己原来的构思行不行，问题出在哪里，在小组研讨或听取别人意见后慎重修改，在多项可能的选择中进行优化。如果在实践中有新的创意，最好立即在方案中加以体现，着手调整完善原先设计方案。在学生的实践操作中，还存在着一个眼高手低的问题，想得很好，却很难做出来。比如制作小赛车时，细节问题会在制作中充分暴露出来，比如轮子会左右晃动、车子跑不直、轮子打滑、气球喷嘴口过大或过小等。当发现问题时，教师要给学生一个自我解决问题的空间，减少过多的干扰，以发展学生技术设计的实践能力。

4．评价模型。在展示与交流的过程中，一要介绍作品的科学原理、二是作品特色，并对照作品评价量规，进行现场检验，是否达到了预设目标，尤其要引导学生进行自我反思。如“设计和制作小赛车”，把跑得最远和最近的一组挑选出来，在对比中，就不难发现原因的所在。

5．修正模型。让学生在比较中学会反思，寻找原因，在反思中促进新的观念的形成。这比本身作品的优劣更值得关注，是学习的隐性成果之一。在有限的课堂时间内，学生作品的精致化程度不会很高，我们不妨将这些作品看成是“模型”或“样机”，给反思改进留下了很大空间。我们既要让学生反思设计中所运用知识的合理性，更要反思制作中解决问题的办法是否合理，引导学生从较多的问题中寻找关键的问题，思考如何着手下一步的解决方案，使模型更完美。

6．解释模型。模型毕竟是模型，要将模型与生活中实际事物联系起来，并根据这一模型去解释生活中事物、现象。如“设计和制作小赛车”就要让学生设计制作的小赛车去解释生活中赛车或汽车，培养学生灵活运用知识能力。

（三）将元认知融入教学中，在反思中提升

元认知的作用主要表现为：学习者能根据学习活动的要求选择适当的认知策略，监控认知活动进行过程，不断取得信息和反馈信息，评价每种认知策略的有效性，坚持或更新解决问题的方法和手段，及时调节自己的认知过程。元认知策略一般指学习者用以计划、管理、监控和评估学习策略，因而它可以协调各种学习策略。元认知策略主要分为三类：元认知计划策略、元认知监控策略和元认知调节策略。这三个方面是相互联系的，学习者一般先认识自己的当前任务、预计学习时间、选择有效的计划来学习或解决问题，然后监控自己的进度情况，并根据监控的结果采取补救措施，使用一些标准来评价自己的理解。

元认知的作用主要表现为：学 习者能根据学习活动的要求选择适当的认知策略，监控认知活动进行过程，不断取得信息和反馈信息，评价每种认知策略的有效性，坚持或更新解决问题的方法和手段，及时调节自己的认知过程。元认知策略一般指学习者用以计划、管理、监控和评估学习策略，因而它可以协调各种学习策略。元认知策略主要分为三类：元认知计划策略、元认知监控策略和元认知调节策略。这三个方面是相互联系的，学习者一般先认识自己的当前任务、预计学习时间、选择有效的计划来学习或解决问题，然后监控自己的进度情况，并根据监控的结果采取补救措施，使用一些标准来评价自己的理解。

设计与技术教学过程需要培养学生的元认知学习，提升解决问题能力。在这类课的教学中，我们经常为学生的制作时间与有限的课堂时间出现矛盾、学生的设计与制作出现两张皮而绞尽脑汁，元认知学习便是一种解决的好方法。在基于模型探究式教学过程中，锚定现象后，学生如何在建模中运用好计划策略，需要教师的合理安排。教师在对教材知识结构的理解和把握的同时，更要注意对学生知识结构和认知特点的了解和掌握，并把这种掌握运用于教学实践中，引导学生在验证模型之前制定一个切实可行的实施计划，从而指导学生了解自己的知识结构和认知特点，以便更有效地学习。

设计与技术教学过程需要培养学生的元认知学习，提升解决问题能力。在这类课的教学中，我们经常为学生的制作时间与有限的课堂时间出现矛盾、学生的设计与制作出现两张皮而绞尽脑汁，元认知学习便是一种解决的好方法。在基于模型探究式教学过程中，锚定现象后，学生如何在建模中运用好计划策略，需要教师的合理安排。教师在对教材知识结构的理解和把握的同时，更要注意对学生知识结构和认知特点的了解和掌握，并把这种掌握运用于教学实践中，引导学生在验证模型之前制定一个切实可行的实施计划，从而指导学生了解自己的知识结构和认知特点，以便更有效地学习。

强化验证模型过程的自我监控和调节。要注意引导学生养成边做边思考的习惯，在验证模型过程中，要观察材料的特点，根据模型综合运用所学知识进行创作，有时可稍作间歇停下来思考、检查怎样制作是否行，有什么困难并分析其原因尝试解决，以较好完成任务。评估模型就是让学生验证模型后，及时去发现自己制作的模型存在的问题并加以修正。指导学生进行自我评价是获得元认知知识的一个重要途径，它 包括①这个模型优势是什么？②这个模型局限性是什么？改变什么来改善这个模型？等，通过评估为修正、完善提供了明确方向。要设计与技术领域的教学中，我们要将元认知学习策略融入其中，进一步提升学生的学习能力。

（四）以评价量规为引导，提升作品质量

设计与技术的教学往往指导与制作是一对矛盾，指导过细学生易产生思维定势，作品千篇1律，指导过多，学生制作时间就少，难以完成任务。教学过程中的指导与设计、制作在一节课中，时间如何安排比较合理，让学生有比较理想的作品出来，需要有强大的评价工具来保障。在设计与技术方面的教学中，需要教师根据不同的教学内容，建立相应的评价工具，这些评价工具将帮助学生更好地建模、验证模型、评估模型以及修正模型。我们改变以往先有学生作品后有教师的评价标准情况，将评价标准前置，用评价工具来导航。我们知道人都有其追求，尤其是小学生好胜性强，都希望得到教师同学的肯定，这也许是他们学习的动力来源，所以在设计与技术方面的教学中，我们要设计好相应的评价量规来提升学生学习积极性与主动性，从而提高作品质量。评价量规可从任务要求、设计、材料、制作、习惯等方面列出相应的指标，并为每个指标，在不同测量等级（例如优、良、合）下加上描述性语句，以反映出该等级的特征。这些描述性语句就构成了各个等级的评价标准（量规）。

再说学生才能的发挥需要展示的舞台，正面的激励和成功的体验会强化他们积极的情感。为此，我们要强化课间、课中活动间的结构研究，从联系的角度思考如何为每个活动作适当的“伏笔”。还要着力营造科技创新和研究性学习的氛围，整合课堂内外、校园内外的各种资源，合理衔接各级科技创新评比活动，通过兴趣活动、实践活动、比赛活动、评星活动等，点面结合，整体推进，让学生在成功的激励下不断进步。