以“问题解决”路径可视化，促“技术与工程”探究实践

何再红

【摘 要】本文落实技术与工程问题的基本程序，培养学生真实问题的解决能力。

【关键词】技术与工程 探究实践

“技术与工程”领域的学习，改变了学生传统的学习方式，通过以项目式学习、问题解决为导向的课程组织方式，让学生综合所学的各方面知识，像工程师一样思考和解决问题。它虽不以直接培养各领域工程师为目标，但开始关注学生工程技术素养的提升。

教科版四年级下册《模拟安装照明电路》一课是典型的技术与工程类科学课。分析教材内容后，我们不难发现，本课分为“应用”和“创造”两个活动。（1）应用，以设计一个房间照明电路为工程任务，明确两个开关分别控制两盏灯作为限制条件，应用前面所学的电路知识进行工程设计活动。（2）创造，利用模拟材料来完成电路的连接安装，在实践活动中掌握电路连接的新技术——让两个开关分别控制两盏灯就必须要有两个回路。本文将以这一课为例，遵从技术与工程领域的核心思想设计课堂教学，落实解决工程问题的基本程序“聚焦任务—设计制作—交流评价”，引导学生运用工程思维解决问题，培养学生真实问题的解决能力。

一、聚焦任务，激发解决问题热情

实践活动的关键就是动机——“我要做什么”。学生有了正确的动机、预定的目标，才能自觉地设计、创造、搭建……而创设真实的工程问题情境，确定任务目标，会直接影响学生实践活动的兴趣。

1.创设情境，需求导向。

技术产品的问世是从需求开始的。因此，课一开始，笔者开门见山，直奔主题，创设一个真实的工程问题情境——房间里需要安装2盏灯。以“当一名小小工程师，为同伴的房间设计照明电路”为情境，贴近学生的实际生活，成为学生参与实践活动的内需动力，激发学生的学习热情，也能让学生体会到工程与技术服务于我们的生活。

2.解读任务，目标驱动。

对任务目标有正确的理解是工程顺利完成的关键。在创设任务情境之后，笔者并不着急让学生动脑筋设计，而是放慢脚步，出示“设计电路图”的任务目标与要求（如下图），并询问学生：“仔细阅读任务，你有什么不明确的吗？”比如，“分别控制”这一目标，部分四年级的学生难以从字面上理解，如果得不到有效指导，容易在后续活动中手足无措。因此，笔者通过讨论、演示等多种方式，帮助学生理解具体的任务要求，将有趣的情境转化为切实可行的挑战任务，不仅为后续的实践活动指明了方向，还充分激发了学生积极探求和解决问题的主动性。

二、设计制作，经历解决问题过程

工程与技术的核心是设计与制作，这些是工程师解决问题的基本方法。为了达成一个特定的目标，工程师首先要进行设计，即在头脑中形成一个最佳的产品样式，然后开始进行制作模型。教学中，我们要注意让學生自主解决实际问题。因此，在设计、制作过程中运用所学知识尝试解决实际问题，是学生提升解决问题能力的良好契机。

1.设计方案，基于问题解决。

设计方案是学生解决问题的第一步，是让学生针对实际任务，综合运用各种知识为解决所遇到的问题展开有针对性的设计，从而培养有计划解决实际问题的能力。经过前期电学知识的学习，学生已经知道怎样连接一个电路和怎样用开关来控制电路的通和断。在此基础上，学生围绕任务目标“两个开关分别控制两盏灯”，运用所学知识进行组内讨论，确定初步设计方向。同时在多次讨论中，面对他人的质疑和建议，学生对初步的方案形成一个螺旋上升的认识，对任务要求和限制条件形成一个更清晰的理解，从而形成更深思熟虑的设计方案，并绘制初步设计图。设计图的呈现，让学生能够运用所学知识使问题解决方案可视化，帮助学生将内隐的思维过程外显，提升学生的思维品质和科学素养。

2.量表引领，渗透制作要素。

技术与工程课中学生需要更多的时间和空间进行自主探索，但如果教师盲目放手，会让学生陷入无所适从的迷惘中。如何引导学生长时间主动探索？在方案设计之后，笔者将评价量表前置，对设计和制作活动提出方向性意见。

（1）“设计与安装”的评价项目引领学生形成正确的工程思维。教师要让学生认识到，工程师设计制作时会严格按照设计图进行模型安装，如果发现设计方案失败时会先修改自己的设计，然后再按照设计方案进行安装，因此安装的实物图应该与设计的电路图保持一致。

（2）能点亮两个灯泡并且分别控制，是本次实践活动的任务目标。它指向作品的达成程度，并且分成两个不同层次的目标评价。

（3）通过“线路清晰”“连接稳定”的评价项目，让学生在活动中体验工程师在制作一件产品时除了考虑基本功能，还要考虑产品的质量、美观、成本等。

评价量表的内容设计，不仅要有知识与技能的评价，更要关注工程与方法的评价。制作之前评价量表的介入，让学生经历一次有意识、有目的、有方法的问题解决过程，在长时间、大空间中自主管控、主动调整，在反思和改进中提升技术实践能力。

3.物化测评，经历试错过程。

设计只是意图，而制作是将意图转化为实体的过程。从学生的实践活动中笔者观察到，只有少数小组能够一次性成功设计制作“由两个开关分别控制两盏灯”的电路连接，绝大多数学生需要一个不断尝试的过程。

因此，在制作环节笔者给学生充分的时间在组内表达交流、试验修改，失败后二次设计制作、三次设计制作……学生经过一次次实践、一遍遍试错，不断发现问题并尝试提出问题解决的方案，经历问题解决的过程。在物化测评过程中，积累实践经验、不断推进方案的完善，可以促进知识技能的综合迁移，让解决问题过程可视化，使思维逐渐向前推进。

三、交流评价，丰富问题解决体验

在活动结束后，笔者要求学生以作品的形式呈现学习成果。学生迫不及待地想要展示，得到恰当的评价。此时，教师需要引导学生进行反思与评价，让学生在交流中碰撞出智慧的火花，不断生成问题，为进一步的学习奠定基础。

1.展示交流，升华实践过程。

展示交流环节中“怎么交流”“交流什么内容”，对于四年级的学生来说还有一定的困难，需要教师多加引导。本节课中为解决这一问题，笔者在分享交流之前为学生搭建了展示交流的脚手架——（1）演示：两盏灯是否都能亮起来；（2）演示：一个开关控制一盏灯；（3）说一说：遇到了什么困难，怎么解决，如何改进。展示交流活动中，在回顾小组解决问题的过程中，学生感性的、粗浅的想法逐步细腻化、理性化，享受问题解决后成功的愉悦。

2.多元评价，完善实践活动。

及时、积极、有效的评价，会对学生的发展起到重要、不可估量的作用。评价缺位，学生就得不到应有的表扬；激励不够，就会影响学生参与实践活动的热情。因此，笔者运用自评与互评相结合的方式展开评价活动，将科学的评价理念进一步落实到实践活动的开展中。总之，评价活动让问题解决成果可视化，促进学生自我的不断完善，使其获得创新能力和实践能力的良性发展。