文献题目

《教学生用工程思维解决问题》

研究时间

2024.3

研究教师

刘艳珺

文献来源

《“工程思维视域下小学科学学科实践的全域推进研究”文献汇编》

内容摘要：

    本文介绍了如何从教师的角度教学生用工程思维解决工程问题：首先要能基于工程的本质界定工程问题，其次结合问题解决的一般途径和工程问题的特殊性寻找合适的解决路径，即工程思维，而教师可以通过与学科教学结合的方法来帮助学生习得工程思维，并提供相应的场景和情境帮助学生完成工程思维的实践应用。

读后感悟（对典型课教学或本课题研究的启发）：

工程思维视域下的小学科学学科实践，要注重帮助学生学会识别工程问题， 把握工程过程的共同本质，即核心概念、技能和工程思维，结合具体的知识，去解决不同的实际问题。在课程实施方面，为了贴合小学生的学情和能力，选择符合他们生活经验的情景，细化贴近他们生活的工程领域，更便于工程活动的展开。

具体方案如下：

       工程思维视域下小学科学学科实践的内容开发与设计研究（不动）

部分教学环节中过程标注（提出问题——聚焦主题——系统设计——统筹资源——探究实践——反思诊断——探究实践/更新迭代）本句勿删

《自制红绿灯》教学设计

【教学目标】

1．能根据情景描述简单的工程问题及需求，并能借助流程图说明自制红绿灯的设计制作路径。

2．能结合科学知识，利用简化问题、设计实验的方法，解决用一个开关分别控制三个灯泡的技术难点。

3. 能结合测试结果和实际生活需要，提出新的优化方案，实现产品创新。

【教学重难点】

重点：能按照工程的基本流程设计并制作一个满足需求的自制红绿灯。

难点：能结合科学知识，利用简化问题、设计实验的方法，解决用一个开关分别控制三个灯泡的技术难点。

【教学准备】

教师材料：板贴、教学课件

学生材料：学习单、1组干电池（2节）、红绿黄二极管、导线、橡皮、回形针、图钉、红绿灯木头支架

【教学过程设计】

一、聚焦问题，明确需求（聚焦主题，提出问题）

1.出示情景：通过展示十字路口的交通拥堵问题，让学生进入情景中。

2.分析讨论：小组讨论，找出造成拥堵的原因，明确问题需求，产生制作红绿灯的初步设想。

二、结合所学，初步制作（统筹资源，系统设计）

1.分工规划：按照工程的一般流程，形成初步的制作方案，进行组内分工。

2.初步设计：结合所学知识，参考现实生活中的红绿灯，初步画出红绿灯的实物设计图和电路简图。

3.展示交流：展示各组设计图，交流设计的科学性和可行性并进行修改。

4.初步制作：根据设计选择所需的材料并进行制作。

三、寻找难点，简化问题（反思诊断，探究实践）

1.交流展示：展示各组红绿灯，分析各组成功与失败的原因，得出红绿灯的主要难点是无法用1个开关控制三种灯泡的切换。

2.简化问题：出示问题电路和对应电路图，提出“能否先用1个开关控制红绿两种灯的切换？”

3.实验测试：出示串联电路和并联电路的电流流动方式，让学生自主尝试，寻找一个开关控制分别控制两个灯泡的连接方法。

4.总结：总结出并联以及单刀双掷开关可以实现分别控制红绿灯点亮。

四、改进测试

1.思考：如何在此基础上再添加一个黄灯？

2.改进方案：学生思考讨论，修改方案和设计。

3. 改进测试：根据修改后的设计方案，重新制作红绿灯，并进行检测。

5.成果展示交流。

五、拓展思考（更新迭代）

课后延伸：

1.调查研究：现实生活中的交通还会对红绿灯有什么要求？已有的红绿灯是如何来实现这些需求的？

2.更新迭代：你的红绿灯还可以满足什么情境需求？如何实现？

【板书设计】

自制红绿灯

问题→方案→设计→制作→测试→→→优化

                        ↓        ↑

                            难点→知识、实验

实践思考（教学实践后对典型课教学或本课题研究的启发）：（100-300字）

工程教育的课堂，不仅需要真实的情境引发学生对工程问题的定义和理解，也需要让学生在解决问题的过程中学会运用科学、技术和工程的方法来解决相应的难题。本课的设计凸显了制作红绿灯时会遇到的一个开关无法控制三个灯泡的难点，旨在创造“工程困难”，并以此为出发点，让学会通过简化问题、结合科学知识等方式来逐步解决，在这个过程中学生不仅能实现工程思维的发挥在哪，也能体会到工程并不是一蹴而就的，而是在不断的发现问题、解决问题中完成的。