文献题目

强化工程思维培养的小学科学教学模式探索

研究时间

2024.3

研究教师

钟宸

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：

    工程思维是一种设计性、筹划性的高阶思维，在日益工程化的时代背景下，加强培养小学生的工程思维能力，对促进学生形成解决问题的习惯性思维方式乃至终身发展都起着至关重要的作用。目前，工程思维的培养已经上升至小学科学学科建设层面和国家战略高度，但我国面向基础教育阶段的工程教育基础相对薄弱，面向小学科学的工程思维培养缺乏专门有效的教学模式，有待进一步研究。

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中的工程思维的核心是解决工程问题，为了更好解决这个大的工程问题，学生将积极发动脑筋提出与工程问题相关的延伸问题，再根据自身积累的知识和同学间的讨论结果作出假设以便在后续活动中逐一考虑、解决。明确工程问题既是促进学生深层次思考的方式，也是后续自主设计和方案实施的指路灯。因此，教师创建有意义的学习环境，并提供有价值的研究问题，是培养学生工程思维的基础。同时，教师应带动学生经历完整的工程活动过程，在工程活动过程中激发学生进行多角度的、系统的思考，在思考的过程中锻炼和提升工程思维能力，获得解决问题的思维习惯，并能够进行思维能力迁移。

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

《做个小杆秤》教学设计

【教学目标】

1. 了解杆秤的结构和制作的原理。

2. 通过比较分析，了解增大小杆秤量程的方法。

3. 理解杆秤的原理，能够借助工具制作一个量程更大、刻度精确的小杆秤。

4. 能运用自制的杆秤对物体进行称量。

【教学重难点】

重点：通过比较分析，了解增大小杆秤量程的方法。

难点：理解杆秤的原理，借助工具制作一个量程更大、刻度精确的小杆秤。

【教学准备】

教师材料：打孔器、穿线器、提绳、挂有2个钩码的秤砣、电子秤、测量汇总单。

学生材料：铁架台、小杆秤、研究记录单、黑笔、4个钩码、直尺、绿豆、大米、测量记录单。

【教学过程设计】

一、复习导入

1. 复习回顾：小杆秤由哪几个部分组成的？利用的原理？杠杆的三要素在哪里？

2. 学生示范：用小杆秤称量绿豆的质量。

3. 交流讨论：用小杆秤称量大米的质量，出现了什么问题？

4. 明确问题：能否改进这把小杆秤，使它的量程更大，并且能够精确称出大米的质量呢？（提出问题）

二、分析与设计

1. 思考交流：小杆秤的最大量程可能跟哪些因素有关呢？

2. 思考交流：在现有材料的基础上，如果要改进小杆秤，使它的量程更大，你会怎么来改变呢？（聚焦主题）

3. 提出假设：小杆秤的最大量程是否跟支点的位置或秤砣的质量有关？

4. 交流讨论：要研究提绳的位置，改变的是什么？不变的是什么？

要研究秤砣的质量，改变的是什么？不变的是什么？

5. 分析与设计：根据研究内容，分小组完成研究记录单和改进设计图。（系统设计）

三、改进制作小杆秤

1. 根据小组改进设计图，重新组装小杆秤。

2. 小组活动：借助工具在秤杆上重新标注刻度。（统筹资源、探究实践）

3. 完成研究记录单的数据记录和实验结论。

四、测试小杆秤精确度

1. 优化小杆秤的刻度，标出最小分度值。

2. 用改进后的小杆秤称量出绿豆和大米的质量。

3. 到称量区用电子秤称量出绿豆和大米的质量。

4. 完成测量记录单。

五、交流与评价

1. 同学们改进了小杆秤并标上了新的刻度，小杆秤的最大量程都增大了吗？

2. 小组汇报：分析研究记录单。

3. 分析数据：除了增大量程，老师之前给你们的目标还有能够精确称量，一起来检验一下。

4. 小组汇报：每一组的绿豆和大米的质量都是一样的，为什么称量出来的结果都不一样？思考可能是哪些原因造成的？（反思诊断、迭代更新）

六、拓展与延伸

1. 现在的小杆秤有几个量程？有什么作用？

2. 观察生活中的杆秤有几个提绳，称量更重的物体时，应该用哪个提绳，为什么？

3. 你们的小杆秤最多能称多重的物体呢？同学带的杆秤跟你们的小杆秤有什么不同？如果还想再称量更重的重物呢？

4. 杆秤不仅充满学问，制作也非常讲究。通过一段视频，来了解杆秤制作的过程。杆秤的制作有哪些讲究之处？

【板书设计】

做个小杆秤

猜测

秤杆的长度

最大量程  与  秤砣的质量      有关

提绳的位置

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）

在教学中学生在了解杆秤的结构和制作原理之后，发现自制的小杆秤无法称量更重的物体，进而明确任务“如何改进并制作一个量程更大的小杆秤？”。为了更好的解决这个问题，学生展开了研究与分析，思考杆秤的最大量程可能跟哪些因素有关，在现有材料的基础上，进一步明确可以通过哪些方法来改进小杆秤。在讨论确定改进设计图后，学生在原有的基础上实现对杆秤的改进制作和刻度的重新标注，在测试环节通过用自制小杆秤和电子秤称量物体的质量，来检验是否完成本节课的工程任务，是否实现工程产品的改进迭代。在评价与交流环节，学生通过对称量数据的对比，进一步思考还有哪些值得改进的地方。因此，工程思维视域下的小学科学学科实践，要培养学生用工程思维去解决工程问题的能力，鼓励学生积极思考提出与工程问题相关的延伸问题，再根据自身积累的经验和思考作出假设以便在后续活动中逐一考虑、解决。在实施工程教育的过程中教师要将工程实践与科学课堂教学有效融合，充分调动了学生学习的积极性，培养学生合作沟通解决问题的能力，同时更有效的促进学生工程思维的培养与发展。