文献题目

“再设计”理念在小学科学“技术与工程领

域”教学现状与对策研究

研究时间

2024.3

研究教师

段愉悦

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：

    培养具有科学知识、技术和工程素养的复合型人才是当今世界各国共同

努力的目标，发展学生的设计与创造能力、培养学生的工程思维的重任从小学科学教学开始。本文梳理了国内外小学科学技术与工程领域的教学研究现状，以及“再设计”理念在教学中的应用，明确本研究的理论基础和核心概念。分别对382名四年级学生和124名一线四年级科学教师进行了问卷调查，对问卷数据进行分析，根据反馈数据结合课堂观察发现问题，并针对问题，查阅文献书籍，深入研究后，提出对策，采用教学实践法验证提出的对策是否有效。

读后感悟（对典型课教学或本课题研究的启发）：

“再设计”理念提出要对现成的产品再创造，用于教学可以引导学生在技术与工程领域课堂上多次设计反复改进，学生亲身经历“设计—制作—再设计—再制作……”的过程，工程思维得以形成，科学素养得到提高。“再设计”理念在小学科学技术与工程中的应用可以巩固学生的科学知识记忆，有效提高学生的问题解决能力，提高学生的学习兴趣，实现学生学习方式的转变以及学科核心素养的提高，促进学生工程思维的形成和发展有一定的积极作用。

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

（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）

《制作潜望镜》教学设计

【教学目标】

1.通过研究潜望镜结构，进一步理解光的反射原理。

2.能通过对潜望镜内部结构的研究，探究潜望镜的基本原理。

3.能根据潜望镜的工作原理，利用生活中的材料，模拟制作潜望镜。

4.通过亲自制作潜望镜，加深对光的反射原理的理解。

5.通过潜望镜的制作活动，让学生学会欣赏、评价他人的作品。学会对别人的劳动成果表示尊敬，并乐于进行协作和沟通。

【教学重难点】

重点：制作一个潜望镜。

难点：了解潜望镜的工作原理，并画出光线图。 

【教学准备】

教师材料：PPT

学生材料：若干大小适宜的平面镜、长方形硬纸盒（如牙膏盒）、量角器、剪刀、美工刀、透明胶带等

【教学过程设计】

一、问题与研究

1.（图片出示潜望镜）这是什么呢？

2.（今天）我们接到一则潜望镜公司（制作潜望镜）的招聘启事，他们需要同学们的帮助（你们能作为一个小设计师来帮一帮他们吗？）! （提出问题）

3.要求设计制作出一个美观、且能帮助人们解决困难的创意潜望镜。可以是一个独立的潜望镜产品，也可以与其他工具结合成为一个新的工具。之后会有评价团对大家的潜望镜做出合理的评价，优胜产品的设计制作者将成为我公司的一员。小设计师们加油吧，期待你们的创意潜望镜!

二、想法与分析

1.学生观察简易潜望镜，演示使用方法，如学生蹲在课桌下观察教室窗外的树等。

2.认识它的构造，由镜筒、镜头（物镜、目镜）、镜片等组成。

3.我们是怎么样用潜望镜观察到事物的？

4.你能根据潜望镜原理来制作一个潜望镜吗？怎样制作潜望镜？

5.用潜望镜可以观察什么事物？哪些地方需要用到潜望镜？床底下找东西要弯腰，甚至要趴在地上，潜望镜可以帮助解决吗？上次做生态瓶的时候在河里找小鱼很难找，看不见水下的鱼在哪里，潜望镜放到水下能帮我找鱼吗？

6.学生展开讨论，在讨论中寻找设计潜望镜的灵感。

7.根据上述问题，老师组织一场交流活动，让同学们把自己的设计方案展示给大家，同时“招兵买马”，邀请有共同想法的同学加入自己的团队，共同制作潜望镜，提高被公司聘用的几率。 （聚焦主题、系统设计）

三、制作与测试

1.进行一次团队会议，讨论改进潜望镜设计方案，学生根据前面的研究讨论，结合公司的设计要求和初步想法，重新设计并修订方案。设计时需要考虑用途、功能和特殊性，明确材料，同时标记注意事项。运用科学、数学、技术、音乐和美术等跨学科知识，尝试制作一个潜望镜，使其好用也好看。（统筹资源、探究实践）

2.根据设计图制作出作品后，测试是否达到预期，找出问题动手解决，必要时可向同学、老师或家长寻求帮助。在制作时出现原来的设计细节不够合理、对材料性质不够了解的情况，需要针对问题进行改进调整。 （反思诊断、迭代更新）

四、评价与反思

1. 根据评价标准，完成小组自评。

2. 评委对小组作品评价。评价流程如下:

（1）团队介绍潜望镜产品;（2）评价团提问；（3）评价团成员评价产品，做好记录。

评价团队是由从平行班中选出的四位同学和一位科学老师共同组成， 评价前进行专业培训，共同制定了评价标准。

潜望镜评价标准：

【板书设计】

制作望远镜

提出问题   →  分析设计   →  制作模型

                          ↓          

               评价反思  ←   测试改进

实践思考（教学实践后对典型课教学或本课题研究的启发）：

本节课是光单元的最后一课，学生要运用前面所学的光反射的特点制作一个潜望镜。以潜望镜公司招聘设计师为情境导入，使学生具有使命感，这一情境贯穿整个设计制作过程，最后以潜望镜公司的名义对设计制作出色的学生小组进行表彰，激发学生学科学、用科学的热情。本节课几个突出的优点：（1）学生自由组队，和志同道合的同学组成一组，可以将相同的想法做出更多的可能性；（2）一个人制作潜望镜难度有些大，同伴共同完成省时省力；（3）平行班的学生作为评委进行互评，评价更全面。本堂课的不足之处在于：（1）不同小组使用的材料不同，材料的多样化意味着需要提前准备，老师和学生家长要配合；（2）学生的天马行空因为现实受限，团队制作遇到瓶颈需要老师和家长的及时点拨。通过访谈发现“再设计”理念在很大程度上影响学生的科学学习，潜移默化影响培养学生的工程思维。运用“再设计”理念进行教学能提高学生的学习兴趣，培养学生的工程思维，提高解决问题的能力。