江衛(wèi)園

問題的提出與分析

教學(xué)中發(fā)現(xiàn)的問題 在小學(xué)科學(xué)的教學(xué)過程中，教師和學(xué)生都根深蒂固地認(rèn)為：設(shè)計(jì)圖是給自己看、自己用的，我一個(gè)人或者一個(gè)小組設(shè)計(jì)出來的圖，只要自己能看明白就行。這一點(diǎn)可以從課堂教學(xué)中看出來，在教學(xué)過程中教師通常是指導(dǎo)學(xué)生通過圖或者文字的形式表達(dá)自己的設(shè)計(jì)，然后在小組或者班級(jí)中討論完善設(shè)計(jì)，最后按照自己的設(shè)計(jì)圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、制作。雖然也經(jīng)歷了介紹、討論等環(huán)節(jié)，其主要目的還是給同學(xué)說明白，并不是請(qǐng)其他同學(xué)看明白。另外，由于學(xué)生年齡的特點(diǎn)和教師對(duì)于設(shè)計(jì)的理解，小學(xué)科學(xué)課上的設(shè)計(jì)，學(xué)生實(shí)施的時(shí)候隨意性很大，經(jīng)常出現(xiàn)制作產(chǎn)品與設(shè)計(jì)不同的情況。

另一種情況就是，學(xué)生在設(shè)計(jì)和制作的過程中，一個(gè)人同時(shí)擁有兩個(gè)身份：設(shè)計(jì)師和施工者。這就會(huì)使學(xué)生在制作過程中發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的問題后隨意更改。于是原來的設(shè)計(jì)被拋棄了，而且由于學(xué)生對(duì)動(dòng)手制作更感興趣，也就不再修改最初的設(shè)計(jì)，使整個(gè)設(shè)計(jì)變成一個(gè)無用的東西，長(zhǎng)此以往，學(xué)生就會(huì)忽視設(shè)計(jì)圖，形成隨意放棄和修改設(shè)計(jì)的習(xí)慣。這顯然對(duì)步入社會(huì)后不論從事設(shè)計(jì)行業(yè)還是從事施工行業(yè)都是不利的。

課標(biāo)中的要求 《小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中提出：5～6年級(jí)學(xué)習(xí)目標(biāo)：利用攝影、錄像、文字與圖案、繪圖或?qū)嵨铮磉_(dá)自己的創(chuàng)意與構(gòu)想。將自己簡(jiǎn)單的創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為模型或?qū)嵨?。工程設(shè)計(jì)需要考慮可利用的條件和制約因素，并不斷改進(jìn)和完善。其中1～2年級(jí)的學(xué)習(xí)目標(biāo)為：利用提供的材料和工具，通過口述、圖示等方式表達(dá)自己的設(shè)計(jì)與想法，并完成任務(wù)。3～4年級(jí)學(xué)習(xí)目標(biāo)為：對(duì)自己或他人設(shè)計(jì)的想法、草圖、模型提出改進(jìn)建議，并說明理由。在制作過程中及完成后進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)試和調(diào)整。5～6年級(jí)學(xué)習(xí)目標(biāo)為：根據(jù)設(shè)計(jì)意圖，分析可利用的資源，簡(jiǎn)單評(píng)估完成一個(gè)產(chǎn)品或系統(tǒng)的可行性，預(yù)想使用效果。通過上面概念的分析，我們不難看出：一是小學(xué)科學(xué)課程中的設(shè)計(jì)是學(xué)生自己或者小組合作完成，不論是自己設(shè)計(jì)的還是小組設(shè)計(jì)的，都是由設(shè)計(jì)者按照設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)施，不強(qiáng)調(diào)讓其他人看懂設(shè)計(jì)圖，更不強(qiáng)調(diào)讓他人根據(jù)自己的設(shè)計(jì)進(jìn)行制作；二是學(xué)生設(shè)計(jì)的交流完善環(huán)節(jié)，要求對(duì)他人的設(shè)計(jì)提出修改的意見，這樣的要求就決定了在教學(xué)過程中，學(xué)生先向其他人介紹自己的設(shè)計(jì)，從而聽取別人的意見和建議。由此也可以看出，小學(xué)科學(xué)中不強(qiáng)調(diào)依據(jù)別人的設(shè)計(jì)圖進(jìn)行制作。

設(shè)計(jì)的概念及意義 設(shè)計(jì)是把一種設(shè)想通過合理的規(guī)劃、周密的計(jì)劃，通過各種感覺形式傳達(dá)出來的過程。人類通過勞動(dòng)改造世界，創(chuàng)造文明，創(chuàng)造物質(zhì)財(cái)富和精神財(cái)富，而最基礎(chǔ)、最主要的創(chuàng)造活動(dòng)是造物。設(shè)計(jì)便是造物活動(dòng)進(jìn)行前的計(jì)劃，可以把任何造物活動(dòng)的計(jì)劃活動(dòng)和計(jì)劃過程理解為設(shè)計(jì)。由此可見，設(shè)計(jì)具有以下特點(diǎn)：一是設(shè)計(jì)是人類社會(huì)最基本的一種生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)；二是人工世界的各種物都是設(shè)計(jì)的產(chǎn)物；三是設(shè)計(jì)是基于一定設(shè)想的、有目的規(guī)劃及創(chuàng)造活動(dòng)；四是設(shè)計(jì)的表現(xiàn)形式可以是頭腦中的想法、計(jì)劃，也可以是語(yǔ)言、圖形、文字等的表達(dá)。因此可以說設(shè)計(jì)對(duì)于技術(shù)與工程的實(shí)施具有重要的意義。

實(shí)際生活中的需要 在生活實(shí)際中，設(shè)計(jì)與施工之間的關(guān)系一般有兩種情況。第一種：簡(jiǎn)單的施工，設(shè)計(jì)人員與施工人員合二為一，此時(shí)的設(shè)計(jì)者在頭腦中有一個(gè)設(shè)計(jì)圖，或者把設(shè)計(jì)圖畫出來，然后依據(jù)虛擬圖或者紙上的圖進(jìn)行施工。第二種：設(shè)計(jì)人員與施工人員不同。比如建一座樓房，設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)出樓房的結(jié)構(gòu)、水、電、暖、消防通道及設(shè)施等，確定使用的材料等，并把這些以施工圖的形式展現(xiàn)出來，而施工方則嚴(yán)格按照施工圖進(jìn)行施工，最重要的一點(diǎn)是決不能隨意修改施工圖。而這一點(diǎn)也和科學(xué)課上的設(shè)計(jì)是不同的。

分析 通過對(duì)上面這些信息的分析，我們可以發(fā)現(xiàn)一些小學(xué)科學(xué)技術(shù)與工程設(shè)計(jì)過程中的問題。

第一，在小學(xué)科學(xué)技術(shù)與工程領(lǐng)域非常重視學(xué)生設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，鼓勵(lì)學(xué)生自己或者小組合作進(jìn)行技術(shù)與工程設(shè)計(jì)，鼓勵(lì)學(xué)生通過交流討論完善自己的設(shè)計(jì)，通過制作模型驗(yàn)證自己的設(shè)計(jì)。這與現(xiàn)實(shí)生活中的設(shè)計(jì)過程是相同的。

第二，由于學(xué)生的年齡特點(diǎn)，小學(xué)科學(xué)課程中的設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)學(xué)生用語(yǔ)言、文字、圖畫等多種形式呈現(xiàn)自己的設(shè)計(jì)，在交流過程中向其他同學(xué)介紹自己的設(shè)計(jì)，并聽取別人的意見和建議，以便完善自己的設(shè)計(jì)。這與現(xiàn)實(shí)生活中的設(shè)計(jì)有些是不同的，不能與現(xiàn)實(shí)生活中的設(shè)計(jì)與制作或者制造進(jìn)行有效地銜接。最大的表現(xiàn)就是學(xué)生的設(shè)計(jì)圖紙自己能夠看懂就可以了，別人看不懂也不能依照設(shè)計(jì)圖進(jìn)行施工（制作或者制造）。

第三，學(xué)生在一個(gè)活動(dòng)中承擔(dān)設(shè)計(jì)者（設(shè)計(jì)師）、施工者（工人）兩個(gè)角色，混淆了兩個(gè)角色的任務(wù)，出現(xiàn)輕視設(shè)計(jì)、重視操作的現(xiàn)象，導(dǎo)致隨意修改設(shè)計(jì)圖的現(xiàn)象。

解決策略與效果評(píng)價(jià)

解決策略 本研究中，用“角色互換法”就可以巧妙地解決這個(gè)問題。下面以《搭支架》一課為例進(jìn)行說明。

《搭支架》是首師大版小學(xué)科學(xué)四年級(jí)第二學(xué)期《設(shè)計(jì)與制作》單元第二課。活動(dòng)主題是用最少的材料，搭建一個(gè)高約0.2米的穩(wěn)固支架，看哪個(gè)小組搭的支架承受的重物多。

在過去的教學(xué)中，一般采取以下教學(xué)流程。第一步請(qǐng)學(xué)生觀察建筑工地的腳手架，了解腳手架的結(jié)構(gòu)與功能。第二步確定搭支架的目標(biāo)，用最少的材料構(gòu)建高約0.2米的穩(wěn)固支架。第三步是學(xué)習(xí)支架的連接方法，小組討論設(shè)計(jì)怎樣的支架最穩(wěn)固，然后完成一個(gè)支架的設(shè)計(jì)，可以用文字和簡(jiǎn)單的圖來表達(dá)，最后通過組間討論來介紹并完善自己的設(shè)計(jì)。第四步學(xué)生分小組搭支架。第五步學(xué)生按照設(shè)計(jì)的目標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

通常第三步中學(xué)生的討論交流就是一個(gè)擺設(shè)，原因一是因?yàn)閷W(xué)生在設(shè)計(jì)支架之前剛剛接觸到腳手架，通過對(duì)腳手架的分析，了解了支架要穩(wěn)固，要能夠承重。而在自己設(shè)計(jì)的時(shí)候還沒有任何的搭支架的經(jīng)驗(yàn)，他們只在竹簽、胡蘿卜這兩種材料上有一些簡(jiǎn)單的認(rèn)知，即我們可以用胡蘿卜把竹簽連在一起形成一個(gè)支架，怎樣讓這個(gè)支架能夠承受一定的重物，學(xué)生心里一點(diǎn)譜兒都沒有。在這種情況下設(shè)計(jì)的支架就不用提質(zhì)量了。原因二是每一個(gè)孩子都在思考自己能不能搭出一個(gè)能承受一定重量的支架，此時(shí)誰(shuí)還有心思去聽別人的介紹呢。當(dāng)然這時(shí)不排除有一些學(xué)生會(huì)關(guān)注到別人的設(shè)計(jì)，并能從其中獲取一些對(duì)自己有用的信息，去完善自己的設(shè)計(jì)。通過經(jīng)驗(yàn)來看，這部分學(xué)生只是極少數(shù)，有時(shí)一個(gè)班里也沒有一個(gè)。

本節(jié)課做出的探索就是，改變這種現(xiàn)狀，讓每一個(gè)孩子都能感受到設(shè)計(jì)對(duì)于制作的重要意義，并意識(shí)到有時(shí)候設(shè)計(jì)是給別人看的，從而有效實(shí)現(xiàn)學(xué)生從設(shè)計(jì)師到施工人員的角色轉(zhuǎn)換。具體做法是：

第一，模型示范，了解支架的作用。首先，教師出示生活中常用的支架，由于很多支架過于龐大，所以以圖片展示為主。引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)腳手架的作用（支撐），觀察它的結(jié)構(gòu)（由一根根鐵管連接而成，連接的地方可以是三通或者四通）。通過觀察學(xué)生初步認(rèn)識(shí)到支架的作用及其結(jié)構(gòu)。其次，出示生活中常見的一些支架，這些支架和大型的支架相比更具有針對(duì)性。這些支架有木質(zhì)、鐵質(zhì)、竹質(zhì)等，而且支撐的重量也要小一些，由于材質(zhì)不像鋼鐵那樣結(jié)實(shí)，又需要承受比較大的重量，有的還需要美觀，這樣就一致采取了三角形的結(jié)構(gòu)，因?yàn)槿切蔚慕Y(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固。而這些是學(xué)生不知道的。另外，這些支架就在學(xué)生的身邊，學(xué)生對(duì)這些結(jié)構(gòu)有一定的經(jīng)驗(yàn)。這樣就為學(xué)生設(shè)計(jì)支架做好了材料和結(jié)構(gòu)上的準(zhǔn)備。

第二，設(shè)計(jì)一個(gè)支架，并畫出支架的設(shè)計(jì)圖。這個(gè)設(shè)計(jì)的目標(biāo)是：用最少的材料，搭建一個(gè)高約0.2米的穩(wěn)固支架，看哪個(gè)小組搭的支架承受的重物多。而學(xué)生使用的材料是長(zhǎng)度為8厘米的塑料管（每組四十根）和曲別針。

一是熟悉建造支架的材料。摸一摸材料的質(zhì)地，嘗試一下怎樣連接材料形成立體的架子。二是畫出支架的設(shè)計(jì)圖。通過分析學(xué)生的設(shè)計(jì)圖可以發(fā)現(xiàn)：有的設(shè)計(jì)考慮到了支架的高度，但是沒有想好怎樣搭建第二層。同學(xué)大多選擇了三角形的支架（因?yàn)槔蠋煶鍪镜哪Ｐ褪痉独锩娲罅窟\(yùn)用了三角形的支架），但是只是模仿，從圖中可以看出學(xué)生并不知道三角形支架如何搭建，也沒有想過怎樣連接的問題。有的設(shè)計(jì)把材料組裝成了一個(gè)正方體，空間觀念很強(qiáng)，表達(dá)得也非常好。但是也沒有想過怎樣連接的問題。而且支架只設(shè)計(jì)了一層，一根塑料管是8厘米，一層不足以完成任務(wù)。兩個(gè)設(shè)計(jì)同時(shí)存在的問題就是連接方法不清楚，只是考慮了搭支架沒有考慮承重問題。

第三，相鄰小組交換設(shè)計(jì)圖，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙制作支架。學(xué)生聽到要求后都愣住了，但馬上又高興起來，他們認(rèn)為其他小組一定能按照自己的設(shè)計(jì)制作出一個(gè)符合要求的支架。結(jié)果是，我們發(fā)現(xiàn)讓學(xué)生很自信的設(shè)計(jì)到了其他小組同學(xué)手里后，其他同學(xué)并不知道怎樣做。因?yàn)閷W(xué)生的設(shè)計(jì)只有自己能夠看懂，其他人根本看不懂。

第四，匯報(bào)制作感受，體會(huì)設(shè)計(jì)圖一定要讓別人能夠看懂。一是學(xué)生拿著其他組的設(shè)計(jì)圖和自己制作的產(chǎn)品，主要反饋設(shè)計(jì)圖看不懂問題，如果有些設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)圖中不容易畫出來，可以結(jié)合文字說明。二是很多同學(xué)對(duì)照設(shè)計(jì)圖作了反思：比如圖文結(jié)合可以使設(shè)計(jì)讓別人看明白；設(shè)計(jì)應(yīng)該讓別人都能看懂；在制作的過程中應(yīng)該按照設(shè)計(jì)圖進(jìn)行，不能修改設(shè)計(jì)圖。如果實(shí)在需要修改的情況下，一定要在設(shè)計(jì)圖上標(biāo)出來等。三是分析，經(jīng)過以上步驟，學(xué)生基本對(duì)設(shè)計(jì)圖的重要性有了比較深刻的認(rèn)識(shí)。

第五，舉例說明，進(jìn)一步理解設(shè)計(jì)的重要意義。教師提出一個(gè)生活中的問題：建筑工地上很多工人在搭建腳手架，也有很多工人在不同的位置上砌墻，這座大樓是這些工人設(shè)計(jì)的嗎？還有人在拿著圖紙進(jìn)行指導(dǎo)，這些圖紙是干什么用的？是誰(shuí)設(shè)計(jì)的？一個(gè)學(xué)生介紹自己的爸爸是個(gè)工程師，他的工作就是拿著圖紙告訴工人在什么地方怎樣施工，這些圖紙也不是爸爸設(shè)計(jì)的，而是設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)的，同學(xué)的爸爸只是在拿著設(shè)計(jì)師的圖紙指導(dǎo)工人施工。而且在施工的過程中必須嚴(yán)格按照?qǐng)D紙進(jìn)行。

這時(shí)教師介紹學(xué)校教學(xué)樓的設(shè)計(jì)施工過程，因?yàn)檫@個(gè)建筑離學(xué)生的生活太近了，他們也想知道這棟教學(xué)樓是怎么來的。

總結(jié)：我們現(xiàn)在的任務(wù)就是完成一個(gè)設(shè)計(jì)，交給施工方按照?qǐng)D紙進(jìn)行施工，就像同學(xué)們說的，一定要讓別人能夠看懂我們的設(shè)計(jì)圖紙。到現(xiàn)在為止，學(xué)生真正明白了一個(gè)設(shè)計(jì)的重要意義，不光設(shè)計(jì)要合理，還要讓人能夠看懂并照?qǐng)D施工。

第六，模擬搭建完善設(shè)計(jì)。前面活動(dòng)中學(xué)生的設(shè)計(jì)圖是失敗的，學(xué)生制作的支架也不成功，這個(gè)環(huán)節(jié)中沒有讓學(xué)生直接修改設(shè)計(jì)圖，而是先讓學(xué)生在討論中完成一個(gè)支架的搭建，讓他們對(duì)0.2米高承重支架有一個(gè)正確地認(rèn)識(shí)。學(xué)生經(jīng)過反復(fù)地嘗試，終于搭建出了滿足要求的支架，并發(fā)現(xiàn)在正方體的每一個(gè)面上加上一個(gè)斜杠，把正方形變成兩個(gè)三角形，這個(gè)支架就更穩(wěn)定，能夠承受比較重的物體。這時(shí)再讓學(xué)生完成自己的設(shè)計(jì)圖，要求把這個(gè)設(shè)計(jì)給鄰班的同學(xué)，鄰班同學(xué)基本都能夠按照設(shè)計(jì)圖紙制作出一個(gè)能夠承重的支架。這次，學(xué)生就能夠比較清晰地地表達(dá)自己的設(shè)計(jì)意圖了，圖畫描述不清的地方也能采用文字的方式來介紹了。

效果評(píng)價(jià) 一，本研究讓學(xué)生明確了設(shè)計(jì)的意義，知道設(shè)計(jì)圖一定要讓別人能夠看懂，自己在設(shè)計(jì)中可以采用畫圖和文字的形式，這樣可以互相補(bǔ)充。二，本研究有效地避免學(xué)生在操作過程中隨意修改設(shè)計(jì)、不按照設(shè)計(jì)施工的問題。三，本研究中，學(xué)生明確了設(shè)計(jì)者與施工者兩個(gè)角色的不同。對(duì)未來學(xué)生進(jìn)入社會(huì)快速適應(yīng)角色提供了準(zhǔn)備。

本研究應(yīng)該注意的一些問題

值得一提的是，“角色互換法”最好在中年級(jí)使用。這樣的優(yōu)勢(shì)在于：學(xué)生在低年級(jí)開始接觸到通過畫圖或者圖配簡(jiǎn)單文字的形式來表達(dá)自己的想法；到了中年級(jí)，學(xué)生已經(jīng)具備了一定的設(shè)計(jì)能力，能夠畫比較完整的設(shè)計(jì)圖；高年級(jí)之后，學(xué)生就會(huì)根據(jù)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)嘗試用比較規(guī)范的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（作者單位：北京教育科學(xué)研究院通州區(qū)第一實(shí)驗(yàn)小學(xué)楊莊校區(qū)）