技术与工程教育探思

朱颂伟

〔摘    要〕  将技术与工程教育落实在科学课的学习中，有着实践性和创造性的导向。在现行科学教材中，技术与工程教育，主要通过感受工程技术的特点、经历并体验工程实践的基本要素、感悟制造过程中工程思维的进阶等进行。同时，技术与工程教育中的工程实践活动，还要根据学生的知识经验和水平，设置既有科学性又有趣味性的主题学习内容。

〔关键词〕  小学科学；技术与工程；策略

〔中图分类号〕  G424               〔文献标识码〕  A        〔文章编号〕  1674-6317  （2023）  14-0007-03

2022年版《义务教育科学课程标准》，将 2017年版课程标准中的科学探究修改为探究实践，其内容包括科学探究及技术与工程实践。探究实践的提出，不仅突出了学科特点，更体现了素养导向的科学学习方式。在科学课的学习过程中，我们在激发学生探究兴趣的同时，还要体现学科实践性特点，更要强调基于学科和学科概念及学生思维发展来开展实践活动。

一、技术与工程教育指向新课标中的实践导向

从2001年新一轮课程改革到2022年版的新课标，小学科学课程标准已经迭代了3次。在迭代的过程当中，技术与工程教育在2017年版课标当中成为新的学习领域，且将科学、技术、社会与环境等内容融入其中。在2022年版的新课标中，虽然淡化了物质科学、生命科学、地球和宇宙、技术与工程四大领域，但把四大领域的主要内容划分成13个主要概念和4个跨学科概念，并且将技术与工程内容分成技术、工程与社会和工程设计与物化两个主要概念。所有内容基于学生素养的发展来开展，突出了实践的环节。因此，2022年版义务教育课程标准要求，在学科概念的学习中，强调以科学探究为学习方式，通过技术与工程部分强化设计与物化，强调实践环节。因此，技术与工程教育在探究实践当中承担着非常重要的任务。

（一）在技术与工程教育中发展学生实践能力

在发展实践能力中，技术与工程教育起着非常重要的作用。小学阶段的技术与工程内容和科学探究内容虽然混在一起，但两者存在明显的区别。首先是目标不同，科学探究指向的是科学知识和科学概念的建构，这两者是认识世界的一种方式。技术与工程指向的是，围绕人类需要，开展某个工程或创造某个产品，解决的是如何做的问题。如果说科学探究的核心是观察与实验，那么技术与工程的核心则应该是发明与创造。在功能与评价上，技术与工程更关注使用效果、安全效率等实用问题。

以六年级“小小工程师”里面的“建造塔台”项目为例，在以科学探究为关注点的学习中，重视不同形状框架承受力大小的比较。在获得结论前，非常关注探究实验对比条件的公平性，从而为获得可信的结论提供基础。但在以技术与工程为重点的学习当中，则关注如何设计出趋向设计标准的塔台，在不断修改和建模当中，使塔台更稳固。所以这样的一个过程更关注设计标准下的制造。

（二）在技术与工程教育中激发学生创新能力

科学可以认识客观世界，技术可以改变或者改善人类生活。像卷笔刀、门铃等，或者大到人造卫星、航空母舰，都是科学技术在人类生活当中的体现。而这些技术领域的产品，从设计到定型，都经历了一个典型的发展升级过程，贯穿这些阶段始終的，是改进和创新的过程。因此在教学当中，学生要学会使用工具，学会制造各种物品，通过动手创造自己的产品。

在给塔台底座加固的过程当中，同样用两根木棍给正方体框架加固，或者用两根吸管给它加固，学生加固方式各不相同：加固面可以在相邻的侧面，也可以在对面；位置可以是斜对角，也可以垂直；加固方向可以是顺向，也可以是逆向。这种加固优化的过程，可以激发学生的创意，使其更关注设计优化当中的创造，同时也体现了工程的创造性特征。

二、技术与工程教育在现行教材中的实践策略

2017年版的小学科学标准虽然增加了技术与工程教育这一块内容，但在其他领域当中，也有技术与工程的元素，体现了跨学科的思想。其中，技术与工程领域的内容设置了6个偏向技术与工程领域的单元。1～4年级融入技术与工程的学习目标，如，做一顶帽子、制作小乐器等；5～6年级渗透STEM教育理念和方法，如，“小小工程师”“船”单元的学习，整个技术与工程的内容都围绕着技术是人类能力的延伸、技术是改变世界的力量、技术推动人类社会的文明发展这一进程的目标。

随着2022年版课标的推进，技术与工程领域的内容更突出了实践性。通过第13个核心概念工程设计与物化提出了相应的学习建议。而5～6年级则以项目研究的方法来培养学生统筹规划、图纸设计等能力。同样是工程设计、物化主题，各个年级的学习要求是不同的。因此在现行的教材当中，不同年级的工程实践思想有着不同的要求和实践特点。

（一）在制作中感受工程技术的特点

1～2年级的技术与工程教育，主要通过制作简单物品、体验工具改进的过程，来培养学生的学习兴趣，感受工程技术的特点。

如一年级上册《做一个测量纸带》一课，通过学生动手操作，以小立方体为标准单位制作一种测量工具。在制作过程当中，结合前5课不同测量方法的经验，为解决使用小立方体测量圆筒的边缘长度或测量更大体积物体的长度时的不便，而制作新的工具，让学生深刻感受到可携带、可弯曲、能测量更大物体的测量工具的开发和技术的应用给生活带来的便捷，从中感受到技术应用的特点。这里面也体现出技术与工程不仅表现为具体的产品，更是过程和结果的统一。

因此，在1～2年级技术与工程教学当中，应该关注的是：让学生能基于观察，提出一个简单的制作问题；能利用具体形象思维进行分析设计，用简单草图说出设计思路；能使用常见的工具和材料制作简单实用的模型；能发现实用模型、物模型的不足，在过程当中具有实物制作的兴趣，乐于表达自己的想法。

（二）在经历中体验工程实践的基本要素

3～4年级的技术与工程教育，则以项目研究的方式，让学生体验工程实践的基本要素。在实践体验中，让学生像工程师一样经历明确问题（明确要求）、制订方案（创意设计）、实施方案（搭建模型）、评估改进（测试迭代）的过程。

在“我们的过山车”的学习活动中，要引导学生基于游乐场这样的真实情境，明确过山车最基本的要求，设计制作有一定长度轨道、安全又刺激的过山车。在问题中能明确产品的基本要求（评价标准），并能设计符合要求的多种设计方案，通过画草图、示意图的方式表达自己的创意并进行展示分享。接着，让学生按照自己最合理的设计方案进行实物模型的制作，并在测试中加以改进，最后展示评估。

像这样的内容，让学生在活动当中体验工程实践的基本要素，乐意用心设计，愿意动手尝试，敢于展示分享，在过程中综合应用跨学科和跨领域的知识，体会工程实践的成功和乐趣，可以提升探究实践的科学素养。

（三）在建造中感悟工程思维的进阶

在现行教材中，还要让学生在经历或者在建造中感悟工程的挑战性。要让学生像工程师一样思考，经历工程设计的每一个环节，从创设情境、定义问题、设计优化、制作测试以及迭代改进到最后的展示评价，让学生在建造实践中感悟工程思维的进阶。

如六年级下“小小工程师”单元的7节课就是一个典型的工程实践的流程，或者是一个实践的模式。主要让学生经历一个工程建造的系统过程，从贴近学生生活的房屋建造工程入手，以建造塔台为任务目标，让学生一步步地体验学习工程的过程。在这个过程中，我们要让他们知道，一个工程项目，首先要明确问题或者明确任务，在限制条件下进行设计、建造、模型测试、评估，并且逐渐改进。在过程实践中，让学生认识到设计是工程的核心，同时渗透工程思想，体会到工程实践与科学探究的不同魅力。其间，学生的工程思维会得到进一步升级，工程思维的进阶更具明显效果。

三、技术与工程教育在科学学习中的价值思考

我们知道，技术是为满足人类的需求而对自然进行改造的各种操作方法和技能，工程也是为了满足人类需要而进行产品和工艺等设计的系统方法。在小学阶段，技术教育和工程教育往往表述为技术与工程教育，两者没有严格区分，而且两者都关乎实践。所以工程实践更多是为了解决科教活动当中如何做的问题，技术与工程则更多体现在工程设计物化的学习当中。

虽然在1～9年级都有相应的学习进阶，但是各个时期基本的要素或者要点是相同的，也就是说，工程需要定义和界定：工程的关键是设计；工程是设计方案物化的结果。这是工程实践在各阶段教学中的基本脉络。

在以前的教材当中，技术与工程的内容也经常和不同领域的学习内容结合在一起，一般以单元梳理或应用的形式出现。

如，學习“形状与结构”的时候，会让学生用纸造一座桥；在学习“热”单元后，让学生设计制作保温杯；在学习“光”单元后，让学生做一个太阳能热水器。在我们现行的教材中，“声音”单元要制作“我的小乐器”；“电路”单元要模拟安装照明电路；“光”单元要制作一个潜望镜；“计量时间”单元要制作钟摆。这样的内容都结合了具体的科学概念，学生学习后应用所学的知识，能解决一些简单的实际问题。但随着跨学科学习要求的提出，在板块形式、主题选择等方面应该更趋向于真实问题的分析和解决，更好地应用工程设计思维，体现跨学科思想，实现学生综合素养的提升。

我认为，在科学教材中，除了为学科学习所开展的一些工程类实践活动之外，更应该从一些真实问题的分析解决角度来选择一些实践内容，成为学生科学学习、综合解决问题的一些技术与工程类主题。此外，工程实践活动还要根据学生的知识经验和水平，设置既有科学性又有趣味性的学习内容。同时，要根据学生的原有基础，有针对性地提出任务，着重在设计图纸、成本核算、测试评价及迭代改进等方面进行实践。关注不同年级学习内容的衔接和进阶，让学生的工程实践能力螺旋上升。

总之，工程实践是技术与工程教育当中的核心环节，也是探究实践中的重要内容。在新时代素养导向的教育背景下，科学教学倡导设计学生喜欢的科学活动，保护好学生的好奇心的同时，还要让他们像工程师一样了解科学，学习科学，动手实践科学。

参考文献

［1］中华人民共和国教育部.义务教育小学科学课程标准［M］.北京：北京师范大学出版社，2017.

［2］中华人民共和国教育部.义务教育科学课程标准［M］.北京：北京师范大学出版社，2022.

［3］李霞.新版课程标准解析与教学指导﹒小学科学（2022年版）［M］.北京：北京师范大学出版社，2022.

［4］义务教育小学科学课程标准编写组.义务教育小学科学课程标准解读[M].北京：高等教育出版社，2017.