制作小物品

项目背景

统观人教鄂教版《科学》1—6年级全套教材，每册的最后一个单元是技术与工程类单元，共有12个单元，可见在小学阶段培养学生的技术意识和工程观念的重要性。1年级上册“制作小物品”单元是在小学阶段遇到的第一个技术与工程的教学单元，这对于小学生启蒙工程设计、培养核心素养有重要的作用和意义。

5～6岁的孩子处于幼小衔接阶段，思维比较直观，需要通过动手操作感知周围世界。在对1年级学生的前测中发现，孩子有使用工具对材料加工的经历，但是95%的孩子在制作物品之前没有画过设计图，89%的孩子没有对自己的小物品进行过改进完善。通过学情分析，我明晰了学生的起点，找到了学生的增长点，让学生更好地从幼儿园过渡到小学的科学学习（图1）。

《义务教育科学课程标准（2022年版）》指出，技术与工程实践活动要“着重在设计图纸、成本核算、测试评价及迭代改进方面进行实践”，最终达成学科核心概念中的相关要求：“学会使用简单的草图，说出自己的思路”“制作简单的实物模型并展示，尝试通过观察发现作品中存在的问题并提出改进方案”。

通过这样的学习，我重新设计了项目活动，将教材中第三、四单元进行整合，设计了如图2的项目过程。

项目目标

基于以上分析，制订如下项目目标及重点、难点。

科学观念

●知道不同的材料具有不同的特性。

●知道材料、结构与笔筒功能之间的关系。

●了解制作笔筒需要绘制设计方案。

科学思维

●能对设计制作笔筒的不同观点、结论、方案进行质疑、批判、检验和修正，进而提出创造性见解和方案，具有初步的创新思维能力。

●能在教师指导下反思设计制作笔筒的过程、方法和结果，并对自己和他人的作品提出改进建议。

探究实践

●了解制作笔筒的工程实践的一般过程和方法，根据需求，提出有创意的方案，实施计划，利用工具和材料进行笔筒的加工和制作。

●根据实际效果对笔筒进行改进、迭代。

态度责任

表现出对设计制作笔筒有兴趣。

●尝试自主设计笔筒，体会创意设计的乐趣。

●愿意倾听、分享他人的信息，乐于表达自己的观点。

项目重点：通过图示或模型表达自己的想法与设计，会使用工具对材料进行加工，按照设计方案制作出一个稳定、实用和美观的笔筒。

项目难点：在设计制作笔筒的过程中，通过测试、交流、反馈，对笔筒的材料和结构不断改进，逐渐达成项目需求。

项目过程

创设情境，明确任务

课堂上，通过一段小视频向大家展示一个学生发现的问题：教师办公桌上的文具摆放凌乱，你有什么办法帮帮教师吗？

学生发现的问题来源于真实的生活场景，激发学生学习的积极性，从而引出本节课的驱动性问题：如何才能为教师设计一个利于收纳、方便取用的笔筒呢？

通过教师引导、学生讨论，伴随驱动性问题最终形成具体的问题：

●笔筒是什么样的？（结构）

●教师想要什么样的笔筒？（需求）

●用什么做笔筒？（材料）

●怎么做笔筒？（方法）

接下来将引导学生针对这些问题，寻求解决方法。

合作探究，解决问题

●认识笔筒的结构 首先要解决的问题是“笔筒是什么样的？”课前在家长的协助下，学生搜集了笔筒的图片资料，不但培养了学生搜集信息的能力，同时给以“原型启发”。课上让学生观察一些真实的笔筒，看一看、摸一摸、说一说笔筒的结构是什么样的。联合数学学科展开教学实践活动，通过实物和模型辨认简单的立体图形和平面图形，感知立体图形和平面图形的特点，以及这两类图形的关联，引导学生经历图形的抽象过程，积累观察物体的经验，形成初步的空间观念，将数学思维模式迁移到科学课中。学生通过观察，发现笔筒的共同结构特点是由一个底面和侧面围起来的立体图形，培养了学生抽象与概括，进而建构模型的思维能力（图3）。

●设计调查问卷 第二个要解决的问题是“教师想要什么样的笔筒？”学生讨论后形成共识，通过访谈的形式，并在教师引领下形成调查问卷（图4），并对教师进行需求访谈。对教师的访谈很重要，因为它使项目更具真实性，访谈获得的信息是学生后期设计的重要参考依据，教师的需求是学生设计的基础，也是后续对作品进行评价的标准（访谈的评价标准见表1）。

●设计笔筒 学生要根据被访谈教师的需求设计笔筒，他们面临的第3个问题是“用什么做笔筒？”这时教师要带领学生认识不同的材料（图5），重点观察纸的结构并通过实验比较不同纸的特性。有了这些知识做基础，学生会根据材料的性能选择合适的材料做笔筒，以此培养学生的比较思维，并运用前面学习的材料概念、知识，解决材料选择的问题（图6）。接下来，学生根据项目需求进行设计，用画图和拼摆的方式表达设计思路。画图是理性思考的过程，而拼摆的方式符合1年级学生的认知特点，更加直观，可以培养学生的空间观念。

我们以其中一个学生小组为例进行说明。这个小组通过访谈了解到教师的需求是用笔筒装签字笔和橡皮。设计多高的笔筒，对于学生是个难点，于是我为学生搭建支架，提供真实的签字笔，有的学生会采用比一比的方式确定笔筒的高度，也有的学生用尺子进行测量，说明他们在数学课上已经初步形成了测量意识，并将这种意识和方法应用到测量笔筒中，提升了解决实际问题的能力（图7）。

学生小组选择A4彩纸做笔筒的侧面，通过比较、测量发现这种纸太高了，需要裁剪掉一部分，还发现这种纸比较软，支撑力度不够，于是用胶带在外面进行加固，他们把橡皮放进去测试，发现取用不方便，于是在筒的旁边又增加了个矮筒……经历改进的过程，学生能够发现模型在结构上存在不合理的地方，需要不断改进缺陷才能充分实现设想的功能，帮助学生形成结构决定功能的跨学科概念（图8）。

另一个小组的教师需求是用笔筒放签字笔和毛笔，这组学生选择以实物模型表达自己的设计。学生用A4纸做出笔筒模型，但在测试中发现这个笔筒放签字笔合适，但对毛笔来说太矮了，于是他们又根据毛笔的高度设计了一个纸质的高筒。长短笔的需求让学生知道了笔筒的高度是根据文具的长短而设计的。同时，学生还想到了毛笔是湿的，放在纸筒里会把纸弄湿，于是又设计成了塑料筒，通过更换材料实现功能的合理性。

学生根据教师需求，对笔筒结构不断调整、优化，实现功能的多样化，让学生对材料、结构与功能之间的关系有了更深入的理解（图9）。

有些访谈教师还对笔筒的美观性有需求，因此我还联合美术学科展开了教学实践活动，学生将美术课上获得的知识和技能进行迁移，对笔筒的外观进行装饰并不断改进和创新，运用多学科的知识技能更好地完成笔筒的设计。

通过以上这些策略让学生在合作探究中解决本课的重点问题，完成了笔筒草图、简图的初步设计。

设计制作，改进提升

为了完善学生的笔筒设计，在小组之间交流讨论、相互评价，之后改进自己的设计图。交流设计方案是非常必要的，这是一个互相学习、互相启发的过程，有效避免了一些制作中可能出现的问题，培养了学生表达交流和反思评价能力，以及合作分享的态度（图10）。

每个小组会向被访谈教师介绍自己的设计（图11），教师会依据自己当初提的需求，评价孩子的设计。学生小组根据被访谈教师的反馈进一步迭代改进自己团队的设计。接下来，学生会按照修改后的设计进行制作、测试，再改进作品（图12）。

成果交流，汇报展示

各小组将制作好的笔筒在全班展示，同学们对笔筒的材料、结构和功能等作出评价，最终将制作好的笔筒送给被访谈教师，让被访谈教师评价学生的作品（图16）。

本项目学习采用了画图和拼摆笔筒模型两种方式展现学生的设计，呈现出了工程设计是一个逐步完善的过程，使学生初步形成工程设计观念。评价是检验、提升教学质量的重要方式和手段，将课堂活动融入评价中，通过自评、同伴互评、被访谈教师评价，赋予学生小组星标奖励，推进教、学、评一体化，从而培养学生的工程实践能力，促进学生不断自我完善和发展。

项目特色

本单元借助项目式学习创设了真实的职业体验情境，激发了学生学习的积极性和主动性。本次项目式学习是从明确任务、解决实际问题开始的。团队共同创造作品，给了学生很大的自由度并能发挥学生更多创造性。活动过程中首先明确驱动任务“如何才能为教师设计一个利于收纳、方便取用的笔筒？”学生经过发现问题、设计调查问卷、访谈、设计、建立模型、制作、测试改进，最后展示本团队的自制笔筒。学生根据被访谈教师的需求，对笔筒结构不断调整、优化，实现功能的合理性和多样性，从而使学生对材料、结构与功能之间的关系有了更深入的理解，呈现出了工程设计的一般过程，让学生初步形成工程设计观念。这样科学知识就不再是独立的、枯燥的理论知识，实现了科学知识与技术应用的结合。

本单元借助项目式学习，将多学科融合，让学生初步了解了技术与工程实践的一般过程和方法，启蒙了工程设计理念，培养了学生的核心素养。