摘 要:“再设计”,是技术设计课教学中的关键环节。但实际教学中,我们往往在作品制作过程的再设计中存在随意性,由于课堂时间的不足导致作品后续的再设计缺失,课堂上忽视了再设计的独特性。在技术设计课中,“再设计”包括对初步设计的再设计、在制作过程中的再设计和作品初步完成后的再设计。再设计的课堂定位、制作过程中的小组指导、评估与改进中的再设计、再设计的课外拓展等四个维度是运用“再设计”发展学生技术设计能力的有效教学策略。

关键词:技术设计;再设计;策略

在小学阶段,以技术与设计为主线的科学课,是需要有一定的科学概念引领的技术设计、作品制作,并在教学活动中进一步发展科学概念为目标的教学活动。它是深化理解科学原理或概念,培养学生创新精神和实践能力的有效途径。在“技术设计”与“动手制作”的过程中,包括一个“再设计”的过程。笔者在实践中发现,“再设计”比起“初步设计”更重要,思维能更加深入,概念的运用更加完善到位,更能发展学生的技术设计能力。

一、“再设计”,一个被忽略的环节

“再设计”,就是基于原先的设计,运用已有的概念去分析,发现问题与不足,在此基础上,不断思考并提出改进的措施与方法,最后达到一定的要求,使其更加完善的过程。可是在我们的实践课堂中,往往将“再设计”这一环节忽略掉了。

缺憾一:制作过程的“再设计”存在随意性

师:同学们,刚才我们设计了“太阳能热水器”,并且进行了交流。现在请大家来领取材料,根据设计图进行制作。

学生拿到材料后,四人小组你拿一样材料,我拿一样材料,就开始了……拿到泡沫的同学将泡沫剪成小碎块,一个劲的往盒子里塞;涂颜色的孩子拿着笔在外面涂;拿到铝箔纸的同学不知道该往哪里贴;一个孩子在边上叫:不是这样的啦……老师忙于在各个小组间观察指导。

制作开始后,教室里热闹起来,小组里的成员也各自忙碌着。而此时,教师给定的任务是根据设计图制作好作品,而并没有“再设计”的要求。学生只是根据原先的设计进行作品的制作,而在制作中出现的问题并没有引起太多的重视。如果仅以此为目标,那其中的教育契机就白白流失了。在制作作品的过程中,必定会伴随着 “再设计”的进行。但是,平时的课堂中,老师并没有把制作过程中的“再设计”重视起来,没有让学生有意识地带着问题去制作,学生也就没有把“再设计”放在心中了,只是一味地将作品“赶”出来。

缺憾二:时间的不足,导致制作结束后“再设计”的缺失

例:《用纸造一座桥》课堂的时间分配

设计一座桥的方案并初步交流——15分钟

学生用纸造一座桥——15分钟

展示、交流、评价——10分钟

上面的时间分配还是保守计算,在实际的课堂中,学生用纸造一座桥还远远不止15分钟,剩下用来展示交流评价的时间往往所剩无几。学生完成的作品中,缺陷很多,能够达到要求的“桥”聊聊无几,就算是过关的作品,其本身的设计也还有很大的问题。“作品”总会与“设想”相距太远,因为完成“设计”还需要“技术” 的支撑。于是,“问题作品”就在大家的忽视中略过了。而此时,却是最佳的思维切入点,是最能提高学生技术设计能力的机会。因为学生通过作品的制作,对作品存在的问题已有所了解,再加上其它同学的作品展示,心中必定有更多的想法,更多的设计会从脑中涌出。此时的“再设计”是对概念与原理具体运用的最佳时期。但是,下课时间到了,很多的课堂就这样草草结束。技术设计是利用概念进行设计、制作,并发展原有概念的一个过程,但是,老师因为种种原因会将这类内容让学生带回家去制作,指导不到位,评价不扎实,没有再设计,这就不是真正意义上的技术设计教育了。

缺憾三:忽视了“再设计”的独特性

设计本身有着一个特殊之处,那就是独特性和个体差异性。每个同学都是一个独立的个体,都会有自己的想法。但是,我们的技术类的科学课堂也总是和其他探究类的课堂一样,都是利用小组合作探究的方式进行学习。一个小组一套材料,一种设计,一个作品。殊不知,设计是与技术相挂钩的,每个同学的技术能力也是不同的。同样的设计,在不同的学生的理解下,操作下,有时就会是一种完全不同的结果。加上小组合作去完成一件作品,动手能力差的同学就只能静观其变,而不能参与其中。“再设计”的独特性可以用改变小组学习模式为个人学习模式,在本文暂不作论述。

二、课堂中何时运用“再设计”

在小学科学技术课的教学中,设计的一般程序,包括“明确任务——构思方案和选优——制作实践——评估与改进”。以设计为核心的科学课,在“制作实践”与 “评估改进”的过程中,会不断地反思自己的最初设计,不断地提出新观点,采取新手段。在一堂课中,再设计会渗入各个环节当中,主要有以下三个方面。

一是对初步设计的再设计。在明确任务后,学生开始构思,画出草图。紧接其后的就是对初步的设计进行分析,发现问题,继而选优。这就是一个再设计的过程。如《设计制作一个保温杯》一课中,老师引导学生利用概念原理进行了初步设计,画出了一个“保温杯”的草图。但学生的初步设计往往是粗浅的,凌乱的。此时,我们经常会进行全班的交流,请某一组学生上台展示自己的设计,请同学提问题,提改进建议,然后对自己的初步设计进行再设计。

二是学生在制作过程中的再设计。边制作,边改进,这个过程其实也是一个再设计的过程。学生在完成作品的过程中,并非是对设计简单的再现。教学实践告诉我们,学生在设计时会画一个草图,但做的时候往往和原先的草图不完全一样,构思总是与行动脱节。设计只是一种意图,而在动手制作的过程中,学生可能会发现原先的设计存在问题,或不能实现,或需要改进,这个过程是个边做边设计的过程。如《做一个太阳能热水器》这堂课中,学生在完成设计的草图后,开始动手做“太阳能热水器”。设计草图与动手制作这两个环节中,总是会存在着理想与现实的区别。在最初的设计中,学生提出盒子背后放一面镜子。但在制作过程中,却发现:背后的镜子怎么放,才能将光线完全反射到盒子的背部?又如:盒子里面和外面涂成黑色。可是用什么材料涂?涂的厚度如何?在制作过程中就遇到问题了。瓶子放盒子中间,可是瓶子怎么放最好呢?在制作过程中,会出现很多很多的问题,这些问题在制作的过程中一一通过再设计,进行解决。这个过程,就是一个不断再设计的过程。遇到一个问题后,解决了,又产生另一个问题,再解决,再产生问题,如此螺旋发展,直到最优。

三是作品初步完成后的再设计。这个再设计包含交流与评价、改进二个环节。交流与评价的过程是师生之间、生生之间交流互补的过程,是学生对制作的作品所用到的科学知识、科学原理进行解释的过程。一方面发展他们的语言表达能力,另一方面促进学生对原有设计的不足进行思考,让思维得以升华,思考问题的能力得以提高。而改进则是在交流与评价原有设计的基础上,用所学科学知识对作品进行再次设计,进一步巩固和再运用。如在《用纸造一座桥》一课的教学中,学生根据原有的设计用纸造了一座桥,虽然学生在“造桥”的过程中,已经进行了设计的改进,但是由于材料和时间的原因,完成的作品并没有达到预想的要求,而且很粗糙。有的小组只是在两张纸之间放一层“W”型的纸;有的小组虽然运用了拱形、框架等结构,但是在“桥”中的位置不恰当,起不到作用;甚至有的小组完全是学着别的小组进行模仿,完全放弃了自己的原有设计。这时,交流与评价即是对自己的作品进行解释的过程,又是发现问题,进行再设计的过程。之后的改进过程,更是一个再设计的过程。因为此时的设计已经综合了全班其它同学的设计思想,并且已经经过实践的检验,发现了问题,其设计会更有针对性,思维会更深入,考虑会更全面。从这个角度讲,此时的再设计更有意义。

三、运用“再设计”的教学策略

设计类的科学课,“再设计”应该具有更大的教育价值。用“做中学”来解释“再设计”,就包含着边做边设计的的含义。“再设计”的教育价值不仅是让学生会做,还要求学生灵活运用原理和概念,以指导自己的实践。更重要的是在活动中发展概念,提高学生的技术设计的能力,进一步了解科学、技术与社会的关系。

1.四十分钟课堂应侧重定位于“再设计”

在实践中发现,在技术类的科学课堂上,学生在设计时会有一个构思,会画一个设计图,但在开始加工和制作的时候,往往和原先的设计图完全不一样,也就是构思总是与行动脱节。而老师在教学中常常将初步的构思,也就是设计看得过重,花费大量的时间在对初步方案的交流、评价和反思上。如《做个太阳能热水器》教学中,老师一开始拿出一个盒子和一瓶矿泉水,问学生有什么办法让这瓶水在太阳下更快地热起来?学生根据前面几课掌握的概念和原理说出方法后,老师让学生去画一个草图。画好草图,请一至二组上台交流自己的设计方案,其它同学针对方案,提出优点与不足。然后每一小组再针对不足修改草图。这个过程足足花费了二十多分钟。然后让学生去制作作品,老师也忙于在各组中指导,可是“做”与“想”总是脱节的,十五分钟过去了,学生的作品依然没有完成。紧急叫停后,匆匆忙忙地让动作较快的一个小组上台展示,进行交流。可是,别的小组自己的作品都还未完成,何来“经验”交流?最后,让学生把作品带回家继续完成,下节课把作品带来继续交流。

这样的课堂在小学科学技术类课堂中经常出现,一堂课只有四十分钟,可是,对整个技术类课堂的基本流程如何取舍成了一个难题。重视构思方案和选优,则没有时间制作、评估与改进;不重视构思方案和选优,则制作成了科技活动课。笔者认为,在明确任务后,让学生只要先有一个初步的构思,然后就让学生动手去做。在做中加强渗透“再设计”意识,边做边反思自己的方案,同时修正方案,这才是更重要的,也是更加符合儿童学习规律的。这样,学生在制作作品的过程中,会发现问题,有了“技术经验”的积累,运用概念与原理就会落到更细处。同时,也就有更多的时间在完成作品后进行全班展示评估,并提出改进意见。在课堂中侧重于“再设计”,不仅符合“做中学”的要求,同时也是“技术设计”的内涵所在。

2.制作中的“再设计”应侧重小组指导,而非集体交流

设计与制作当中存在着“技术”这座桥梁,设计合理,但实际制作过程中,却因为“技术”问题,而导致“思——做”脱节,所以制作过程最容易出问题。学生的制作有其独特性,有些同学动手能力强,有些同学原理运用得当,每个小组都有差异性。当在制作过程中老师发现问题时,不要认为这是全班同学都存在的问题,在讲台前面向所有同学提一些新的要求。如老师会说的“其它小组注意了”“这个问题请同学们注意一下”之类的话,这样,其他学生的思路都让你打乱了。所以当进入制作作品环节,我们要侧重个别指导,并给于足够的时间,重在发展学生的充满个性的再设计能力。

如《设计制作一个保温杯》一课,

学生初步设计好方案后开始制作,师巡视

一小组用一张软泡沫将杯子包住,但杯子上部还有很多露出的多余的泡沫,杯底和杯盖外也没有包住。

师:(看了看设计图)你们小组的设计是将整个杯子用泡沫包住,遇到了什么难题了吗?

生:包不起来。

师:仔细研究一下,要想把整个杯子包住,泡沫的接缝处要怎么办?(暗示性动作)

生:剪平,用胶带纸粘了。

师:那上下两个地方呢?

生:也把它剪平,再剪两个圆,上下面的用胶带纸粘上。

师:如果把上面的也都用胶带纸粘上,那杯子怎么打开呢?好好研究一下,怎样才能既美观,又方便?

生开始讨论,最后设计出了“把上面的圆剪小一点当盖子,塞在圆柱体之中”这样一个既美观,又方便的保温杯了。

……

一个没有实践之前的科研方案不可能是一步到位的。在制作过程中,学生会碰到各种困难、需求等,或太过理想化,或达不到要求。此时,教师要对学生的制作活动给予适当而及时的指导,使学生对制作活动保持热情并含有一定的技术含量。但此时的指导应是小组指导,因为设计本身的特点使得学生的创造思维具有独特性和个体差异性。小组指导并非是“教会如何做”,而是体现学生自主的运用概念与原理的“再设计”,做到“做中学”,教师只是“点到为止”。同时,指导学生作品要介入质量、效用、美观等因素,从而使完成的作品高于设计这一层次。

3.评估与改进中的“再设计”侧重会评价、会反思

技术设计不会是一蹴而就的,它是一个不断完善,不断改进的过程。而个人或小组的力量是薄弱的,这就需要在评估与改进环节中进行“再设计”。在“再设计”的过程中,学生要学会介绍和会比较。要求学生简洁地介绍自己的作品时,其他学生要认真倾听,并将别人的作品与自己的作品进行比较。在这个过程中,教师应侧重指导学生会评价,会反思。可以将作品统一摆到讲台上展示,也可以小组展示。如《建高塔》,把十二组作品排成一排,让学生来挑战,看哪一组的高塔最稳固。让学生有针对性地进行评价。评价除了指出需要改进的地方,更要特别强调让孩子学会欣赏,发现别人的优点。“博采众长”是再设计的重要途径之一。在评价中要指导学生学会反思,寻找原因。不仅要对自己的成果进行反思,更重要的是对设计过程进行反思。在反思中促进新的观念的形成,不断改进,不断完善。如《用纸造一座桥》一课的评估与改进中,老师是这样引导交流的:

师:我们的小建筑师们为造桥付出了自己的思想和精力,现在我们就要一起来看看大家精彩的作品了。但这节课的时间有限,我们只选两组来介绍,其它小组在下节课介绍自己的作品。

生:我们小组的桥可以承受4个钩码的重量。

师:你们用了哪些方法来增强桥面的抗弯曲能力?

生:我们将报纸卷成圆形的管子,下面架了五根管子。

师:用圆形的管子是应用了什么科学原理?

生:圆形的管子相当于有许多的拱形组合在一起,拱形的抗弯曲能力是很强的。

师:那你们在完成作品的过程中存在什么缺点或遇到什么困难?

生:我们的桥面太薄了,车子一开上去,桥面就陷进管子的缝里去了。

师:那你们准备如何改进呢?

生:把报纸多折几层当桥面,增加厚度,就可以了。

师:其它小组的同学对这座桥最欣赏的是什么?要提的建议是什么?

生:……

师:接下来交流的小组也要按这样的方式来介绍自己的桥。(师在黑板上板书:方法——原理——存在的缺点或问题——如何改进——其它同学最欣赏、建议)好,有请下一组。

在师生的互动交流中,学生逐步深化了“可以增加厚度”、“利用拱形结构”、“改变形状,如W型”等概念的实践运用,引导学生反思,促进新构思的形成。同时让其它同学学会如何介绍,如何比较,并进行评价,学会欣赏和发现问题。在评价与反思的过程中,发展学生的概念,引导学生进行再设计,从而发展学生的技术设计能力。

4.“再设计”应向课外科技活动拓展

由于课堂40分钟的时间限定,要想上出既有科学味又有一定技术含量的科学技术课,就必须对整个教学任务有所取舍。特别是在评估与改进环节后的再设计、作品的再创新,就无法在一节课内很好地完成,这时就必须做好后续的探究活动。一是增加课时,将一课时的技术类课堂改为二课时,一般的老师都会这样处理。二是做好课外延伸,与课外科技活动相结合。最新的《全日制义务教育小学科学课程标准(修改稿)》中也指出,要注重课堂教学与课外活动紧密结合起来,例如,开展科学技术小组活动等。课堂有一定的局限性,用有限的材料,在有限的时间里,完成的作品是技术不精细,设计不深入,外型功能相类似的。如果技术设计就停于此,那发展学生的技术设计能力将大打折扣,因此必须要通过课内外结合,利用课外科技活动来弥补课堂的不足。教师在课堂中所指导的技术,所引导的设计,会为学生提供很多其他的创作思路。这时的“再设计”才是真正意义上学生的自主发展机会,这就要通过课外布置作业或者在科技活动中继续研究,继续设计。

再设计的目标是不仅仅是为了让学生把作品做得更好,更重要的是在活动过程中发展自己的概念,用以指导实践活动,逐步从模仿性设计向改进性设计甚至原创性设计发展,由此发展学生的规范意识和创新意识。要上好技术类的科学课,只有充分把握此类课的内在特点,既要把目标提高上去,又要符合学生的身心特点,才能真正意义上提高学生的技术设计能力。