在教学中体现工程技术教育

在小学科学课开展工程技术活动，能使学生有机会综合所学的各方面知识，观察了解各种材料的性质，学习使用工具，学习设计和制造东西，让学生体会到“做”的成功和乐趣，养成通过“动手做”解决问题的习惯，关注周围技术世界的发展，体验科学技术对个人生活和社会发展的影响。下面以《做个太阳能热水器》一课为例，谈谈如何在教学中开展工程技术教育。

一、引入任务

上课一开始，我就向同学提出：“同学们，科技节要到了，学校的科技室要办展览。你们能设计制作一个太阳能热水器去展览吗？”听到可以参加科技节展示，同学们跃跃欲试。我提出了明确的要求：太阳能热水器至少能装200毫升的水；要利用容易得到的材料；尽可能在15分钟内使水的温度升上去；具有加热冷水、保温这两个基本的功能。这是个有挑战性的任务，如果不经过设计和预测，学生是难于确定解决问题的方法和步骤的，他们必须不断尝试不同的解决方案，寻求最佳的解决方法。

二、指导设计

1.给孩子设计提供支撑点

设计是一个创新的过程，学生的思维要有支撑点。提出任务后，我设计两个教学环节给学生的设计提供知识支撑。

一是引导孩子复习、交流、归纳前面所学：深色物体比浅色物体升温快，表面粗糙的物体比光滑的物体升温快，与太阳光垂直角度摆放的升温快等。

二是让孩子观看太阳能热水器的图片，了解太阳能热水器的基本结构：由太阳能集热器、绝热贮水箱、连接管、支架和控制系统组成；了解太阳能热水器的工作原理是利用集热器吸收太阳光，将光能转化成热能，并通过储水箱将热水储存，通过控制系统进出热水。

2.引导孩子画设计图，不断完善设计方案

我继续引导学生思考，小组交流设计方案：怎样画设计草图？为了使热水器尽快升温，需要考虑哪些问题？可以采取哪些措施？制作需要哪些材料，如何获取？并结合工程师如何设计制作一种物品的案例，让孩子明确：工程技术的核心是设计，创新是设计的灵魂，每一项设计都需要不断地完善。绘画设计草图，是把我们的创意和构想用图的形式表达出来，制作时就可以按照图纸进行。图纸可以不断修改，设计图要图文结合，不仅要用简图画出我们设计的产品的形状与结构，还要标明我们使用的材料。集热和保温是做太阳能热水器时要考虑的核心问题，要选择一些吸热快的材料和保温的材料。

由于任务开放，引导细致，学生的思维很活跃，通过小组合作交流、反复修改，终于完成了他们的设计方案。学生的设计各种各样，归纳起来主要有两类：一类像书上的塑料瓶那样，既是集热器又是保温箱；一类像真正太阳能热水器那样，有太阳能集热器（塑料黑管）、绝热储水箱和冷热水进出管。

三、反复调试

为了给学生足够的时间设计与制作，这个活动我分为两个课时。第一课时，布置任务和制订设计方案。课后学生准备所需的材料，教师提醒孩子，工程设计还要考虑成本问题，所以材料最好使用身边常见、容易得到的，在能达到效果的情况下尽量节约。第二课时，孩子们带上他们需要的材料进行制作。我给他们充分的时间，鼓励他们测试——改进——再测试——再改进，个别小组确实有困难时，我才给予指导。

学生要把他们的设计变成实物，热情高涨。有个小组缠绕黑色塑料管，图纸设计是螺旋缠绕，在制作时却改成侧U形，问其原因是怕水流不出来，他们解释“因为水是往下流的”，后来他们发现其他组螺旋缠绕，水也能轻松流下。

有个小组在黑色的塑料管外套上无色透明的塑料管，结果发现水温没办法上升，问他们为什么要套两根塑料管，他们的理由是“更保温些，我们家里用的太阳能热水器的集热管就是两层的”。我让他们再次观看太阳能热水器的结构图，他们明白了家里用的太阳能热水器的集热管是真空集热管，能吸热又防止散热，而两个塑料管套在一起，管间有空气，空气阻止热进入里面的管，所以水不能被加热。后来他们把外面的塑料管拿掉再试，水温上去了，激动得跳了起来。

有个小组设计时管外没有覆盖保鲜膜，后来看到其他组覆盖了保鲜膜，他们也尝试了，还做了对比，发现相同时间内温度差了近两度。还有个小组很有创意地用塑料管设计了一个控制出水的开关。从这个活动中，我深刻地体会到，学生是天生的“设计师”，我们要勇于放手让他们去做、去尝试！

四、交流展示

在观察交流的基础上，对他人的产品提出自己的意见和建议，也是工程技术领域的学习目标。在所有学生制作的产品测试完成后，我组织各组展示、汇报，要求别人汇报时要注意倾听、思考，等他们汇报完后，可以提出自己的意见和建议。

有个小组汇报时展示他们制作好的太阳能热水器，说明15分钟温度上升多少度和他们为什么这样设计：塑料瓶既是集热器又是保温箱，用塑料瓶装水，容易让太阳光照射进去，可以减少热量外流，起到升温和保温的双重作用；在盒子里面涂黑色，是为了吸收更多的太阳能；盒内瓶子的背面贴锡纸是为了加强反射，让透过瓶子的太阳光反射回瓶子，减少热量外流；盒子的盖用透明保鲜膜，既可以让太阳光进入，又减少盒内的热量向外辐射；瓶子周围用塑料泡沫包起来，是为了保温；把装塑料瓶的盒子支起来，可以改变角度，保持阳光能直射。另一小组对他们的设计提出建议：锡箔纸可以揉皱，这样可以反射更多的太阳光。五年级的孩子居然了解了漫反射的原理！通过交流得知，原来孩子与家长交流了他们的设计，并上网了解了漫反射的原理。

有个小组汇报：他们把黑色塑料管缠绕固定在卡纸上，作为集热器；黑色塑料管是为了吸收更多的热能；卡纸上围有揉皱的锡箔纸，把更多的光反射到塑料管上；管上覆盖透明保鲜膜，既可以让太阳光进入，又减少内部的热量向外辐射；加热后的水流入储水杯（一次性塑料杯）。有小组建议他们在杯外面包上涂黑的报纸，可以保温和吸收热量；杯上做个盖子，只有一个入水洞和插温度计的洞，防止加热后的水又变冷等。

孩子们对提建议的小组表示真诚的感谢。有同学说我们小组做的太阳能热水器不是最好的，课后我们还要继续修改；有同学说这个活动让我知道了制作前要先画设计图；有同学说长大后我要当工程师，设计制作出更多有用的产品……这些不正是我们科学教育所期待的吗？

福建省泉州市实验小学（362000）

责任编辑　刘绍江