联系现实生活 落实工程教学目标

王明祥

工程技术的关键是设计，工程是运用科学技术进行设计并解决实际问题和制造产品的活动。根据这一理念，笔者在所在区域小学科学自编教学内容案例征集中自编了《高速公路进出口的科学》一课，使学生体验了学做“设计师”“工程师”“驾驶员”“宣传员”的乐趣，初步了解了“技术与工程”紧密联系现实生活、造福人类、促进科技进步的重要作用。

学做优秀“设计师”

师：请同学们设计高速公路的进出口（出示图1）。这两个进口、两个出口，靠进出口一边方向的路怎样设计？另一边方向又要怎样设计？我们怎样过去呢？高速公路进出口又不允许设置红绿灯。

图1  设计要求图

生：靠进出口一边方向的可以直接进出，另一边方向只好“飞”过去。

师：怎样“飞”？

生：架桥，造高架桥。

生：老师，我觉得还可以“钻”过去。

师：怎样“钻”？

生：挖隧道。

师：如果要挖隧道的地方正好比较低洼，上方的高速公路是架桥通过的，还要不要挖隧道？

生：不需要，就从高速公路桥下通过就行了。

师：（出示图2）这两种进出口方法哪个更适用呢？你准备选择哪种方法设计？理由是什么？

图2  进出口样例

生：我选右图，因为左图这种直角形的进出口设计是不适用的，弯太急了，非常危险。右图这种弧形的进出口设计是适用的，缓慢拐弯。

师：（带头鼓掌）太厉害了，请同学们在设计前还要注意小细节，用橡皮擦去连接口多余的线条，另外从空中往下看，看不见的部分也要擦去。

（学生分组讨论并画出设计图，如图3。）

师：这是同学们完成的几种设计图，你认为对不对，也就是能不能实现很顺畅地进出，同时不影响别人的进出？

生：都是对的，进出很通畅。

师：是的，这几种设计都是对的，但对的是不是都是适用的呢？我们从节约工程经费的角度思考思考，找一找这些设计图有没有不适用的。

生：图3-1架了两座桥，很浪费，不适用。图3-2从路下穿过，图3-3从路上穿过，我觉得都是适用的。

师：哪种情况适合采用图3-2的设计，哪种情况适合采用图3-3的设计，你们想过没有？

生：高速公路本身就是桥的，用图3-2从路下穿过的方法比较好;高速公路在地面的，或者高速公路底下正好有低洼的地方，用图3-3高架桥的方法穿过比较好。

师：说得太好了！

设计意图：这部分的教学设计，紧扣“设计高速公路进出口”这一问题，引领学生回忆生活中的高速出入口的实际，激发他们思考，动手設计，并初步理解不同地形采用不同设计方法的道理，使他们体验了学做优秀“设计师”的乐趣。

学做出色“工程师”

师：设计两条高速公路交叉部分的进出口（出示图4）。两条高速公路交叉，有几个方向？

生：有4个方向。

师：我们只要把每个方向与另一条高速公路的右边和左边都能连接起来，就应该成功了。

生：是的（有些疑惑）。

师：我们是不是分两步来完成？第一步依次把4个方向与另一条高速公路的右边连接起来。第二步依次把4个方向与另一条高速公路的左边连接起来。怎样“依次”连接呢？自己看图想办法。

生：可不可以连接成功第一条路后，把图顺时针或者逆时针转动90°，以同样的方法连接第二条路呢？直到所有进出口全部连接完成。

师：如果这个思路正确，你能在10分钟之内完成吗？试试看吧！

（学生分组讨论并画出设计图。）

师：和工程师设计的比一比，看看谁的更合理一些（出示图5）。

师：这幅设计图像什么？你有什么想法？

生：像美丽的中国结，真神奇，工程设计既是一门技术，又是一门艺术啊！

师：其中一条高速的出口（进口），是另一条高速的什么？你能指着自己小组的设计图举个例子吗？

生：（指着设计图）左边的出口也是下边的进口，中间像花环形状的进口也是另一条高速公路的出口。

师：是啊，在有两条高速公路交叉的地方，出口和进口是互通的。

设计意图：这部分教学设计，是第一部分内容的具体运用，同时增加了难度，让学生像工程师那样解决“两条高速公路交叉处进出口的设计”问题，需要考虑的因素更多了。学生的设计思路决定着设计的成败，教师要充分发挥小组合作探究的优势，引领学生“摸着石头过河”，最终完成设计任务，体验学做出色“工程师”的快乐。

学做守法“驾驶员”

师：在第一张设计图进出口旁边，用红水彩笔标上地名——句容（如图6）。在第二张设计图上（如图7），按要求标出北京、杭州、南京、上海4个地名，并画出指示方向。把两张设计图连接成一张整体图。

（学生小组合作完成设计，如图8。）

图6  句容高速进出口

图7  通往多地高速图

师：小组内商量好目的地。在“句容”进口处有一辆“小车”（给每组同学发放小车模型），小组同学“开着小车”模拟外出旅游，“旅游”结束，把“小车”从“句容”的出口处“开回来”，看看“驾驶员”是否守法、是否合格。

（学生分组完成模拟驾驶）

师：（出示图9）图中圈内部分有什么作用？

生：这是提前告诉驾驶员出口的地名，知道还有多远，准备下高速的要减速慢行。

师：这样的提醒只有一次吗？

生：应该有很多次。

师：想一想，为什么要多次提醒？

生：应该是怕驾驶员开车超过了，高速上又不能倒车。同时进出口弯道多，车速快了容易出事故。

师：是啊，在高速上倒车非常危险，所以对高速倒车的处罚也是很重的——吊销驾驶证，情节严重的还要判刑。

设计意图：这部分的教学设计，通过学生模拟驾驶员外出旅游，来检验自己的设计是否合理，同时了解高速安全行车的注意事项。学生兴致盎然，学有所获。

学做安全“宣传员”

师：请同学们把今天课上的三种身份（设计师、工程师、驾驶员）向家长展示一下，展示的同时你就有了第四种身份——安全宣传员。向家人宣传高速公路安全行车的注意事项，为共同营造安全舒适的出行环境尽自己的一份力。

江苏省句容市教师发展中心（212400）？？