激发学生自主性与促进教师自我发展的教学探究以结构与稳定性教学为例返_自主性

激发学生自主性与促进教师自我发展的教学探究以结构与稳定性教学为例返

一、传统教学的误区 “结构与稳定性”的教学是“结构与设计”单元的重点。

基于对多位通用技术教师的“结构与稳定性”的课堂观察， 笔者发现：在进行“稳定性的概念及影响结构稳定性因素” 教学时，不少教师喜欢“自导自演”。他们通过几个简单物 品的演示，就得出影响稳定性的因素是“重心高度”“支撑 面大小”和“物体结构的形状”。然后，通过呈现几个案例， 让学生再简单分析这几个因素。如果学生能回答相关问题， 教师就认为学生理解了“结构与稳定性”的相关知识。

乍一看，这种以教师和知识为中心的教法并无大问题。

但是，当把这种教学模式放到新课程改革的大背景中，深入 思考如何激发学生自主性，引导学生进行有效学习和提升学 生能力，这种教学模式就存在如下问题：首先，对于“结构 与稳定性”方面的知识，高中学生有一定的积累，教师通过文字或对简单物品的演示得出影响稳定性的因素，其实对提 升学生能力没有太多的意义。其次，在整个教学过程中，学 生并没有产生频繁且高级的思维活动，没有体验到学习或者 逻辑思维的乐趣，这样的知识传授无疑是照猫画虎，没有真 正实现以提升学生能力为主的教学目标。技术课程标准对此 知识点的教学目标和要求是“学生能通过技术试验分析影响 结构的强度和稳定性的因素，并写出试验报告”。苏教版《技 术与设计2教学参考》还阐述了教学的情感态度与价值观目 标是“激发学生对结构的探究兴趣和欲望，培养学生探究的 思想和意识”。仔细审视这些教师的教学就会发现，学生的 探究欲望、思维和意识无法在教学中体现。“演示试验”是 教师动手操作的．学生只是观看了“动手”，并不是真正操 作。在纸上谈兵走过场的教学过程中，根据试验操作得出的 试验报告也无从谈起，远未达到让学生有效学习的教学目标。

最后，设定的问题偏向记忆，无法提升学生进一步探究或者 增加思维训练的能力。教师在教学后设计问题的本意是巩固 知识。遗憾的是，多数问题就算教师不教，学生自己稍微阅 读一下资料或者教材就可以回答。设计记忆型而不是能力型 的问题，这等于浪费学生宝贵的学习时间。

综上所述，笔者认为在“结构与稳定性”教学中必须打 破多数教师都使用的旧模式，才能真正提升学生的能力。此 主题的教学，应是能真正让学生产生探究的欲望与兴趣，并 伴有积极的科学思维活动，增强试验和写试验报告的能力。二、关于“结构与稳定性”的教学实施 带着对现有教学问题的不断反思，笔者在自己的教学中 有意识地改进现存的问题。利用自己可以在多个班级重复教 学的便利，笔者对“结构与稳定性”教学实践中有效的教学 方法进行了提炼。

（一）引导学生提出假设比直接讲授知识点更好 对“影响结构稳定性的因素”进行教学时，大多数教师 都直接呈现影响结构稳定性的因素的知识，或者通过演示直 接给出影响结构稳定性的因素。简单的教法对应的是学生表 面化的学习．简单配合教学，无深层次的思考。针对这点， 笔者做了如下改进：让学生通过观察静止的自行车和落地灯， 找出当受到外力作用时导致这些物品不稳定的因素，然后自 己提出影响稳定性的因素有哪些。以下是学生的猜测：“书 上认为物体结构的稳定性与重心的高度、结构与地面接触所 形成的支撑面的大小、结构形状有关，而我在实验中发现还 与物体摆放的位置、物体与接触面间的摩擦力等有关。” 可见，学生自己是有能力从教材及生活中猜想出影响稳 定性的因素的，而且还对物体摆放的位置、物体与接触面的 摩擦等方面提出自己的怀疑。这充分说明让学生通过观察提 出问题或者猜想，能够活跃学生的思维，符合学生从经验到 知识的建构规律。

（二）重视学生自己提出探究方案 对于“影响结构稳定性因素”的探究教学，多数教师也只关注知识的简单呈现，搞几个简单方案让学生过目，这极 大地忽视了教学的核心——学生自己设计试验方案上，关注 学生如何设计、如何比较和权衡、如何选择变量才是教学的 关键问题。笔者的教学实践证明，让学生自己设计演示方案 能大大提高学生的学习积极性，远远好于给他们简单呈现一 些方案。在教学中，笔者会把握以下几个原则：(1)教师不 能过多地干预学生的方案提出，只能引导，鼓励。如笔者在 此处教学时的引导简单而直接：请同学们利用桌上的材料设 计一个实验方案去验证提出的假设。(2)只提出一个要求， 即让你周围的同学认可你的试验方案，如果怀疑，就得重新 思考。(3)只做一件事情，提供纸板、PVC管、双面胶材料。

某组学生提出的试验方案：将两个结构放在同一块木板上， 从一侧将木板缓慢抬起，观察哪种结构先翻倒，以此作为判 断稳定性的依据。

由此可见，学生的方案构思能力非常强。他们不仅能提 出多种方案，而且能比较各方案的优缺点，进行方案的权衡、 比较与选择。他们甚至注意到了控制变量．并考虑了试验中 的干扰因素。从这些方案的构思看，学生的思维活跃，关注 点多，其学习效果要远远好于给学生直接呈现知识。

（三）引导学生探究过程要深入，不能浮于表面 不严谨的态度和做法无法培养学生的科学意识和科学 态度。许多教师只是把浅显的知识传递给学生，照搬课本内 容，懒于思考，这样的害处非常大，不仅降低了通用技术的学科价值，而且也让学生错误地认识了技术。笔者观察有些 教师在演示试验时，变量明显改变了，可能是由于教师自身 知识能力有限，从而忽视了培养学生严谨的科学意识，这可 能会让学生对“结构与稳定性”产生模糊的认识或者不严谨 的认识，误导学生。笔者引导学生深入探究稳定性的过程如 下：
1．对重心的高度与稳定性关系的探究与验证，既要重 试验设计，更离不开数据分析 学生试验报告如下：取一根直径为5 cm的水管，锯出长 度为25 cm和35 cm的两段，分别标记为圆柱l和圆柱2。这样 就形成两个形状、支撑面都相同但重心高度不同的结构。

试验分析：如图1所示，两物体重心位置处有重力，且 始终竖直向下，因为物体均匀，所以重心位置在h/2处的圆 心处。底面半径均为r=2.5 cm，最初圆柱竖直放置，高线与 重力方向平行，当木板从A侧被缓慢抬起时，圆柱的高线与 重力方向不再平行，而是形成了一个夹角，我们设为α（通 过分析可知α即为木板抬起的角度），两圆柱与木板接触面 上与A边最远的点变为支点，显然当α≤arctan 2r/h时物体 将保持平衡，当α> arc tan 2r/h时结构的稳定性便受到破 坏。圆柱高度越小，a的临界值越大，所以稳定性越好。进 行六次试验，并测量各结构翻倒时木板倾斜的角度，在表1 中记录试验数据如下：
结论：相同条件下，重心位置低的结构，稳定性较好。这是笔者引导学生探究的结果。从这个试验报告里，我 改变了通用技术试验轻数据的传统做法，用相对严谨的试验 来验证，而试验分析务必让学生自己完成。这对于学生的技 术素养及理论的提高有较大的帮助，对学生认识结构设计的 内在关系作用也比较明显。

2．利用在技术试验探究中发现的问题推动教学深入 我们来看学生探究记录的这段文字：“在研究完结构的 形状和稳定性关系后，经分析，我发现只有两个形状，无法 将所有形状与稳定性的关系表示出来，并且这个试验存在一 些不严谨之处。因为是从A侧抬起（如图2），所以三棱柱的 支点为一个点。如果将三棱柱转个方向，换个位置，将与地 面接触的三角形的一条边当作支点，那么结果会不同。” 这里，学生显然在试验中产生了新的疑问，而这些疑问 往往是传统结构与稳定性教学中常常被忽视的关键点，当学 生提出这种疑问时，也正是学生真正的学习发生之时，此时 教师引导学生进一步试验探究就显得非常必要。

学生对于能发现与课本上不一样的因素欣喜不已，探究 的欲望比较强烈，这是技术教学里我们最希望看到的，也是 最有价值的，重视它，加强引导，有利于学科的深化。下面 为引导学生进一步探究的做法：
锯下三块与上次探究一样形状的矩形木块，搭成与上面 试验中两个三棱柱完全相同的三棱柱，一个以接触面三角形 的边为支点，一个以接触面三角形的顶点为支点（如图2）。这样就形成两个重心高度、形状、支撑面都相同的结构。

试验分析：对于两个三棱柱的摆放位置，最大的不同还 是α，计算可知三棱柱B的tana为三棱柱C的tana两倍，所以 C结构较为稳定。

进行六次试验，并测量各结构翻倒时木板倾斜的角度， 在表2中记录试验数据如下：
结论：在相同条件下，物体结构重心与支点的距离越大， 稳定性越强。

至此，学生对结构稳定性的认识就提升了一个高度，但 这还不够，教师此时最好继续提问：“为什么与这些因素有 关？”新的探究马上又开始了。就是在这样一次次逐步推进 的思考与验证的过程中，不仅促进了学生发展，而且教师的 教学方法也得到有序提升。

3．有效分析试验结论，加强学生对结构稳定性概念的 理解 某组学生进行技术试验得出结论：“通过探究，物体结 构稳定性受重心高度的影响、形状的影响、支撑面积大小的 影响、位置的影响，它们最终都源于α的改变，而α受重心 相对位置的影响。因而结构的稳定性的不同，是源于重心的 相对位置的不同引起的。所以在生活中，我们可以计算出它 们不同的α值，来初步比较不同物体结构的稳定性。”可见， 学生的结论和教材上的结论并不一致。为什么不一致？这是 因为学生把α角看成了结构本身，所以得出不合理的结论，陷入了分析困境。此时教师需要合理的介入，这类错误结论 的根源是学生对稳定性是结构在负载的作用下维持自身平 衡状态的能力这个概念的不理解，因此我们必须强调稳定性 是结构本身的能力，是结构一种重要的属性。

教师可以在此提出问题将学生的思考引向深入：“α角 是不是结构设计自身的属性？”学生回答可能不同。如果学 生思考后回答不是，他们马上就明白分析的错误在哪里，既 加深了对概念的理解，又重新审视自己的探究。摆放的位置 是不是结构设计的属性呢？如果学生回答是，那么为什么稳 定性和位置有关呢？我们可以引入重心线落在支撑面内，重 心线越“容易”偏离支撑面，结构稳定性越差这个结论，使 学生豁然开朗，从而加强结构稳定性概念的理解。

三、教学效果 “在这次探究开始前，我以为研究是科学家才能干的事， 会是一个很难的挑战，但当我一点点将这些步骤分解之后， 我发现其实技术探究不在于是谁在做，而在于是否有用心做 …在这个过程中我学到了很多，也锻炼了我的动手能力、思 维方式，我们在生活中要时时思考，处处思考”。从学生的 反馈可以看出，学生产生了技术探究的欲望，并且觉得自己 在像科学家一样进行探索，从操作到思维都产生了一定的体 验，促使其认识上了一个新台阶。这无疑说明“结构与稳定 性”的教学，非常适合用激发学生自主性，引导学生自己探 究的新教学方法进行。笔者此处的“新”，提出的并不是一种全新的教学方法或模式，而是强调教师要善于打破知识灌 输的教学窠臼，在通用技术课程教学中，通过参与和交流的 方式，尽量为学生搭建在操作和思维上逐步前进的脚手架， 为学生跨越学习能力发展的“最近发展区”提供强有力的支 持，实现真正的有效教学。