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体验原初技术理解高技术

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小学科学教育,既希望儿童认识高技术,又了解技术的最新发展。在小学科学课程中,包含有像飞行技术、航天技术和克隆技术等这样的复杂技术和高技术。但这些高技术都蕴含复杂或高深的科学原理,小学生还不具备或不可能具备这些知识。在小学科学教学中,如何帮助小学生理解这些高技术。本文以《飞机》一课为例,进行理论分析和实践探索。

一、在小学科学课程中高技术的性质

考察技术发展历史,在技术发展的早期,人们通过反复尝试,经过不断试错,积累成功的经验,形成某种技术。这种技术不是以科学为先导的,而是以经验为基础的,称为经验技术。小学科学课程中,像《制作红果酱》这样的食品加工技术,像《电池》这样的技术产品应用的技术,都属于经验技术。换言之,都是不需要知道科学原理,就可以进行技术操作和体验,进行技术理解的课程。

高技术蕴含着复杂和深奥的科学原理。对人类来说,是科学原理指导下的技术,但对小学生来说只能观察其结构,认识其功能。我们进行了“关机你都知道什么”的课前调查发现:学生大多能说出飞机的大致结构,如有机身、机翼、可能有发动机做动力;直升机有机身、螺旋桨、可能有发动机做动力;知道飞机能飞与机翼有关系;能说出多种飞机的用途(功能);会提出飞机那么重为什么能飞的问题等。这样的高技术,对小学生而言,不知道其中的科学原理,只能去认识其功能。也就是说,基于人类的发明成果和经验去认识和理解的技术,对小学生也属于经验技术。即可以不知道科学原理,但可以通过其实现的功能去理解的技术。因此,小学科学课程中的高技术是可以认识理解的经验技术。

二、回溯技术发展史,寻找原初技术

每一个具w技术,都是从简单到复杂,存在一个结构和功能不断完善的发展过程。飞行技术初始阶段在哪呢?人类飞翔的梦想一直激励着勇敢者不断地探索,从风筝、到“翼人”滑翔,从直翼飞机到螺旋翼飞机。客机、战斗机、直升机、武装直升机,各种各样的无人飞机。在大气中的飞行器,有两种结构是普遍具有的,一个是直翼,或说平行翼;另一种是螺旋翼。

现代飞机,不管结构多么复杂、性能多么先进、功能多么变化,其依托的基本结构却只是简单的直翼和螺旋翼。作为小学科学教学,存在小学生可以操作的直翼和螺旋翼吗?看看小学生玩的纸飞机、竹蜻蜓,这些简单的玩具,正是我们寻找的飞行技术的最基本技术,也就是我们寻找的这种高技术的原初技术。

三、建立原初技术与高技术的表征联系

技术的成果是物化的产品。不管是制造技术物,还是技术装置,都要通过设计和制作过程。在设计过程,我们将头脑中想象的制造物,用语言或者图形表达出来。而头脑中的这些制造物,就是技术的形象或表征。在制作过程,又将这些形象或表征与具体的操作物相协调,根据形象或表征的联系进行技术物的组织,最终实现技术产品。也就是说,技术过程是对技术形象和表征的操作过程。对技术过程的理解也是以这种现象和表征的联系为基础的。

飞行技术的原初技术具体表现为纸飞机和竹蜻蜓。纸飞机的技术表征是纸翼,竹蜻蜓的技术表征是扭曲的木片或塑料片。选择现代飞行技术的两个典型,客机和直升机。客机的技术表征是平行机翼,直升机的技术表征是螺旋机翼。在飞行过程中,纸翼对应平行机翼,扭曲的木片对应螺旋机翼。建立原初技术表征与高技术表征的联系,为体验原初技术,理解高技术的教学设计确立了指导思想。

四、体验原初技术,理解高技术

体验原初技术,学生要掷纸飞机,飞竹蜻蜓。学生可以反复尝试飞行,但要努力思考回答下面的问题:纸飞机和竹蜻蜓为什么能飞?纸飞机和竹蜻蜓在空中飞行的样子有什么不同?纸飞机和竹蜻蜓为什么落下?

当掷纸飞机时,纸飞机会飞起来;两只手夹住竹蜻蜓的柄用力一搓,竹蜻蜓也会飞起来。但是二者的飞行方式不同,纸飞机是滑翔,直升机是旋转着上升。飞行一段时间后,纸飞机和竹蜻蜓都会落下来,力量大一些,飞行时间会长一些。因为人手给它们的动力不足以支撑它们飞行更长的时间。学生感受纸飞机和竹蜻蜓的区别是结构不同、飞行方式不同;相同的地方是都能飞、起飞时都需要动力、动力不足时会落下来等。

提出问题:如何保持长时间飞行呢?答案是:需要持续的充足的动力。此问题的回答,建立了理解高技术的基础。

五、通过结构功能,理解技术目的

纸飞机和竹蜻蜓的结构使它们实现了飞行的功能。现代飞机已经飞行在空中,达到了人类空中运输的目的。它们实现飞行功能的基本结构是什么样的?出示纸飞机、竹蜻蜓和一些不同飞机的图片,请学生选择,哪种飞机的飞行方式、结构与纸飞机一样?哪种飞机的飞行方式、结构和竹蜻蜓一样。学生比较后发现,所有的直升机结构、飞行方式与竹蜻蜓一样,固定翼飞机的结构和飞行方式都和纸飞机一样。通过这样的分类过程,把玩具和飞机建立了联系,也就是把原初技术与复杂高技术之间建立联系。学生认识到:原来我们熟悉的纸飞机、固定翼飞机的结构与功能一样,竹蜻蜓、直升机的结构与功能一样,只不过固定翼飞机和直升机结构、动力等更加复杂了。

通过对机翼结构的认识,理解不同结构实现不同的功能。根据功能不同,人类制造了可以达到各种实际目的的各种类型的飞机。

六、建立技术发展时间轴,理解技术性质

上面以《飞机》一课为例,探讨了小学科学教学中,体验原初技术理解复杂高技术的思想与策略。有以下收获:学生从原初技术体验开始,参与度高;在深入分析纸飞机、竹蜻蜓的基础上,通过分类、看视频等活动建立了纸飞机与飞机、竹蜻蜓与直升机之间的联系,最终以此为基础认识到飞机与直升机结构与功能的关系;这种从原初技术体验开始,认识高技术发展历史,从而认识与理解高技术,对于小学生认识理解复杂的高技术是一种有效的方式。