学做结构设计：教学课例优化

（一）教学内容分析

这节课是整章内容“结构设计”的重中之重，教材中以壁挂式衣帽架原型制作和秋千模型结构设计为例介绍了结构设计的过程与方法，以及做结构设计应分析和考虑的问题，旨在培养学生积极思考、勇于创新的精神，使学生学会从不同角度思考问题并懂得比较、权衡和选择方案。

（二）教学对象分析

本节课的教学对象是高二的学生，他们对衣帽架和秋千的设计不是很感兴趣。考虑到学校有着优良的尊老敬老传统，学生社会实践活动与尊老敬老活动紧密相连，且此章教学恰逢我校的“尊老敬老活动月”，学生在此氛围下对关心改善老年人的生活有较大的兴趣和驱动力。所以笔者把教学内容中的设计部分改为适合老年人用的多功能饮水杯设计，以激发学生的兴趣。同时学生之前也学习了《技术与设计中的内容以及本章的初识结构、典型结构案例分析和结构的强度与稳定性等相关内容，具备了一定的结构设计思想和创新能力。

（三）教学目标分析

1.知识与技能

了解结构设计的一般过程；熟悉设计一个简单结构应考虑的主要因素。

2.过程与方法

通过运用所学过的结构设计知识，能对多功能水杯进行结构设计通过自主探究、协作交流，亲身体验设计过程，得到有益的创新思维训练；通过设计成果的展示与交流，学会客观评价自己和他人的作品。

3.情感态度与价值观

通过亲身参与设计过程培养学生的技术素养和创新能力；通过协作讨论、交流评价，培养学生良好的合作意识和交流态度。

（四）教学场所与媒体

本课是在多媒体网络电子教室（小型局域网）进行的，教学过程中使用到的设备有一台教师电脑、十二台学生电脑、一台投影仪、一台实物展台。学生通过网上邻居或Server-U 就能访问教师电脑里的共享内容，教师可以通过极域多媒体电子教室的教师端软件进行相关教学。学生根据组内异质、组间同质原则分成组，每组4 人。

（五）教学程序

1.创设有意义的问题情境，激发学生兴趣

用多媒体播放学校尊老敬老活动周举办各项活动的视频，画面中一张张老人慈祥满意笑容使学生的情感倍受感染。

师：除了为老人送水果点心、打扫清洁、表演节目，站在计算机视角上我们还能为老人们做些什么呢？（引导）

生：为他们设计实用的东西。

点评：教师创设问题情境重要的就是以“情”引“趣”。用现代教育技术呈现社会生活情境的录像视频，可以充分调动学生学习的积极性和能动性。为下面的教学开展打下基础。

2.发现、提出问题

师：同学们还记得在“如何实现合理的人机关系”这节课中，陈桂林同学提出了市面上饮水杯在产品设计时未能做到以人为本，没考虑到不同的人群，如老年人的不同需要。（引导）

用多媒体展示各种饮水杯的图片。（继续引导以激发学生创新动机）

生：可以设计适合老年人使用的饮水杯。（发现、提出问题）

演示多媒体课件如何进行结构设计，教师提出设计要求。

学生思考、回忆《技术与设计》中的“设计的一般过程”

3.自主探究

每个小组成员先自主学习，利用网络查找相关的资料，搜集、整理需要的信息。教师通过极域多媒体电子教室的教师端监控整个过程，及时了解学生自主探究的情况，并在学生提出疑问时给予适时地提示和引导，鼓励学生在探究的过程中积极思考，随时记下自己的灵感或疑问，为下一过程的协作讨论做必要的准备。

点评：在这个过程中，教师是学生学习的组织者、指导者、咨询者和鼓励者，学生始终处于主动探索、主动思考、主动建构意义的认知主体位置。教师在学习过程中画龙点睛地引导，充分体现自主探究学习方式中教师主导作用和学生认知主体作用有机结合的精髓。

4.协作讨论(www.xing528.com)

各小组成员在自主探究的基础上开始协作讨论，集思广益，形成若干条零散的设计思路：杯子的手柄可做成伸缩的；杯壁上有凸起，滚动时可用于身体按摩；杯盖内藏放大镜，方便老年人读书看报；杯子底部为一隔热层，设有一小抽屉，可放一些常备药丸或提神药物……教师这时可以在旁协助，并回答学生在结构设计过程中较模糊的问题，或成为其中的一员，跟学生共同探讨疑难问题，如用什么合适的材料制作杯壁上的按摩颗粒使得软硬适中起到按摩效果；如何做到杯盖内藏的放大镜不与杯内的水汽接触：杯子底部的小抽屉如何制作等。教师指导学生从不同角度思考问题，鼓励学生多方案解决问题。例如，可以从结构强度和稳定性方面、从设计的基本原则方面、从材料使用方面等等，多角度、多方案地思考和解决问题可以开发学生的创造性思维，这对发展学生的创新能力有极大帮助。

点评：协作讨论的学习方式，可以使小组成员在相互交流中碰撞出创新思维的火花，培养学生积极思考，勇于创新的团队精神。通过对初步设计方案的分析评价，让学生学会自我评价、自我完善。

5.设计方案

小组内成员之间通过交流讨论，对多个初步设计方案进行理性地分析、比较、权衡、评价，然后选择较佳设计方案并对其进行改进，最终确定具体的设计方案，绘出设计草图。

6.交流与评价

各小组推选代表依次利用实物展台展示设计方案，在展示过程中要求代表着重介绍方案的创新之处。其他小组就其方案提问，由代表及小组成员回答。经过多层次地充分讨论和交流，教师通过教师端电脑分发“设计评价表”文件到各学生端电脑，各小组在电脑上填写“设计评价表”，对其他小组的设计方案进行评价。

教师与学生共同讨论、分析各组的设计方案，及时表扬和肯定部分设计，协助各组优化方案，并与学生一起评选出最佳设计方案。

点评：通过方案展示，让学生在学习活动中获得愉快和积极的体验并获得一种成就感。交流与评价的过程是一个基于现代教育技术工具平台的平等交流、共同合作的师生互动、生生互动的过程。在这个过程中有效利用信息化的教学平台，在教师精心设计的学习环境中开启创新思维之门。

7.能力发展

教师鼓励各组结合自己的设计，参照教材分析结构设计时应考虑的主要因素。学生积极参与，与教师一起归纳总结出结构设计时应考虑功能、安全、美观、强度、稳定性、经济性、人机关系等因素。接着，教师提出要求课后继续合作探究，完成老年人多功能饮水杯模型或原型的制作并进行技术试验，在课外进一步培养学生的创新能力和实践能力。

点评：鼓励学生参与总结，使学生在运用已有的“设计的一般原则”的知识和经验的同时，帮助学生主动建构结构设计的新知识，提高学生归纳总结能力，发展了学生技术创新思维能力。由于课时关系，两节课的时间只能让学生完成部分的设计过程——发现与明确问题、制订设计方案，而制作原型或模型、测试与优化设计方案等过程安排到课后，更能引导学生在实践中探究和创新。

这节公开课后举行了简短的评课座谈，笔者记录了部分座谈内容如下。

L 老师：这节课很好地体现了新课程教学观提倡的由过去单纯强调知识和技能转向同时关注学生学习过程和方法、情感、态度、价值观的转变，注重三者的融合、协调、有机统一。

J 老师：在教学过程中，能根据学生的认知规律，选择他们身边的、尽可能可以亲历的、有价值的学习素材，利用多媒体有效地创设学生感兴趣的情境，有利于学生主动地投入观察、探究、构思、设计、验证、交流与解决问题等活动，为创新能力的培育铺设良好的学习环境。

Z 老师：教师精心设计的情境问题就应该是这种学生在生活中通过细心观察就可以发现的问题、富有探索性、挑战性的问题、社会关心的热点话题如环境保护、珍视生命等。

C 老师：通过创新性的教学模式，让学生在主动参与、亲身实践、独立思考、协作讨论的过程中，体验成功的喜悦，增强学习信心的同时发展了学生收集处理数据的能力、获取新知识的能力、创造性解决问题的能力，以及交流与合作的能力，形成良好的情感、态度、价值观。这种新型教学模式值得我们学习和借鉴。

Y 老师：我惊叹学生的创新思维能力，只要将他们的创造激情点燃了，毫不夸张地说，他们都是未来的发明家。

L 老师：不过我发现分组协作讨论环节上，个别学生的参与度不够，有偷懒和依赖现象，但不影响整体的教学效果。这种教学模式在培养学生创新能力方面还是非常成功的。

从各位听课教师的谈话反馈中可以看到，基于现代教育技术的“引导—探究—发展”教学模式的确对计算机教学中学生创新能力的培养起到至关重要的作用，在取得良好教学效果的同时我们也看到了不足之处。如何避免协作讨论环节中个别学生“搭便车”现象的出现，经过对几个“个别学生”的访谈，笔者找到了解决的办法。

笔者：你喜欢上计算机课吗？

生：喜欢。

笔者：为什么喜欢？

生：挺好玩的，可以自己动手做一些东西。

笔者：那你喜欢和小组成员一起讨论方案的设计吗？

生：那要看跟谁一组了。我们组张某某太强了，也轮不到我献谋献策。

找到另外一个“个别学生”，问及同样问题，他呵呵一笑说：“老师，现在班上男女生各半壁江山，能不能在分组时考虑男女生人数搭配问题，俗话说“男女搭配，干活不累嘛！”

原来问题的原因如此简单，看来作为教师，在教学设计时一定要把学生的心理分析透。后来笔者对分组原则进行了调整，在自由分组的基础上兼顾了性别和学业差异。在以后的该模式教学实践中，小组成员间的互动有极大的改善，尤其是男女生之间配合较好，进一步优化了利于创新能力培养的教学环境。

可见，在基于信息技术的自主教学模式、合作教学模式及探究教学模式基础上构建起来的基于现代教育技术的“引导—探究—发展”教学模式，能够很好地实现学生创新能力的培养。在计算机教学中，教师利用多媒体精心创设利于引导学生发现要解决的问题的情境，激发学生探究、创造的欲望在教师的启发和引导下，学生带着问题先自主探究后协作讨论，再通过方案设计、交流评价，最后达到创新能力的发展，从而达到培养学生的创新能力的教学目标。在该教学模式中，学生始终是学习的主体，教师是引导者也是合作者，师生共同参与教学，通过师生间、生生间的课堂互动及网际互动，增强了学生的创新意识，发展了学生的创新能力。