在進(jìn)行同課異構(gòu)時(shí)，不同教師可能會(huì)從不同角度出發(fā)設(shè)計(jì)教學(xué)：有的通過對(duì)教材內(nèi)容的側(cè)重點(diǎn)進(jìn)行差異化處理，有的改變教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)與編排，還有的側(cè)重于組織形式各異的學(xué)生活動(dòng)，以此共同實(shí)現(xiàn)同一課程內(nèi)容下教學(xué)方式和效果的異構(gòu)。而我在第三次執(zhí)教《設(shè)計(jì)制作小車（一）》時(shí)，則是通過對(duì)設(shè)計(jì)制作小車的材料進(jìn)行改變達(dá)到拓展學(xué)生思維空間的目的。
《設(shè)計(jì)制作小車（一）》是教科版小學(xué)科學(xué)四年級(jí)上冊(cè)《運(yùn)動(dòng)和力》單元的第7課，這節(jié)課是一節(jié)運(yùn)用本單元所學(xué)關(guān)于運(yùn)動(dòng)和力的科學(xué)知識(shí)進(jìn)行工程設(shè)計(jì)實(shí)踐的課，與第8課同為該單元的總結(jié)課。教材中為了給學(xué)生設(shè)計(jì)制作小車搭建支架，不僅明確了工程設(shè)計(jì)任務(wù)“用生活中的材料設(shè)計(jì)制作一輛具有動(dòng)力的小車，使它能在5秒內(nèi)把兩塊橡皮運(yùn)輸1米遠(yuǎn)”，還以圖片形式給學(xué)生提供了設(shè)計(jì)制作小車的材料，并要求學(xué)生基于提供的材料完成設(shè)計(jì)一輛小車的任務(wù)。
我第一次執(zhí)教該課時(shí)，嚴(yán)格按照教材設(shè)計(jì)意圖，讓學(xué)生基于教材中提供的材料進(jìn)行設(shè)計(jì)。教學(xué)過程中，我發(fā)現(xiàn)僅給學(xué)生提供一個(gè)硬紙盒作為車身，同時(shí)只提供一個(gè)氣球和一根橡皮筋的情況下，學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中受到材料的限制，只考慮了動(dòng)力的選擇和各個(gè)部件的連接，忽略了車身的大小、形狀，以及橡皮筋長短、氣球大小等因素對(duì)小車的影響。小組內(nèi)學(xué)生沒有激烈的思想碰撞，僅簡單把如何連接以及使用什么動(dòng)力表達(dá)出來，導(dǎo)致匯報(bào)交流中無話可說，缺少創(chuàng)意想法。反思本節(jié)課，因?yàn)榻o學(xué)生提供的材料選擇余地小，所以學(xué)生思維空間狹窄，設(shè)計(jì)圖雷同。這節(jié)設(shè)計(jì)制作小車的課更像一節(jié)制作組裝課，缺少設(shè)計(jì)的深層次思考和呈現(xiàn)，沒能很好地體現(xiàn)工程設(shè)計(jì)的內(nèi)涵。
怎么讓學(xué)生的思維打開，在課堂上讓學(xué)生真正有設(shè)計(jì)思考呢？我在第二次執(zhí)教時(shí)，設(shè)計(jì)任務(wù)為“設(shè)計(jì)一輛具有動(dòng)力，能跑5米的小車”，減去計(jì)時(shí)環(huán)節(jié)，任務(wù)簡單化。我著重在材料上給學(xué)生提供更大的選擇余地，提供了三種大小不同不帶蓋子的盒子：“大硬紙盒（20厘米×10厘米）、小硬紙盒（12厘米×6厘米）、亞克力盒子（15厘米×8厘米）”，大小不一的兩個(gè)氣球，長短不一的兩根橡皮筋，兩組大小不一的輪子，還有剪刀、膠水等材料。我試圖通過材料的多樣化，在課堂上引導(dǎo)學(xué)生深入思考影響小車行駛距離的各種因素，這不僅包括動(dòng)力因素，還涵蓋了車身大小設(shè)計(jì)以及動(dòng)力與車身結(jié)構(gòu)之間的匹配等因素。課堂上，每組學(xué)生在小組討論設(shè)計(jì)時(shí)，都能圍繞選擇哪種車身能跑得更遠(yuǎn)，大氣球合適還是小氣球合適，橡皮筋長短的區(qū)別以及利弊等問題展開討論，最后呈現(xiàn)出的小車設(shè)計(jì)圖也各式各樣，每個(gè)小組都有自己的獨(dú)特設(shè)計(jì)和思考。教學(xué)過程中，學(xué)生面對(duì)多種選擇材料時(shí)，思維明顯活躍了，考慮問題的角度更多了，每個(gè)學(xué)生都會(huì)思考影響小車跑遠(yuǎn)的因素，像小設(shè)計(jì)師那樣去發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題，并且全班形成了多種讓小車跑遠(yuǎn)的解決方案，與第一次執(zhí)教相比更接近一節(jié)設(shè)計(jì)課。
給學(xué)生提供多種車身和動(dòng)力的選擇，雖然給了學(xué)生更大的思考空間，也讓學(xué)生順利完成了小車的設(shè)計(jì)，但是總感覺這樣的課堂距離真正的設(shè)計(jì)還存在一定的差距。怎樣讓學(xué)生思維空間更大，創(chuàng)新意識(shí)得以進(jìn)一步加強(qiáng)呢？能不能用學(xué)生熟悉的材料，并可以隨意改造來替代原來固定形狀的車身呢？
我在第三次執(zhí)教時(shí)，選用了生活中常見的胡蘿卜代替原來三種大小材質(zhì)不同盒子做車身，其他材料不變。胡蘿卜便宜又好找，相對(duì)于盒子來說，學(xué)生可以根據(jù)自己的想法將車身可削成不同的形狀、不同的大小，車身可以是實(shí)心的，也可以是中間挖空的，硬度足以支撐各種各樣的改造，符合車輛行進(jìn)的要求。原來兩次教學(xué)我出示盒子時(shí)，學(xué)生自然而然想到這是拿來當(dāng)車身的，而第三次教學(xué)出示胡蘿卜時(shí)，吸引學(xué)生注意力的同時(shí)，大家都提出了疑問，這是拿來做什么用的？當(dāng)所有材料介紹完后，學(xué)生才反應(yīng)過來，只能用它做車身，但能做車身嗎？怎么才能讓它成為車身的樣子呢？學(xué)生的思維廣度不斷開拓，頭腦風(fēng)暴螺旋上升。小組合作研討時(shí)，有的學(xué)生想把胡蘿卜削成方形，但馬上有學(xué)生提出流線型更利于行進(jìn)的想法；有的學(xué)生想把胡蘿卜挖空減輕重量，馬上有學(xué)生提出不能太輕，太輕容易打滑；有的學(xué)生提出可以在車身頂上開條槽便于吸管和氣球的安裝；有的學(xué)生提出可以采用雙動(dòng)力系統(tǒng)……設(shè)計(jì)前的討論，學(xué)生基于原有知識(shí)儲(chǔ)備再重新定義車的概念，創(chuàng)意無限地提出自己的想法，并進(jìn)一步思考如何落實(shí)該想法的辦法，不斷修正提升自己的想法，最后以三視圖的形式呈現(xiàn)自己的小車設(shè)計(jì)。課堂匯報(bào)交流時(shí)，每個(gè)小組提交的小車設(shè)計(jì)圖想法各異、精彩紛呈，但都有按設(shè)計(jì)圖進(jìn)行制作和物化的接地氣設(shè)計(jì)。可以說，一個(gè)小小的胡蘿卜，激發(fā)了學(xué)生對(duì)小車的重新認(rèn)識(shí)和定義的興趣，一個(gè)小小的胡蘿卜給予學(xué)生大大的思維空間，一個(gè)小小的胡蘿卜給了學(xué)生無限的可能。
縱觀三節(jié)課，雖然目標(biāo)一致，教學(xué)方法和教學(xué)環(huán)節(jié)相同，但課堂上學(xué)生呈現(xiàn)出的學(xué)習(xí)狀態(tài)差異很大，讓我更深刻認(rèn)識(shí)到“工程的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)需要經(jīng)歷不斷改進(jìn)的過程，直至滿足要求”這句話的意義。通過三節(jié)課的對(duì)比，以及與工作室伙伴的互動(dòng)交流，我對(duì)素養(yǎng)導(dǎo)向下的科學(xué)工程設(shè)計(jì)課有了更深的理解。
一是工程設(shè)計(jì)要盡量接近真實(shí)的設(shè)計(jì)，而不是想象中的設(shè)計(jì)。學(xué)校的教育教學(xué)往往與現(xiàn)實(shí)生活有一定程度上的脫節(jié)，很多模擬活動(dòng)為了適合學(xué)生，降低難度，減少干擾，把現(xiàn)實(shí)復(fù)雜的活動(dòng)做成了一個(gè)很簡單的操作活動(dòng)，這樣的模擬活動(dòng)與真實(shí)的現(xiàn)實(shí)活動(dòng)大相徑庭，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)現(xiàn)實(shí)活動(dòng)有錯(cuò)誤的認(rèn)知。我認(rèn)為，教學(xué)在顧及學(xué)生的學(xué)習(xí)基點(diǎn)和實(shí)際能力的同時(shí)，要將設(shè)計(jì)活動(dòng)盡量與真實(shí)的設(shè)計(jì)接近，讓學(xué)生了解真正意義上的設(shè)計(jì)是什么。二是工程設(shè)計(jì)要給學(xué)生提供學(xué)習(xí)支架，而不能讓支架成為制約創(chuàng)新的阻礙。工程設(shè)計(jì)對(duì)于小學(xué)生來說是有一定困難的，因此在教學(xué)類似工程設(shè)計(jì)課時(shí)，教師一定要給學(xué)生提供設(shè)計(jì)制作活動(dòng)的支架，讓有困難的學(xué)生可以沿著學(xué)習(xí)支架往深處走。但有時(shí)教師給學(xué)生提供的學(xué)習(xí)支架，有可能反而成為學(xué)生自由思考和創(chuàng)新的阻礙。因此，我認(rèn)為要給學(xué)生提供更具開放性的學(xué)習(xí)支架，給學(xué)生的學(xué)習(xí)提供更多可能，這樣有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)、科學(xué)思維的發(fā)展。三是工程設(shè)計(jì)要給予學(xué)生思維空間，而不是為了完成教學(xué)任務(wù)束縛學(xué)生思考。類似于《設(shè)計(jì)制作小車》這類工程設(shè)計(jì)課，教師既要學(xué)生運(yùn)用已學(xué)知識(shí)進(jìn)行實(shí)踐探究，又要開闊學(xué)生思維，發(fā)揮學(xué)生敢想敢干、勇于探索的精神。因此，課堂上教師就不應(yīng)被教材束縛，而應(yīng)該給學(xué)生更大的思維空間、更大的發(fā)揮余地，這樣有利于保護(hù)學(xué)生的好奇心和求知欲。
在實(shí)施過程中，不論第二節(jié)課給學(xué)生多種材料選擇，還是第三節(jié)課給學(xué)生胡蘿卜，其目的都是為了在原有學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上給學(xué)生更多的改造空間、想象空間和創(chuàng)新空間，讓學(xué)生去思考設(shè)計(jì)一輛小車應(yīng)考慮哪些方面、哪些因素，會(huì)遇到什么問題，這些問題如何解決等，這樣的設(shè)計(jì)就是通過材料的小改變，給學(xué)生提供更大的思維空間，讓課堂內(nèi)的工程設(shè)計(jì)更接近實(shí)際。