技术与工程 | 2019市优秀教学设计——包装的学问

课例来源：2019年北京市小学科学“提升学生的问题解决能力”优秀教学设计评选

作者姓名：江卫园

工作单位：北京市通州区永顺镇中心小学

相关领域：物质科学

年级：一年级

教材：《科学》，湖南科学技术出版社，2017年 7 月

“学生发现并提出生活中遇到的问题，尝试解决问题”，属于“问题解决”的范畴。心理学家认为，问题解决是由一定的情景引起的，按照一定的目标，应用各种认知活动、技能等，经过一系列的思维操作，使问题得以解决的过程。问题解决一般分为四个阶段：发现问题阶段，这是解决问题的前提；2分析问题阶段；提出假设阶段；检验假设阶段。《包装的学问》一课，就以这四个步骤为依据展开。

但由于一年级的学生刚刚开始接触问题解决，是零起点的学习。因此在活动过程中，本课选择设计制作玻璃杯包装盒中最关键的问题“材料的特点决定材料的用途”为问题解决过程中的决策重点。

《包装的学问》一课选自湘教版教材一年级上册第四单元《常见的材料》， 材料的认识属于物质领域，在本单元的学习过程中，学生认识了常见的材料及其特点，学习了认识材料的各种方法：摸一摸、看一看、敲一敲等等，并认识到生活中的很多物品都是由不同材料组成的，不同的材料具有不同的用途等。本课将在此基础上，发展学生的认识，引导学生用研究材料性能的方法，依照“问题解决”的流程，选择合适的材料设计制作一个快递玻璃杯的包装盒，属于技术与工程领域。因此，本设计实质上是培养学生运用科学课上学习的知识、方法，解决生活中的实际问题，提高学生的“问题解决能力”。

运用属技术与工程领域，课标要求如下：

问题解决一般分为四个阶段：

发现问题阶段，分析问题阶段，提出假设阶段，检验假设阶段。因此本课的主要教学环节就是问题解决的四个阶段。

1.发现问题

旨在激发学生的研究兴趣。

一个真实的问题：学生明明家网店里的各种各样的玻璃杯包装的时候需要大小不同的纸盒、盒子里的填充物都是一些柔软的有弹性的材料，这是为什么呢？

2.分析问题

2.1模型示范：认识包装的目的是保护物品，要想保护好物品就要选择适合的材料进行包装，不同的物品需要选择不同的包装。

2.2明确目标：给一个玻璃杯设计制作快递包装盒。

2.3了解玻璃杯的特点：易碎。

3.提出假设

3.1确定包装材料

3.2设计包装方案。

3.3依据设计完成一个玻璃杯快递盒的制作。

4.检验假设

旨在试验验证包装的安全性

4.1试一试，自己的设计能不能保护玻璃杯：把包装盒抛出去大约两米。

4.2拆开包装检查玻璃杯是否完好。

4.3查找原因：为什么玻璃杯会碎？

4.4分享成功的经验

4.5修改保护玻璃杯装置，直到完成一个保护装置。

在授课前对一年级2班的45名学生前进行前测，100%的学生能够通过摸一摸、看一看、敲一敲等方法了解各种材料的特性。

80%的学生能够通过比较、分析认识到：不同的材料具有不同的特性，例如塑料袋的塑料是软的，塑料桶的塑料是硬的；不同的材料有时又具有相同的特性，例如海绵、泡沫都是软的。

综上所述，学生在学习《包装的学问》一课前，具备了相关的生活经验、掌握了研究材料性能的方法，在问题解决策略的引导下，能够设计制作出一个比较适合的玻璃杯快递包装。

“问题解决能力”培养的步骤：

第一步：发现问题。由一个学生在自己家的网店里发现的真实问题说起，怎样做一个玻璃杯的快递包装。

第二步：分析问题。重点分析玻璃杯、纸箱、海绵等填充物的特点。

第三步：提出假设。画出玻璃杯快递包装的设计图，并制作一个玻璃杯快递包装。

第四步：验证假设。把玻璃杯快递包装抛出两米，然后打开验证玻璃杯是否完好无损。

“问题解决能力”培养的策略：

1、按照问题解决的流程设计教学活动，在活动中感受当我们发现一个问题并需要解决问题的时候，应该有一个清晰的思路。

3、经历一次试错、二次完善的设计思路，引导学生认识到在问题解决中设计的重要性。

教学重点：设计制作玻璃杯快递包装盒，并用文字和简单的图画表达出来。

教学难点：用学过的认识材料的方法，认识玻璃杯、纸盒、填充物的特性，建立材料的特性决定材料的用途的观念。

教学方式：模型示范、合作学习

教学手段：使用PPT呈现图片，直观明了，通过小组合作学习，在设计中得到亲身体验。

技术准备：各种形状不同、大小不同的玻璃杯、各种大小不同的纸盒子、各种材质的填充材料，如海绵、泡沫等 

活动目标： 

1.学生通过活动初步认识问题解决的一般步骤：发现问题、分析问题、提出假设、验证假设。

2.运用看一看、摸一摸等方法观察材料的特征，并运用材料的特征设计、制作一个玻璃杯快递包装，并做到包装盒在运输中玻璃杯不碎（模拟实验：把包装盒扔出两米远）。

技术与工程设计

1.能够根据玻璃杯的大小，选择合适的纸盒，降低快递包装的成本。

2.能够用图画或者简单的文字描述自己的设计。

3.通过模拟实验：把包装盒扔出两米远，对自己的作品进行检验。改进自己的设计直至成功。

科学态度、STSE： 

培养学生认真细致的态度和不断创新的意识。

一、发现问题：激发学生的研究兴趣。

【设计意图】发现问题是解决问题的前提，爱因斯坦说：提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为解决问题也许仅仅是一个教学上或实验上的技能而已。而提出新的问题新的可能性，从新的角度去看旧的问题，都需要有创造性的想像力，而且标志着科学的真正进步。由发现问题的学生来介绍自己的问题，首先能激励孩子们在日常生活中不断的去发现问题、提出问题，同时也能激发学生的研究兴趣，因为我们要解决的是一个同学身边的真问题。

由于问题是由一位学生在家里的网店中发现的，这首先是一个真问题，但是其他学生并没有经历发现这个问题的过程，所以，在教学的起始阶段，为全体学生创造了一个发现问题的情境：很多种大小不同的玻璃杯、很多大小不同的盒子、很多种盒子中的填充材料，这是为什么呢？引导学生调取自己的生活经验想一想，提出自己的问题和初步解释，而这也就是教学的起点。

二 、分析问题

1．模型示范：认识包装的目的是保护物品，要想保护好物品就要选择适合的材料进行包装，不同的物品需要选择不同的包装。

1.1 了解学生对快递的前概念，初步认识包装的特点和作用。

 师：在日常生活中，家长们经常收快递，快递的物品有水果、衣服等等。你家里收过快递吗？快递的包装是什么样子的？

学生根据自己的生活经验回答问题。可能：包装水果的盒子很硬，上面用很多胶带粘起来；快递里面有很多的泡泡塑料，能保护里面的东西；衣服的快递是软包装的，衣服不怕摔等等。

1.2 观察一个快递盒子，通过观察了解一个快递包装的结构。

教师出示一个快递包装盒，边介绍边打开。

讲解：明明家的包装盒的里面是什么样子的呢？让我们打开看一看。

学生观察：打开包装后，先看到了物品外面包裹着带气泡的塑料，打开带气泡的塑料，看到里面是一个玻璃杯。

提问：包装一个玻璃杯的快递盒，分为几部分？

生：纸盒、杯子、带气泡的塑料

教师：我们管这个带气泡的塑料叫做填充物。

2．明确目标：给一个玻璃杯设计制作快递包装盒。

教师出示几种玻璃杯

提出问题：明明家要把这些玻璃杯快递给顾客，你觉得怎样包装才能保证长途运输不碎呢？

3．了解玻璃杯的特点：易碎。

师：玻璃杯和其他的物品相比，比如衣服、书相比，有哪些不同呢？老师给每个组准备了一个玻璃杯子，你们可以看一看、摸一摸、敲一敲，还可以结合生活经验想一想。

学生分组活动，观察玻璃杯

汇报：玻璃是硬的、易碎

【设计意图】玻璃杯是生活中常见的物品，学生通过观察和生活经验知道，玻璃杯是易碎的物品。如果包装不恰当就会摔碎杯子，这就使包装具有一定的难度，同时也使得包装的材料具有可选择性，趣味性也更强了。另外，为了让学生感受到纸盒的大小需要根据玻璃杯的大小来选择，我为每个组提供的玻璃杯大小也不相同。

三、提出假设

1．确定包装材料

1.1 初步确定包装盒的选择要点，了解纸盒的特点并挑选大小合适的纸盒。

老师为每一个小组提供了大小不同的玻璃杯，你想选择什么样的包装盒呢？请学生选择自己要包装的玻璃杯。

玻璃杯准备：玻璃杯的大小不一样，提供的各种盒子大小、材质也不一样

学生讨论选择：包装盒选择的时候比玻璃杯大一点儿就行了，太大了浪费（实际上是增加包装的成本）；太小了装不下；正合适的包装盒学生是说不清楚的，因为杯子能够装进去，但是却没有了放填充物的地方。这是学生设计的难点。

【设计意图】工程思想渗透：在设计包装盒的过程中，不光要考虑到能够让玻璃杯不碎，挑选纸板比较硬的纸盒，还要考虑到成本问题，包装盒不能太大，这样需要更多的填充物，也加大了玻璃杯保护的难度，学生在这个环节要意识到：玻璃杯包装的时候，要根据杯子的大小选择合适的纸盒，节约成本。

1.2 从各种材料中挑选适合的填充材料，初步总结出填充材料的特点：柔软、有弹性。

1.2.1 出示各种包装盒中的填充材料：如果请你包装玻璃杯，你选择哪种材料填充包装盒呢？为什么？

出示材料：蓬松棉，气泡枕，海绵，棉花，泡沫板。

1.2.2 请你看一看、摸一摸这些材料，想一想：哪些材料适合做快递盒的填充物，用来保护玻璃杯。

学生通过观察发现：蓬松棉、海绵等柔软的材料，适合包裹在玻璃杯的外面，能够在撞击的时候保护玻璃杯。

【设计意图】学生在本课之前，已经学习了一些了解材料特点的方法，通过看一看、摸一摸等方法了解本课提供的材料，并把材料的特点与生活中的包装经验建立联系，从而选出适合的材料。

2．设计包装方案。

2.1 说一说怎样包装自己的玻璃杯

师：现在我们已经准备好了包装玻璃杯的材料：纸盒、填充物、玻璃杯、胶条、剪刀，请你们和小组里的同学说一说，你打算怎样保护玻璃杯？

学生分组讨论

汇报：分小组说说自己的包装方法。

可能1：把玻璃杯放入纸盒里，上面放泡沫、海绵等柔软有弹性的材料。（问题：玻璃杯下面没有垫上柔软有弹性的材料，容易碰碎。）

可能2：先把盒子里垫上柔软有弹性的材料，然后放上玻璃杯，在玻璃杯上面放柔软有弹性的材料，最后盖上盒子。

可能3：先用软的东西把杯子裹起来，再放进盒子里，最后用胶带封结实。

2.2 画出设计图。

请学生在记录单上把自己的设计方法用图或者简单的问题表现出来。

2.3交流设计图，说说自己的设计理由，通过互相启发完善自己的设计。

学生汇报自己的包装盒设计

根据同学的汇报提出修改意见。

学生根据同学的建议，修改自己的设计。

【设计意图】一个玻璃杯快递包装需要的三种主要材料有：玻璃杯、纸盒、各种填充物。

在解决问题的过程中，有两点是需要学生理解的：

1.明确玻璃杯、纸盒、各种填充物三种材料的性能。

2.这三种材料在包装中起到的作用，这直接影响到包装的设计，也就是包装的结构。因此，理解材料的性质是材料与设计制作之间的桥梁。由于在前面的活动中，教师采用了模型示范、研究包装结构、认识各种材料性能的活动，学生顺利的通过活动的桥梁，完成了任务。

课标中，18.工程技术的关键是设计，工程是运用科学和技术进行设计、解决实际问题和制造产品的活动 18.3工程设计需要考虑可利用的条件和制约因素，并不断改进和对自己和他人的作品提出改进建议。其中一二年级的教学内容为：利用提供的材料和工具，通过口述、图本等方式表达自己的设计与想法，并完成任务。本环节提供了用图本表达设计和想法的机会，同时在汇报的过程中，同学之间的互相提示也增加了同学之间的交流，在交流中可以进一步完善自己的设计。通过课堂教学，我们发现学生可以利用做到里用简单的文字和图来表达自己的想法，具有一定的设计能力。

3．制作玻璃杯包装：学生根据设计图进行制作，尽量不要改变自己的设计。

师：请同学们根据自己的设计图完成玻璃杯的包装。   

学生根据自己的设计完成保护玻璃杯的装置。

提示：

1.在制作过程中注意用工具的安全，比如剪刀、刻刀等。

2.尽量按照设计进行制作，如果有修改想着在设计图上标出来。

3.制作过程中保持教室内的安静。

四、 检验假设：试验验证包装的安全性

1．试一试，自己的设计能不能保护玻璃杯：把包装盒抛出去大约两米。

师：同学们，我们的包装能不能保护玻璃杯呢？在快递运输途中，经常会出现磕碰现象，我们用让包装盒自由落地的方法，来检查包装盒是否能够保护玻璃杯。

学生把自己的包装盒高举过头顶，然后让包装从高处落下。

2．拆开包装检查玻璃杯是否完好。

打开包装看里面的玻璃杯碎没碎，如果没有碎，说明制作成功；如果玻璃杯碎了，学生要分析原因，重新修改自己的设计。

3．查找原因：为什么玻璃杯会碎？

原因1：填充物不够多，使玻璃杯碰到了纸盒。

原因2：填充物没有把玻璃杯完全包裹起来。

4．分享成功的经验 

通过分享，学生发现：当我们先用软的海绵、蓬松棉、棉花等材料包住玻璃杯，然后把玻璃杯放进硬纸盒里，再用软的材料填充纸盒剩下的空间。随后，用胶带把纸盒缠结实，玻璃杯就碎不了。

5．修改保护玻璃杯装置，直到完成一个保护装置。

教师总结：我们生活中有各式各样特点的材料，在包装玻璃杯的过程中，软的材料更能起到保护杯子的作用。

【设计意图】总结不同材料有不同的特点，不同特点的材料它们用途也不相同，我们应根据需要选择合适的材料。

五、 调查后测：如果长途运输苹果，需要什么样的包装？

【设计意图】由于一年级学生刚刚开始学习如何解决生活中的实际问题，所以后测的题目与课堂活动的题目很相像，从快递玻璃杯改为快递苹果。

首先二者有很多的相似之处：比较脆弱不能磕碰，需要用硬的纸盒来包装。但是二者也有一些不同：苹果形状基本一致，可以用一样的包装袋，比较便宜不会选择复杂的填充物；玻璃杯形状多样，没有固定的包装袋，比较贵，包装比较精致。另外苹果还有一个特点，就是孩子们特别熟悉，这样有利于包装盒的设计制作。

这样的后测设计有几个优点：

1.学生能够直接把包装玻璃杯的方法迁移过来，既巩固了“问题解决”方法，又符合学生的问题解决能力。

2.进一步巩固学生对材料的认识，同时对于“材料的特点决定材料的用途”有了进一步的理解。

评价方式：后测

后测1：

1.重新设计制作一个玻璃杯快递包装。

2. 快递包装从高处落下来，或在扔出大约1米的距离后玻璃杯保持完好

后测1结果分析：这个后测相当于用同样的题目对学生进行后测，100%的小组能够快速完成一个玻璃杯快递包装的设计和制作，能够比较准确的说出包装使用的材料的特性和包装方法，并能够保证，这个快递包装从高处落下来，或在扔出大约1米的距离后玻璃杯保持完好。由于是课堂教学活动的延伸，这个活动的难度比较低，其目的主要是帮助学生巩固“问题解决”一般步骤，为独立解决问题做好准备。

后测2：

1.设计一个苹果的快递包装盒。

2.快递包装长途运输水果不会摔坏和腐烂。

后测2结果分析：

1.学生能够通过小组讨论，分析苹果的特点：怕摔、怕碰撞。

2.小组合作能够找出解决“怕摔、怕碰撞”的方法：用纸箱作包装盒、每一个苹果都套上一个泡沫袋，防止碰撞，填充物用泡沫。

3.设计图画的和玻璃杯快递箱相似，说明受到了已有经验的影响。

4.每个小组制作一个运输两个苹果的包装箱，100%的小组顺利完成了任务。

由于一年级的学生刚刚接触技术设计，所以这个实践活动只比玻璃杯包装的设计制作多个一个需要控制的条件，就是苹果怕碰撞，需要把两个苹果隔开。即使承接课堂设计制作，又有一些不同，能够在巩固的基础上，培养学生全面考虑问题的能力。整个设计制作过程，又培养了学生问题解决的能力。

抓住材料特点  培养问题解决能力

问题解决是一个复杂的过程，分为四个阶段：发现问题阶段，这是解决问题的前提；分析问题阶段；提出假设阶段；检验假设阶段。每一个阶段都是学生需要学习的，面面俱到对于一年级学生来说比较困难，因此本课从分析学生、分析“玻璃杯快递包装”这个问题入手，选择学生有一定基础、又很熟悉的材料入手，培养学生问题解决能力。

一个正确的玻璃杯快递包装的结构是：用柔软有弹性的材料把玻璃杯全都包裹起来，然后放进大小合适的硬纸盒里，柔软有弹性的材料要充满整个硬纸盒的内部。硬纸盒能够让盒子在运输途中即使磕碰也不会损伤里面的玻璃杯；柔软有弹性的材料能够在玻璃杯受到外力冲击时保护玻璃杯。

由于本课的教学是在一年级进行，学生刚刚开始科学课的学习，解决问题的能力还很低，因此教师为学生准备了硬纸盒、各种柔软有弹性的填充物，没有其它干扰材料，这样就降低了学生解决问题的难度。

在设计制作玻璃杯的快递包装盒中，需要解决的问题是：把制作好的玻璃杯快递包装扔出两米左右，确保玻璃杯不碎。需要的三种主要材料有：玻璃杯、纸盒、各种填充物。在解决问题的过程中，有两点是需要学生理解的：1、明确玻璃杯、纸盒、各种填充物三种材料的性质。2、这三种材料在包装中起到的作用，这直接影响到包装的设计，也就是包装的结构。因此，理解材料的性质是材料与设计制作之间的桥梁。

本活动采取以下活动为学生搭建这座桥梁：

1.模型示范

通过对一个拆开的玻璃杯快递包装的分析认识这个装置的结构：纸盒、塑料泡、玻璃杯。

2.为学生提供形状、大小不同的玻璃杯，通过看一看、摸一摸、敲一敲等方法，认识到玻璃杯是硬的、容易碎的。

3.初步假设：想一想，要想保护易碎的玻璃杯，我们需要用到哪些材料？学生会根据模型示范中看到的和自己生活中的经验想到：用软一些的材料把玻璃杯包起来，再放入硬纸盒里。

4.教师展示各种各样的材料请学生挑选，如泡沫块、塑料泡泡、海绵、充气袋、塑料板、软纸盒、硬纸盒等。在挑选的过程中，学生进一步巩固了认识材料特点的方法，看一看、摸一摸、敲一敲等。同时也找出了他们需要的材料。

5.分小组说一说，你找到的材料有什么特点？怎样包装？为什么？也可以画下来。这个环节就是问题解决中的假设阶段，假设的重点是，学生能基于所学的知识，从事物的结构、功能、变化及相互关系等角度提出有针对性的假设，并能说明假设的依据。此时，学生还没有亲自尝试，只是根据材料的特点和经验提出自己的假设。但是这个假设有根据的，根据就是：生活经验、材料的特点。