巧设纸梁设计任务引导学生设计探究-嘉兴第三中学

巧设纸梁设计任务引导学生设计探究
海盐高级中学叶建新.
[内容搞要]本文以任务为主线，教师为主导，学生为主体，围绕任务展开教学。

以通用技术课堂教学中《纸梁结构模型设计与制作》为例，从创设情境，提出任务；精心设计，分析任务；设计方案，完成任务；多面结合，评价任务；开展活动出现的问题及对策等五个方面进行“任务驱动法”教学阐述。

[关键词] 任务驱动法任务技术试验设计制作评价
通用技术新课程已走过三载，作为一名普通的教学工作者，在教学中怎样准确地把握好教材和大纲？怎样制定、设计一个科学合理地教学活动，特别是《活动手册》中各种模型制作活动，采用何种教学方法，都是每位通用技术教师值得探讨的课题。

本文从课堂教学中实际出发，以《纸梁结构模型设计与制作》为例，从提出任务、分析任务、完成任务、评价任务等几个方面，运用任务驱动教学法的实践与尝试。

任务驱动法就是在教学活动中，教师围绕特定的教学内容，设计出具体可操作的任务，并在任务的驱动下，完成教学目标。

具体办法：在整个教学过程中，将所要学习的新知识隐含在一个或几个具体的任务中，让学生通过对任务进行分析、讨论、交流，明确要做什么，怎么做等，最后通过任务的完成来达到教学效果。

因此，教师要围绕任务展开教学，合理设计任务，推动学生主动地去完成。

学生在完成任务过程中出现的问题，教师要适时进行引导，发挥教师的主导作用。

在整个教学过程中，始终坚持以任务为载体，教师为主导，学生为主体，任务、教师、学生三者是一个积极的互动关系。

一、创设情境提出任务
任务是推动学生学习的直接动力，是发现问题、解决问题的前提。

古代教育家孔子在《论语》中指出：“知之者，不如好之者；好之者，不如乐之者。

”将学生置于需要完成的任务情境的氛围中，以引起学生的兴趣，使学生处于一种积
极、主动的能动状态。

教师根据现有学生知识的实际情
况和教学目标，结合学生个性心理发展特征和学习实际
水平，创设情境，提出切实可行的学习任务。

如以《纸梁模型设计与制作》为例，先介绍日本著名建筑师阪茂设计的纸桥，纸桥重7.5吨，桥身由281个硬纸筒组成，每个直径4吋及11.9毫米（如上图）,纸桥十分坚
固，可以同时容纳20人同时站立,提醒人们摒弃对纸的
偏见，它也能“坚固”。

后通过已做好的纸梁模型演示：
在纸梁中间挂重物，逐渐加重，直到做成的纸梁可以承
担起五千克为止（如右图），教师说：“还可以加下去，
只是由于时间关系，不再演示下去”。

学生听了半信半疑，激起了学生制作纸梁模型“任务”的欲望。

当《纸梁模型设计与制作》这样一个富有挑战性的任务呈现在学生面前时，引起了学生极大的学习兴趣，在这一阶段，教师主要是提出总任务和要求，如这个技术试验：做成的纸梁能抗压、抗弯，使纸梁能达到一定的承重目的，并且承重越大越好。

教师主要是方法上的指导，并对如何完成这一总任务作一些方法上的阐述，如纸梁中间填充物形状设计及不同形状受力分析等，充分调动学生的学习积极性，为完成“任务”打下基础。

二、精心设计分析任务
学生接受了任务，通过老师的指导，了解到纸梁模型设计制作的一些要求，对完成任务有了个大致思路，接下来就是分块分析任务，使任务更加明确化和具体化。

任务分析是个重要环节，通过教师的启发和引导，对提出的任务进行分析，产生一系列需要分别独立或者依次可以完成的子任务，可以把这个总任务分成几个子任务，使学生分块完成这几个小任务。

任务①——统一规格，外形结构设计。

纸梁外形为长方体，两端开通不封闭。

这是一个尺寸大小、
规格统一的纸梁（长为297mm，宽为50mm,高为20mm）如右图，
相当于国际跳水比赛中的规定动作。

任务②——自由发挥，内部形状设计。

利用剩余的纸设计成什么形状（纸梁只用A3硬卡纸一张，
不能增加其它纸和物），作为长方体内填充物，怎样加固纸梁，
才能抗压、抗弯性好，具有开放性，相当于国际跳水比赛中自
选动作（不限难度限制，自创新动作），鼓励学生大胆想象，发挥主观能动性，充分发掘学生的创造潜力。

任务③——合作交流，完善设计方案。

设计成的纸梁是否实用，抗压强度如何？先个人设计一个方案，然后小组成员对设计方案进行交流、分析、优化，引导学生不断质疑，不断修正，共同寻找完善纸梁设计方案。

任务④——动手探究，制作纸梁模型。

按设计好的方案，制作（如右图）纸梁模型，培养学生的
动手实践操作能力。

在探究制作过程中培养小组合作（可采用
不同的分组方法）、团队协作精神。

任务⑤——承重试验，验证设计方案。

由学生亲自试验纸梁模型承重大小，验证自己的设计方案是否可行，并且学
会技术试验方法，“品尝”自己的劳动成果。

在以上这几个子任务中，纸梁中间填充物形状设计
是整个技术试验成败的关键，是核心任务，设计过程中
需要用到压力、拉力、弯曲力等知识。

根据学生的现有
的知识水平很难完成，教师可提供与本任务相关的学习资料，如梁的受力示意图等力学知识，激发学生对新知识求知欲，变被动学习为主动学习。

在这一阶段过程中，教师要以引导为主，提出一些启发性的问题，引导学生从哪里着手，先作什么，后作什么，哪些方面要注意等问题。

积极引导学生，学会分析问题、解决问题的方法，如：纸梁中间填充物什么形状结构承重要强，在纸梁的什么位置加强,效果要好，同时要求学生明白：承重位置在纸梁的中枢线上，并提醒学生设计出来的方案要切合实际，不要设计的很好，但制作起来有难度或制作不出来、或纸张不够用。

三、设计方案完成任务
经过教师的指导、分析任务后，接下来制定设计方案，由收集信息、设计分析、方案构思、方案呈现、方案筛选等几个环节组成，最后进行纸梁模型制作及测试，完成任务。

平桥 圆拱形桥 斜拉桥
1、大胆构思 制定方案 ①收集信息：老师事先布置好任务，学生通过各种途径（如查阅资料、浏览互联网、实地考察等）收集有关桥梁设计的信息。

了解桥梁的种类及建筑师的设计思路。

如平桥由桥面和桥墩组成，是几个桥墩承受重力；圆拱形桥把桥的重量分散
给几个圆拱形桥墩，适合距离较短的河面；斜拉桥通过桥面上许多钢缆，把桥面的重量传到中间的大桥墩上，再由桥墩把承重力传到地面上（如下图）。

其它还有立交桥、石桥等，面对收集到的各种桥梁信息，观察它们形状不同之处。

②设计分析：纸梁设计需要考虑的因素很多，主要能达到一定的承重目的，并且承重越大越好。

结构稳固，学生便于制作。

纸的形状设计是关键，常见的形状有：长方形、圆柱形、三角形、梯形等，采用什么形状，稳定性好、强度大（抗压、抗弯性好）。

又要考虑材料如何连接（纸的粘贴）等方面。

③方案构思：根据设计要求，大胆构思，努力挖掘自己的创造潜力，提出解决问题的多个设想。

引导学生在结构设计中从多角度、多方面构思，并且把握好核心问题：怎样的形状设计纸梁承重大，效果好。

④方案呈现：用草图方法把一些零碎的想法形象化、具体化，并进行综合。

并勾勒出自己心目中的桥梁模型草图，大胆地发挥自己地想象进行设计。

⑤方案筛选：将多个方案产生以后，对这些方案进行筛选，设计出来的方案很多，截面形状图形五花八门、形式多样，教师进行指导，帮助他们分析，要切合实际，不要太理想化，也不要华而不实，中看不中用。

是利用有限的材料（本试验总共
才一张A3硬卡纸）纸梁承重能力大为前提，
设计一个认为较好的方案图。

教师对学生
设计中出现的方案进行归纳（如上图）对
于左边6个图，（1）图用了四个长方形比
较牢固，但纸张材料不够用。

（2
）图由二
个梯形组成，中间抗压性不是很强。

（3）图中间由三个三角形做成，三角形框架结构，它结实、稳定且用料少。

（4）图做成椭圆形，易变形，不太容易做成。

（5）图相对（3）图不太容易抗压。

（6）图用了三个长方形，且还有多料，中间那长方形加了一条对角线，相对较为稳定、结实。

通过设计图案逐一分析，各种设计方案各有特点，认为（3）、（6）图相对稳定性、强度好一点，也可以用其它的方案图，用来验证那个最强，要求学生明白：任何设计方案都有改进的可能性，好方案决不会仅有一个，以防抑制学生的思路，不利于学生发散思维的形成。

2、模型制作 技术试验
个人设计方案的初步确定，再经小组间讨论、交流、优化，最终确定一个方案，开始制作模型。

具体步骤有：划线、裁剪、折叠和粘贴填充物、将填充物放入纸桥内封口等几个主要环节。

教师指导好学生，找出纸梁制作合理流程图：
在动手制作过程中，教师要留给学生充裕的时间，去发挥、去想象，让学生大胆试验，具有挑战性。

对于设计制作过程中有困难
的学生进行个别辅导，一些共性的问题，教师统一讲
解。

如制作过程中纸的粘连问题,直接关系到本试验成
败，注意粘连的面积要大,不能出现边边相连、边面相
连的现象，这样强度不大，应该纸的面面相连，效果
最佳。

学生制作任务完成后，让学生亲自做承重试验，把活动推向高潮，教师在旁监督，比一比，赛一赛，又薄又轻的A3硬卡纸到底能够承重多大的力？谁的纸梁模型承重最大？让学生亲身进行技术试验，检测自己的模型是否“合格”，强度是否足够大，有一种亲身感受、体验的经历，同时也会尝到技术试验“酸 甜苦辣”。

3、多种组合 分散任务
分组讨论时，因学生水平参差不齐，可以尝试不同的分组方式。

可以自由组合，也可以优生与优生分在一组，对他们完成任务提出更高的要求；几个动手能力差的学生分在一组，消除他们的依赖思想（与优生在一起，懒得动脑筋，反正
人家会完成任务——这个技术试验），给他们压力----设计、制作任务，迫使他们“挑起大梁”，当一回主人，这中间会出现这样或那样的问题，教师要多加点拨，开拓他们的思路。

视教学情况，适时交换不同的分组方法，可以从别人那里学到许多不同的知识，起到了“提优补差”的教学效果。

4、课后延伸继续探究
本试验完成后，教师可以叫得分高的小组介绍他们制作的方法，然后教师与学生一起分析、再次讨论纸梁结构特点，为什么相同材料（一张硬卡纸），不同形状的纸梁其承受力会有差异，这种方案为什么会有这么大的承重力。

最后，总结本试验成功之处和不足之处，以及改进方案。

对于积极性高的学生，教师可以重新发给试验材料，课外重做本试验，可以把这个活动深入下去，继续开展学生自主探究活动，完善设计方案。

四、多面结合评价任务
评价是指依据一定原则，采取一定的方法，对设计和制作的过程及结果进行事实判断和价值认定的活动。

评价既是学习情况反馈的一种有效途径，也是促进学生完善作品制作的一种方法。

强调过程评价与结果评价相结合，因此，评价要贯穿于设计和制作活动的整个过程，包括收集信息、设计、绘图、制作、测试等过程。

贯彻自我评价、小组评价和教师评价三者相结合的原则，同时教育好学生，一件合格结构设计作品的诞生往往需要反复磨砺而成。

通过评价，使学生更加明确评价在任务中的作用。

在整个设计制作及评价过程中教师既是指导者，又是参与者、促进者，为学生出谋划策，提供有关知识和技术上的帮助。

附：任务评价表
技术试验名称：
班级学号小组合作成员总用时分钟
下为不及格。

（也可采用等第办法评价）
五、开展活动出现的问题及对策
通过开展纸梁模型设计与制作活动，提高了学生学习通用技术的积极性。

但在制作过程活动中，出现一些问题，教师应指导好学生及时纠正错误。

问题1：纸的粘连问题。

起初学生对纸的长度计算得很精确，但粘纸时发现没有粘的边，如图三角形形状方案，应多留一条小边，
或加一条小边，这样才能起到加固的作用。

只有通过实
践，才能发现问题并解决问题，也体现了新课程“做中
学，学中做”的课程性质。

问题2：承重试验。

有的学生急于求成，一下子加得很重，结果把纸梁压垮，没有测出承重数据。

强调：应“逐渐加重”，不断观察纸梁有无变形，直到压垮，并记录数据，才能正确掌握整个技术试验方法。

问题3：填充物问题。

虽然本试验明确规定，在限制条件下进行设计，但部分学生为了使纸梁承重大，弄虚作假，偷偷摸摸加了如报纸之类的东西，失去了试验的可信度。

教师先给予“表扬”，然后教育好学生——作为技术试验者应有严谨的科学态度、实事求是的精神，不能犯这样的“冒进错误”，应从设计方案上下“功夫”，来提高设计质量。

不管怎样，通过任务驱动教学法的实践与尝试，学生整体完成任务情况较好。

本活动中学生经历了自主探究过程、设计过程、制作过程、评价过程，不仅明白了通用技术学科知识——不同的结构形状强度是不同的道理，而且学会了学习方法——小组合作探究纸梁模型设计与制作的方法，提高了学生自身的实践动手能力。

对于活动中出现的各种想法（包括幼稚、不成熟、甚至“怪异”的想法），教师都要给予充分地肯定，不要打击学生的积极性。

并且教育好学生，客观公正地评价别人的设计方案，并为别人的成功感到高兴，取人之长，补己之短，使自己在各方面得到全面发展。

[参考文献]
1、普通高中通用技术标准实验教科书《技术与设计1》与《技术与设计2》
顾建军主编江苏教育出版社
2、普通高中新课程通用技术《学生活动手册》浙江省教育厅教研室编
3、《纸质梁结构设计和制作》教学设计章青道
4、《建构主义的教学模式、教学方法与教学设计》何克杭主编北京师范大学出版社。