“角色互换法”在设计制作中的应用

江卫园

问题的提出与分析

教学中发现的问题 在小学科学的教学过程中，教师和学生都根深蒂固地认为：设计图是给自己看、自己用的，我一个人或者一个小组设计出来的图，只要自己能看明白就行。这一点可以从课堂教学中看出来，在教学过程中教师通常是指导学生通过图或者文字的形式表达自己的设计，然后在小组或者班级中讨论完善设计，最后按照自己的设计图进行实验、制作。虽然也经历了介绍、讨论等环节，其主要目的还是给同学说明白，并不是请其他同学看明白。另外，由于学生年龄的特点和教师对于设计的理解，小学科学课上的设计，学生实施的时候随意性很大，经常出现制作产品与设计不同的情况。

另一种情况就是，学生在设计和制作的过程中，一個人同时拥有两个身份：设计师和施工者。这就会使学生在制作过程中发现设计中的问题后随意更改。于是原来的设计被抛弃了，而且由于学生对动手制作更感兴趣，也就不再修改最初的设计，使整个设计变成一个无用的东西，长此以往，学生就会忽视设计图，形成随意放弃和修改设计的习惯。这显然对步入社会后不论从事设计行业还是从事施工行业都是不利的。

课标中的要求 《小学科学课程标准》中提出：5～6年级学习目标：利用摄影、录像、文字与图案、绘图或实物，表达自己的创意与构想。将自己简单的创意转化为模型或实物。工程设计需要考虑可利用的条件和制约因素，并不断改进和完善。其中1～2年级的学习目标为：利用提供的材料和工具，通过口述、图示等方式表达自己的设计与想法，并完成任务。3～4年级学习目标为：对自己或他人设计的想法、草图、模型提出改进建议，并说明理由。在制作过程中及完成后进行相应的测试和调整。5～6年级学习目标为：根据设计意图，分析可利用的资源，简单评估完成一个产品或系统的可行性，预想使用效果。通过上面概念的分析，我们不难看出：一是小学科学课程中的设计是学生自己或者小组合作完成，不论是自己设计的还是小组设计的，都是由设计者按照设计进行实施，不强调让其他人看懂设计图，更不强调让他人根据自己的设计进行制作；二是学生设计的交流完善环节，要求对他人的设计提出修改的意见，这样的要求就决定了在教学过程中，学生先向其他人介绍自己的设计，从而听取别人的意见和建议。由此也可以看出，小学科学中不强调依据别人的设计图进行制作。

设计的概念及意义 设计是把一种设想通过合理的规划、周密的计划，通过各种感觉形式传达出来的过程。人类通过劳动改造世界，创造文明，创造物质财富和精神财富，而最基础、最主要的创造活动是造物。设计便是造物活动进行前的计划，可以把任何造物活动的计划活动和计划过程理解为设计。由此可见，设计具有以下特点：一是设计是人类社会最基本的一种生产实践活动；二是人工世界的各种物都是设计的产物；三是设计是基于一定设想的、有目的规划及创造活动；四是设计的表现形式可以是头脑中的想法、计划，也可以是语言、图形、文字等的表达。因此可以说设计对于技术与工程的实施具有重要的意义。

实际生活中的需要 在生活实际中，设计与施工之间的关系一般有两种情况。第一种：简单的施工，设计人员与施工人员合二为一，此时的设计者在头脑中有一个设计图，或者把设计图画出来，然后依据虚拟图或者纸上的图进行施工。第二种：设计人员与施工人员不同。比如建一座楼房，设计师设计出楼房的结构、水、电、暖、消防通道及设施等，确定使用的材料等，并把这些以施工图的形式展现出来，而施工方则严格按照施工图进行施工，最重要的一点是决不能随意修改施工图。而这一点也和科学课上的设计是不同的。

分析 通过对上面这些信息的分析，我们可以发现一些小学科学技术与工程设计过程中的问题。

第一，在小学科学技术与工程领域非常重视学生设计能力的培养，鼓励学生自己或者小组合作进行技术与工程设计，鼓励学生通过交流讨论完善自己的设计，通过制作模型验证自己的设计。这与现实生活中的设计过程是相同的。

第二，由于学生的年龄特点，小学科学课程中的设计强调学生用语言、文字、图画等多种形式呈现自己的设计，在交流过程中向其他同学介绍自己的设计，并听取别人的意见和建议，以便完善自己的设计。这与现实生活中的设计有些是不同的，不能与现实生活中的设计与制作或者制造进行有效地衔接。最大的表现就是学生的设计图纸自己能够看懂就可以了，别人看不懂也不能依照设计图进行施工（制作或者制造）。

第三，学生在一个活动中承担设计者（设计师）、施工者（工人）两个角色，混淆了两个角色的任务，出现轻视设计、重视操作的现象，导致随意修改设计图的现象。

解决策略与效果评价

解决策略 本研究中，用“角色互换法”就可以巧妙地解决这个问题。下面以《搭支架》一课为例进行说明。

《搭支架》是首师大版小学科学四年级第二学期《设计与制作》单元第二课。活动主题是用最少的材料，搭建一个高约0.2米的稳固支架，看哪个小组搭的支架承受的重物多。

在过去的教学中，一般采取以下教学流程。第一步请学生观察建筑工地的脚手架，了解脚手架的结构与功能。第二步确定搭支架的目标，用最少的材料构建高约0.2米的稳固支架。第三步是学习支架的连接方法，小组讨论设计怎样的支架最稳固，然后完成一个支架的设计，可以用文字和简单的图来表达，最后通过组间讨论来介绍并完善自己的设计。第四步学生分小组搭支架。第五步学生按照设计的目标进行评价。

通常第三步中学生的讨论交流就是一个摆设，原因一是因为学生在设计支架之前刚刚接触到脚手架，通过对脚手架的分析，了解了支架要稳固，要能够承重。而在自己设计的时候还没有任何的搭支架的经验，他们只在竹签、胡萝卜这两种材料上有一些简单的认知，即我们可以用胡萝卜把竹签连在一起形成一个支架，怎样让这个支架能够承受一定的重物，学生心里一点谱儿都没有。在这种情况下设计的支架就不用提质量了。原因二是每一个孩子都在思考自己能不能搭出一个能承受一定重量的支架，此时谁还有心思去听别人的介绍呢。当然这时不排除有一些学生会关注到别人的设计，并能从其中获取一些对自己有用的信息，去完善自己的设计。通过经验来看，这部分学生只是极少数，有时一个班里也没有一个。

本节课做出的探索就是，改变这种现状，让每一个孩子都能感受到设计对于制作的重要意义，并意识到有时候设计是给别人看的，从而有效实现学生从设计师到施工人员的角色转换。具体做法是：

第一，模型示范，了解支架的作用。首先，教师出示生活中常用的支架，由于很多支架過于庞大，所以以图片展示为主。引导学生认识脚手架的作用（支撑），观察它的结构（由一根根铁管连接而成，连接的地方可以是三通或者四通）。通过观察学生初步认识到支架的作用及其结构。其次，出示生活中常见的一些支架，这些支架和大型的支架相比更具有针对性。这些支架有木质、铁质、竹质等，而且支撑的重量也要小一些，由于材质不像钢铁那样结实，又需要承受比较大的重量，有的还需要美观，这样就一致采取了三角形的结构，因为三角形的结构更加稳固。而这些是学生不知道的。另外，这些支架就在学生的身边，学生对这些结构有一定的经验。这样就为学生设计支架做好了材料和结构上的准备。

第二，设计一个支架，并画出支架的设计图。这个设计的目标是：用最少的材料，搭建一个高约0.2米的稳固支架，看哪个小组搭的支架承受的重物多。而学生使用的材料是长度为8厘米的塑料管（每组四十根）和曲别针。

一是熟悉建造支架的材料。摸一摸材料的质地，尝试一下怎样连接材料形成立体的架子。二是画出支架的设计图。通过分析学生的设计图可以发现：有的设计考虑到了支架的高度，但是没有想好怎样搭建第二层。同学大多选择了三角形的支架（因为老师出示的模型示范里面大量运用了三角形的支架），但是只是模仿，从图中可以看出学生并不知道三角形支架如何搭建，也没有想过怎样连接的问题。有的设计把材料组装成了一个正方体，空间观念很强，表达得也非常好。但是也没有想过怎样连接的问题。而且支架只设计了一层，一根塑料管是8厘米，一层不足以完成任务。两个设计同时存在的问题就是连接方法不清楚，只是考虑了搭支架没有考虑承重问题。

第三，相邻小组交换设计图，严格按照设计图纸制作支架。学生听到要求后都愣住了，但马上又高兴起来，他们认为其他小组一定能按照自己的设计制作出一个符合要求的支架。结果是，我们发现让学生很自信的设计到了其他小组同学手里后，其他同学并不知道怎样做。因为学生的设计只有自己能够看懂，其他人根本看不懂。

第四，汇报制作感受，体会设计图一定要让别人能够看懂。一是学生拿着其他组的设计图和自己制作的产品，主要反馈设计图看不懂问题，如果有些设计在设计图中不容易画出来，可以结合文字说明。二是很多同学对照设计图作了反思：比如图文结合可以使设计让别人看明白；设计应该让别人都能看懂；在制作的过程中应该按照设计图进行，不能修改设计图。如果实在需要修改的情况下，一定要在设计图上标出来等。三是分析，经过以上步骤，学生基本对设计图的重要性有了比较深刻的认识。

第五，举例说明，进一步理解设计的重要意义。教师提出一个生活中的问题：建筑工地上很多工人在搭建脚手架，也有很多工人在不同的位置上砌墙，这座大楼是这些工人设计的吗？还有人在拿着图纸进行指导，这些图纸是干什么用的？是谁设计的？一个学生介绍自己的爸爸是个工程师，他的工作就是拿着图纸告诉工人在什么地方怎样施工，这些图纸也不是爸爸设计的，而是设计师设计的，同学的爸爸只是在拿着设计师的图纸指导工人施工。而且在施工的过程中必须严格按照图纸进行。

这时教师介绍学校教学楼的设计施工过程，因为这个建筑离学生的生活太近了，他们也想知道这栋教学楼是怎么来的。

总结：我们现在的任务就是完成一个设计，交给施工方按照图纸进行施工，就像同学们说的，一定要让别人能够看懂我们的设计图纸。到现在为止，学生真正明白了一个设计的重要意义，不光设计要合理，还要让人能够看懂并照图施工。

第六，模拟搭建完善设计。前面活动中学生的设计图是失败的，学生制作的支架也不成功，这个环节中没有让学生直接修改设计图，而是先让学生在讨论中完成一个支架的搭建，让他们对0.2米高承重支架有一个正确地认识。学生经过反复地尝试，终于搭建出了满足要求的支架，并发现在正方体的每一个面上加上一个斜杠，把正方形变成两个三角形，这个支架就更稳定，能够承受比较重的物体。这时再让学生完成自己的设计图，要求把这个设计给邻班的同学，邻班同学基本都能够按照设计图纸制作出一个能够承重的支架。这次，学生就能够比较清晰地地表达自己的设计意图了，图画描述不清的地方也能采用文字的方式来介绍了。

效果评价 一，本研究让学生明确了设计的意义，知道设计图一定要让别人能够看懂，自己在设计中可以采用画图和文字的形式，这样可以互相补充。二，本研究有效地避免学生在操作过程中随意修改设计、不按照设计施工的问题。三，本研究中，学生明确了设计者与施工者两个角色的不同。对未来学生进入社会快速适应角色提供了准备。

本研究应该注意的一些问题

值得一提的是，“角色互换法”最好在中年级使用。这样的优势在于：学生在低年级开始接触到通过画图或者图配简单文字的形式来表达自己的想法；到了中年级，学生已经具备了一定的设计能力，能够画比较完整的设计图；高年级之后，学生就会根据设计的特点尝试用比较规范的方法进行设计。

（作者单位：北京教育科学研究院通州区第一实验小学杨庄校区）