摘? 要? 以深度學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo)，將STEAM理念和學(xué)科核心素養(yǎng)進(jìn)行融合，從而對(duì)高中通用技術(shù)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)從碎片化課時(shí)到結(jié)構(gòu)化單元的轉(zhuǎn)變。在此基礎(chǔ)上開發(fā)單元化項(xiàng)目教學(xué)課程，并且以“防疫密閉空間消毒裝置的制作”為例進(jìn)行實(shí)踐，培養(yǎng)真實(shí)情境下學(xué)生利用技術(shù)解決實(shí)際問題的能力，以期為通用技術(shù)教學(xué)提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞? STEAM；高中通用技術(shù)；核心素養(yǎng)；項(xiàng)目教學(xué)

中圖分類號(hào)：G633.93? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2022）17-0079-03

0? 引言

高中通用技術(shù)是一門基于實(shí)踐、注重創(chuàng)造的課程，但是實(shí)踐并不是單一的動(dòng)手操作，因此，新課程改革凝練出通用技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)，倡導(dǎo)結(jié)合真實(shí)情境開展有挑戰(zhàn)性的技術(shù)體驗(yàn)活動(dòng)。這種教學(xué)方式體現(xiàn)的是以學(xué)生為中心的思想，注重對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)的提升，注重對(duì)利用技術(shù)解決實(shí)際問題能力的培養(yǎng)。這與應(yīng)用跨學(xué)科知識(shí)動(dòng)手解決現(xiàn)實(shí)問題，從而培養(yǎng)學(xué)生工程思維能力及科學(xué)研究精神的STEAM教育理念不謀而合。因此，如何實(shí)現(xiàn)STEAM理念與通用技術(shù)核心素養(yǎng)有機(jī)結(jié)合，成為目前通用技術(shù)學(xué)科領(lǐng)域值得探索的課題[1]。

1? 研究背景

1.1? 時(shí)代背景

新冠肺炎（COVID-19）疫情在2020年初突然暴發(fā)，隨后以迅雷不及掩耳之勢(shì)肆虐全球。本次新冠疫情具有傳播速度快、傳染范圍廣、防疫難度大的特點(diǎn)，因此給我國乃至全世界帶來巨大的損失。雖然當(dāng)前我國疫情防控轉(zhuǎn)向常態(tài)化，學(xué)校復(fù)學(xué)復(fù)課步入正軌，企業(yè)復(fù)工復(fù)產(chǎn)有序進(jìn)行，然而新冠病毒并沒有徹底消失，尤其是在人員聚集區(qū)域，一旦防疫措施沒有落實(shí)到位，疫情仍會(huì)暴發(fā)。因此，如何快速有效地進(jìn)行疫情防控成為當(dāng)下亟待解決的問題，這也給通用技術(shù)項(xiàng)目教學(xué)選題提供了思路。

1.2? 課程背景

本輪新課改提出通用技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)包括技術(shù)意識(shí)、工程思維、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、圖樣表達(dá)、物化能力五大素養(yǎng)，倡導(dǎo)學(xué)生結(jié)合真實(shí)情境進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)[2]。同時(shí)，為了便于學(xué)生立足核心素養(yǎng)建立新舊知識(shí)之間的關(guān)聯(lián)，新課程提倡將碎片化的課時(shí)重構(gòu)為結(jié)構(gòu)化的單元。重構(gòu)后的單元并不是知識(shí)點(diǎn)的簡單整合或章節(jié)的合并，而是聚焦學(xué)科大概念以項(xiàng)目作為主線基于問題解決的學(xué)習(xí)單元[3]。這與STEAM基于真實(shí)情境綜合運(yùn)用跨學(xué)科知識(shí)動(dòng)手解決實(shí)際問題的教育理念有諸多相通之處，從而為STEAM理念下的通用技術(shù)單元化項(xiàng)目教學(xué)研究創(chuàng)造了條件。

1.3? 技術(shù)背景

隨著開源硬件、3D打印、激光切割、圖形化編程這些技術(shù)的出現(xiàn)，大大降低了原來復(fù)雜專業(yè)技術(shù)的入門門檻。尤其是以Arduino為代表的開源硬件誕生后，給廣大中小學(xué)生提供了開源可擴(kuò)展的硬件開發(fā)平臺(tái)，學(xué)生無須具備專業(yè)的軟硬件知識(shí)也可以輕松地利用技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)作[4]。教師也可以結(jié)合項(xiàng)目將創(chuàng)意設(shè)計(jì)貫穿在教學(xué)過程中，讓學(xué)生明白新興科學(xué)技術(shù)為創(chuàng)意實(shí)現(xiàn)提供了支撐，鼓勵(lì)學(xué)生利用開源硬件、3D打印、激光切割、圖形化編程這些技術(shù)將自己的創(chuàng)意變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，從而為STEAM理念下的通用技術(shù)單元化項(xiàng)目教學(xué)開展創(chuàng)造條件[5]。

2? 項(xiàng)目設(shè)計(jì)

高中通用技術(shù)必修部分由“技術(shù)與設(shè)計(jì)1”和“技術(shù)與設(shè)計(jì)2”兩個(gè)模塊構(gòu)成，兩個(gè)必修模塊的編排內(nèi)容呈現(xiàn)出遞進(jìn)關(guān)系，“技術(shù)與設(shè)計(jì)1”為“技術(shù)與設(shè)計(jì)2”的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)?！凹夹g(shù)與設(shè)計(jì)1”比較注重基礎(chǔ)性的技術(shù)設(shè)計(jì)，旨在讓學(xué)生體驗(yàn)一般技術(shù)設(shè)計(jì)過程，從而掌握技術(shù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)及基本技能?！凹夹g(shù)與設(shè)計(jì)2”則側(cè)重專題性的技術(shù)設(shè)計(jì)，通過結(jié)構(gòu)、流程、系統(tǒng)、控制這四個(gè)主題學(xué)習(xí)單元，旨在讓學(xué)生從專業(yè)角度利用技術(shù)原理來分析解決問題[3]。尤其是控制主題學(xué)習(xí)單元又綜合運(yùn)用“技術(shù)與設(shè)計(jì)2”前三個(gè)單元的知識(shí)，如果選取“設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)”開展單元化項(xiàng)目教學(xué)，學(xué)生可以利用控制主題單元的技術(shù)理論作為指導(dǎo)，而且可以應(yīng)用“技術(shù)與設(shè)計(jì)1”所學(xué)的基本技能進(jìn)行實(shí)踐，從而通過單元化項(xiàng)目有效地將通用技術(shù)知識(shí)串聯(lián)起來。綜合考慮新課改深度學(xué)習(xí)基于真實(shí)情境的理念，以及新冠肺炎疫情防控轉(zhuǎn)向常態(tài)化的時(shí)代背景，設(shè)計(jì)一個(gè)防疫消毒控制系統(tǒng)是不錯(cuò)的項(xiàng)目主題。

3? 項(xiàng)目實(shí)施

3.1? 發(fā)現(xiàn)與明確問題

利用生活中的實(shí)際案例結(jié)合圖片、視頻等多媒體資源創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生觀察新冠疫情防控常態(tài)化下醫(yī)護(hù)人員對(duì)公共區(qū)域消毒的過程，并且提問：現(xiàn)有人工定時(shí)消毒的方式是否也適用于快遞取件箱及超市儲(chǔ)物柜等密閉空間？在學(xué)生思考分析問題的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出挑戰(zhàn)性的任務(wù)：如何有效對(duì)快遞自助取件箱等密閉空間進(jìn)行消毒？進(jìn)而確定本次項(xiàng)目式教學(xué)的主題：設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)密閉空間自動(dòng)控制消毒裝置。

3.2? 制訂設(shè)計(jì)方案

制訂設(shè)計(jì)方案的關(guān)鍵在于構(gòu)思，而構(gòu)思的關(guān)鍵又在于能否科學(xué)設(shè)計(jì)分析并恰當(dāng)運(yùn)用構(gòu)思方法。一個(gè)完整的構(gòu)思過程不僅是分析、構(gòu)思、權(quán)衡、比較、優(yōu)化等思維活動(dòng)交互輝映的過程，也是學(xué)生批判性想象、創(chuàng)造性思維等能力不斷發(fā)展提升的過程[6]。在這個(gè)過程中，教師引導(dǎo)學(xué)生分組進(jìn)行協(xié)作探究，保持中立的態(tài)度與各組互動(dòng)交流，鼓勵(lì)學(xué)生基于創(chuàng)客教室提供的Arduino單片機(jī)（圖1）、光敏電阻、按壓式噴霧消毒液、電池、舵機(jī)以及3D打印機(jī)等器材進(jìn)行大膽構(gòu)思，并用設(shè)計(jì)草圖將本小組的設(shè)計(jì)方案繪制出來。

3.3? 制作模型或原型

在消毒裝置的設(shè)計(jì)方案基本形成以后，可通過制作模型或者原型來檢驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)、造型及零部件之間的裝配關(guān)系。同時(shí)，依托模型可以真實(shí)觀察和推敲消毒裝置的立體形態(tài)，以便對(duì)其進(jìn)行更進(jìn)一步的完善和修改[6]。在這個(gè)過程中，各小組內(nèi)部成員之間分工協(xié)作，利用創(chuàng)客教室電腦提供的3D One、SolidWorks、AutoCAD等建模軟件進(jìn)行模型的構(gòu)建。建模過程需要注意模型材料的選取以及工藝標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定，同時(shí)模型內(nèi)部空間要規(guī)劃合理，以便放置單片機(jī)、電池等元器件。模型設(shè)計(jì)完成之后即可通過3D打印機(jī)將其打印出來，如圖2所示。

3.4? 測(cè)試評(píng)估及優(yōu)化

在消毒裝置的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后，小組成員可以將各個(gè)模塊集成起來進(jìn)行測(cè)試，然后通過成員交流與評(píng)估來分析消毒裝置還存在的問題。對(duì)裝置的評(píng)估主要有兩個(gè)基本依據(jù)：

一是參考“技術(shù)與設(shè)計(jì)1”課本上七個(gè)設(shè)計(jì)的一般原則進(jìn)行評(píng)估，如裝置是否美觀、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用，是否符合道德、技術(shù)規(guī)范及可持續(xù)發(fā)展原則；

二是根據(jù)事先預(yù)期的模塊功能設(shè)計(jì)要求進(jìn)行評(píng)估（圖3），如光敏電阻閾值設(shè)置是否合理，舵機(jī)力度是否能扣動(dòng)噴霧消毒液按鈕。

通過對(duì)消毒裝置的測(cè)試和評(píng)估，可以分析作品當(dāng)前存在的缺點(diǎn)和不足，進(jìn)而有針對(duì)性地從外觀、材料、結(jié)構(gòu)、功能等方面對(duì)作品進(jìn)行優(yōu)化[6]。

3.5? 編寫產(chǎn)品說明書

產(chǎn)品說明書不僅是用戶選擇、使用產(chǎn)品的參考依據(jù)，而且可以幫助用戶了解產(chǎn)品的特性，從而幫助用戶安全、正確地使用產(chǎn)品。因此，當(dāng)消毒裝置成品設(shè)計(jì)完成后，小組成員還要協(xié)作完成說明書的撰寫。編寫消毒裝置說明書時(shí)，各組成員要充分考慮用戶需求，體現(xiàn)本組設(shè)計(jì)方案的特點(diǎn)，詳細(xì)說明消毒裝置的組裝方法、使用方法及日常保養(yǎng)維護(hù)需要注意的事項(xiàng)。尤其需要注明消毒裝置使用過程中可能出現(xiàn)的故障問題，并且附上可能的故障情形以及解決方法[6]。

3.6? 小組展示分享作品

交流分享是STEAM理念的重要組成部分，也是學(xué)生展示呈現(xiàn)自我勞動(dòng)成果的途徑，如圖4所示。交流分享不僅可以鼓勵(lì)學(xué)生在技術(shù)探索的道路上勇往直前，而且可以幫助學(xué)生將制作過程中所用知識(shí)串聯(lián)起來，并且在此基礎(chǔ)上構(gòu)建形成自己的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。各小組代表對(duì)本組消毒裝置作品進(jìn)行展示介紹，讓學(xué)生在鍛煉溝通表達(dá)能力的同時(shí)，也通過互相學(xué)習(xí)進(jìn)一步擴(kuò)展了技術(shù)思路，從而促進(jìn)通用技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

4? 結(jié)束語

本文立足于新課程改革的時(shí)代背景，基于STEAM理念和學(xué)科核心素養(yǎng)對(duì)通用技術(shù)單元化項(xiàng)目教學(xué)進(jìn)行研究，并結(jié)合“防疫密閉空間消毒裝置的制作”案例進(jìn)行實(shí)踐。依托項(xiàng)目教學(xué)有效對(duì)學(xué)科教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)從碎片化課時(shí)知識(shí)到結(jié)構(gòu)化單元知識(shí)的轉(zhuǎn)變，進(jìn)而幫助學(xué)生有效建立起前后知識(shí)之間的聯(lián)系。學(xué)生結(jié)合疫情防控中的實(shí)際問題，通過自主學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)，經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)與明確問題、制訂設(shè)計(jì)方案、制作模型或原型、測(cè)試評(píng)估及優(yōu)化、編寫產(chǎn)品說明書與小組展示分享作品的全過程，從而鍛煉培養(yǎng)未來發(fā)展所需的必備品格和關(guān)鍵能力。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙洋.面向通用技術(shù)核心素養(yǎng)的STEAM學(xué)習(xí)探析：以“花盆架的設(shè)計(jì)與制作”為例[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2021（22）：40-42.

[2] 教育部.普通高中通用技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2017.

[3] 顧建軍，吳鐵軍.普通高中通用技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）解讀[M].北京：高等教育出版社，2018.

[4] 王麗珠.實(shí)踐者視角下的校園創(chuàng)客教育生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建研究[D].長沙：湖南師范大學(xué)，2020.

[5] 楊淇善，韓德強(qiáng)，賈懋珅.基于開放式項(xiàng)目的開源硬件與編程課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2021（23）：156-159.

[6] 顧建軍.技術(shù)與設(shè)計(jì)1[M].南京：江蘇鳳凰教育出版社，2019.

*項(xiàng)目來源：福建省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2021年度課題“勞育背景下的通用技術(shù)單元化項(xiàng)目教學(xué)研究”（編號(hào)：FJJKZX21-406）；廈門市集美區(qū)教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2021年度課題“基于‘勞育的通用技術(shù)單元化項(xiàng)目教學(xué)研究”（編號(hào)：21111）。

作者：王君黛，福建省廈門第一中學(xué)，研究方向?yàn)榧夹g(shù)教育、移動(dòng)學(xué)習(xí)與教育云服務(wù)（361003）。