◆浙江省嘉興市第一中學 潘路希

工程思維是通用技術(shù)學科的核心素養(yǎng)之一。本文以高中通用技術(shù)“控制及其設計”為大單元，以“節(jié)水控制系統(tǒng)的設計”為“大項目”，圍繞工程思維核心素養(yǎng)積極開展學歷案教學策略，幫助學生更好地提升工程思維素養(yǎng)。

一、情境導入

在學歷案教學的新課導入時，教師要盡可能為學生構(gòu)建真實的工程環(huán)境，為學生工程思維的培養(yǎng)提供良好的內(nèi)容要素。

在“控制及其設計”的教學過程中，我以“節(jié)水控制系統(tǒng)”為大項目，從制作盆栽自動澆水裝置入手，再以土壤濕度控制系統(tǒng)的搭建活動作為載體，最后以水池水位報警、控制為設計背景，對開環(huán)、閉環(huán)控制系統(tǒng)進行設計、制作，并模擬設計方案，鍛煉學生的系統(tǒng)分析、創(chuàng)造等能力。

二、任務引領(lǐng)

（一）循序漸進，分步到位

在任務引領(lǐng)的過程中，教師要將內(nèi)容細分為一個或多個具體任務，再將內(nèi)容巧妙地融入各個任務中。

在“控制系統(tǒng)的工作過程和方式”的教學中，我采用分步到位的方式，引入不同層次的學習任務，幫助學生熟悉開環(huán)、閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成和工作過程，了解控制器、執(zhí)行器等的作用，用方框圖表達控制系統(tǒng)的工作過程，引導學生嘗試優(yōu)化系統(tǒng)。

圖1 “土壤濕度控制系統(tǒng)”原理圖

（二）重視分析，提升思維

在“控制系統(tǒng)的工作過程”的教學過程中，針對給盆栽澆水的問題，引導學生通過分析提出解決方案，演示土壤濕度控制系統(tǒng)兩種模式下的功能，繪制系統(tǒng)框圖。引導學生進一步分析系統(tǒng)各部分間的相應作用，嘗試用方框圖表達控制系統(tǒng)的工作過程。最后，通過小組交流和評價，優(yōu)化控制系統(tǒng)的設計方案。

三、活動實施

（一）問題嵌入，鞏固加深

技術(shù)問題的發(fā)現(xiàn)、認識、解決是培養(yǎng)學生技術(shù)素養(yǎng)的關(guān)鍵。在教學中，我將工程問題以“問題串”的形式呈現(xiàn)，進一步引導學生分析與思考。

以“控制系統(tǒng)的設計與實施”教學中“問題串”的設計為例，在提出“如何設計水池水位控制系統(tǒng)”這一核心問題后，我采取“五問五思”模式，幫助學生理解，通過系統(tǒng)搭建活動鞏固認知。在質(zhì)疑反思與應用遷移中設置相關(guān)子問題，幫助學生在對比、優(yōu)化后進行知識的應用和遷移。

（二）創(chuàng)設選擇，強化能力

工程思維是以系統(tǒng)分析和比較權(quán)衡為核心的一種策劃性思想。教師應正確引導學生運用科學的方法對系統(tǒng)進行考察、分析、比較、實驗。

在“控制系統(tǒng)的設計與實施”教學中展示相關(guān)元器件，引導學生繪制連接圖再搭建，并在分組展示環(huán)節(jié)進一步優(yōu)化，小組成員據(jù)此評選出最佳設計小組。學生運用系統(tǒng)分析方法，針對某一技術(shù)領(lǐng)域的問題進行要素分析、方案構(gòu)思和比較權(quán)衡。

圖2 水位報警系統(tǒng)工作電路圖

四、評價反思

教師要有意識地引導學生形成優(yōu)化意識，促進其評估能力的發(fā)展。

在“控制系統(tǒng)的設計與實施”教學中，引導學生設計水位報警系統(tǒng)，再結(jié)合實際提出該系統(tǒng)的不足，對之前工程項目的成果進行評價。學生通過組內(nèi)評價、組間評價、教師評價的方式，找尋工程設計和成果中的不足。在經(jīng)歷多種設計解決方案、實施結(jié)果評估、完善設計方案的探究過程后，學生實現(xiàn)了思維的迭代。