高中通用技術(shù)融合機(jī)器人案例的校本課程開發(fā)研究—以蘇教版《技術(shù)與設(shè)計(jì)(1和2)》為例

吳紅偉

☆課程改革與實(shí)踐教學(xué)☆

高中通用技術(shù)融合機(jī)器人案例的校本課程開發(fā)研究—以蘇教版《技術(shù)與設(shè)計(jì)(1和2)》為例

吳紅偉

結(jié)合國(guó)家教育指導(dǎo)計(jì)劃及本校師生資源的校本(School-base)教材的有效開發(fā)和利用，不僅能帶來(lái)更靈活的技術(shù)教學(xué)、更有效的師生互動(dòng)，還能充分調(diào)動(dòng)本校師生的活力，真正使通用技術(shù)教學(xué)邁向新課程倡導(dǎo)的“培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)素養(yǎng)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)精神”。緊扣這一精神，筆者于2010年9月參加了全國(guó)通用技術(shù)教學(xué)年會(huì)，聽(tīng)取了國(guó)內(nèi)外通用技術(shù)學(xué)科專家對(duì)韓國(guó)、日本、中國(guó)香港和內(nèi)地開展的通用技術(shù)學(xué)科的情況介紹，進(jìn)一步領(lǐng)會(huì)了高中通用技術(shù)教學(xué)的總體指向—技術(shù)為主、設(shè)計(jì)為輔，這或許也是我國(guó)通用技術(shù)學(xué)科教材《技術(shù)與設(shè)計(jì)》書名的內(nèi)涵(即技術(shù)在前，設(shè)計(jì)在后)。

可是，縱觀我國(guó)通用技術(shù)新課程近幾年的教學(xué)實(shí)施，課程體系以一必修帶多選修，其中必修課目技術(shù)與設(shè)計(jì)1和技術(shù)與設(shè)計(jì)2以理論為主，并有省級(jí)理論會(huì)考為保障；選修課目簡(jiǎn)易機(jī)器人等以實(shí)踐與理論相結(jié)合為綱，但是在多數(shù)學(xué)校形同擺設(shè)。如浙江省舟山市無(wú)一所高中開設(shè)通用技術(shù)的選修課程(省內(nèi)總體情況類似)?，F(xiàn)實(shí)中，通用技術(shù)課程“技術(shù)味”嚴(yán)重“被淡化”！為了改變這一現(xiàn)狀，筆者立足本校實(shí)際，立足本地資源，以“生活化”和“技術(shù)化”為目標(biāo)，從校本教材建設(shè)(理論)、實(shí)踐項(xiàng)目制定(實(shí)踐)和綜合能力測(cè)評(píng)(評(píng)價(jià))3個(gè)角度對(duì)技術(shù)與設(shè)計(jì)1和技術(shù)與設(shè)計(jì)2必修課程融合機(jī)器人教學(xué)案例進(jìn)行了探索，以期盡量在不增加學(xué)生學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān)的情況下讓學(xué)生“學(xué)有所練”。

以下是筆者對(duì)通用技術(shù)校本課程開發(fā)的“理論、實(shí)踐和評(píng)價(jià)”六字原則的闡述，其中理論是先導(dǎo)，實(shí)踐是后勤，評(píng)價(jià)是檢驗(yàn)，這3個(gè)環(huán)節(jié)缺一不可，互相聯(lián)系，互相制約。

一、以教材為骨架，以機(jī)器人為內(nèi)核，編寫理論型的通用技術(shù)校本教材

綜合通用技術(shù)必修課程技術(shù)與設(shè)計(jì)(1和2)的目錄架構(gòu)，筆者嘗試對(duì)教材進(jìn)行二次開發(fā)。其中在教材《技術(shù)與設(shè)計(jì)1》主要融入“簡(jiǎn)易機(jī)器人”理論與實(shí)踐案例(如圖1所示)，《技術(shù)與設(shè)計(jì)2》主要融入“AS-MII智能機(jī)器人”改裝與操控案例(如圖2所示)。

圖1 簡(jiǎn)易機(jī)器人走分競(jìng)技現(xiàn)場(chǎng)融合的原則如下：

圖2 AS-MII智能機(jī)器人

在嚴(yán)格參照國(guó)家課程標(biāo)準(zhǔn)和省定教材的基礎(chǔ)上，保留主要的理論條目，替換教材的案例為機(jī)器人相關(guān)知識(shí)。即從機(jī)器人理論入手，引入動(dòng)手制作型的簡(jiǎn)易機(jī)器人和競(jìng)技操作調(diào)試型的智能機(jī)器人，以便學(xué)生在“技術(shù)與設(shè)計(jì)”理念的指導(dǎo)下動(dòng)手制作、動(dòng)手操作，充分體現(xiàn)通用技術(shù)學(xué)科的內(nèi)涵，防止進(jìn)入傳統(tǒng)的理論教學(xué)誤區(qū)。

1.《技術(shù)與設(shè)計(jì)1》教材處理

《技術(shù)與設(shè)計(jì)1》共有8個(gè)章節(jié)，它們分別是：第一章《走進(jìn)技術(shù)世界》、第二章《技術(shù)世界中的設(shè)計(jì)》、第三章《設(shè)計(jì)過(guò)程原則及評(píng)價(jià)》、第四章《發(fā)現(xiàn)與明確問(wèn)題》、第五章《方案的構(gòu)思及其方法》、第六章《設(shè)計(jì)圖樣的繪制》、第七章《模型或原則的制作》和第八章《技術(shù)產(chǎn)品的使用和保養(yǎng)》。

通過(guò)3年的教學(xué)實(shí)踐，筆者對(duì)《技術(shù)與設(shè)計(jì)1》各章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，最終形成4個(gè)模塊，每個(gè)模塊都是后續(xù)模塊的前奏，它們互相支持，形成一條完整的學(xué)習(xí)鏈。具體處理如下：

模塊一：技術(shù)世界與設(shè)計(jì)

第一和第二章壓縮成“技術(shù)世界與設(shè)計(jì)”，還融合了部分設(shè)計(jì)的理論在里面。該模塊用“機(jī)器人的發(fā)展史”“機(jī)器人應(yīng)用與開發(fā)”等內(nèi)容替代了原來(lái)的《走進(jìn)技術(shù)世界》《技術(shù)世界中的設(shè)計(jì)》兩章內(nèi)容。

本模塊內(nèi)容的教學(xué)目標(biāo)主要是引導(dǎo)學(xué)生從機(jī)器人的世界初步認(rèn)識(shí)技術(shù)與設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)。

模塊二：設(shè)計(jì)的一般過(guò)程

第三章、第四章、第五章、第六章和第七章是設(shè)計(jì)一般過(guò)程的具體展開。原教材中把設(shè)計(jì)的一般過(guò)程分解成5個(gè)章節(jié)，內(nèi)容雖然連貫，但缺少實(shí)際操作案例，故可壓縮成“設(shè)計(jì)的一般過(guò)程”一個(gè)模塊，并分為5個(gè)小單元，分別是：發(fā)現(xiàn)與明確問(wèn)題、制定設(shè)計(jì)方案、制作模型或原型、測(cè)試評(píng)估與優(yōu)化和產(chǎn)品的使用和維護(hù)。該模塊以簡(jiǎn)易機(jī)器人的設(shè)計(jì)與競(jìng)技為主干內(nèi)容，配上電子技術(shù)的一般知識(shí)介紹與制作。在本模塊的教學(xué)實(shí)踐中，簡(jiǎn)易機(jī)器人的制作競(jìng)技環(huán)節(jié)及其設(shè)計(jì)圖樣的繪制非常重要，需要學(xué)生制作和調(diào)試簡(jiǎn)易機(jī)器人。通過(guò)制作和調(diào)試，還能培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題與解決問(wèn)題的實(shí)際能力，達(dá)到鍛煉動(dòng)手能力和理論結(jié)合實(shí)際的應(yīng)用能力的目的。

本模塊用簡(jiǎn)易機(jī)器人作為案例后，原來(lái)的教學(xué)內(nèi)容融入了充實(shí)的實(shí)踐操作，并且有了競(jìng)技環(huán)節(jié)，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與主動(dòng)性都得到了很大的提高。

模塊三：創(chuàng)新設(shè)計(jì)與研究性學(xué)習(xí)

為了凸顯技術(shù)設(shè)計(jì)中模型或原型制作的要求，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，我們?cè)谛１窘滩闹邪才帕诉@一模塊，本模塊是“模塊二”中“制作模型和原型”的深化與提高。

本模塊的教學(xué)目標(biāo)主要有：培養(yǎng)學(xué)生 “金工”“木工”等電子制作的技術(shù)能力。具體的學(xué)習(xí)案例有：

(1)要求學(xué)生制作一個(gè)簡(jiǎn)易機(jī)器人電路板，并進(jìn)行相應(yīng)的研究性學(xué)習(xí)資料的整理；

(2)要求學(xué)生制作一個(gè)“簡(jiǎn)易自動(dòng)曬鹽機(jī)”，并進(jìn)行“鹽的研究性學(xué)習(xí)”資料整理等。筆者希望通過(guò)對(duì)此類案例的學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的“制作欲”和“創(chuàng)新欲”。

模塊四：技術(shù)產(chǎn)品的使用和保養(yǎng)

本模塊內(nèi)容基本來(lái)源于原教材，但要強(qiáng)化學(xué)生識(shí)讀說(shuō)明書、產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)的能力，讓學(xué)生從校園中尋求具體的學(xué)習(xí)案例，結(jié)合家庭生活用具，形成一份個(gè)人學(xué)習(xí)報(bào)告。

本模塊的教學(xué)目標(biāo)主要有：培養(yǎng)學(xué)生評(píng)估產(chǎn)品綜合性能和用好說(shuō)明書的能力。

2.《技術(shù)與設(shè)計(jì)2》教材處理

《技術(shù)與設(shè)計(jì)2》共有4個(gè)章節(jié)，它們分別是：《結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)》《流程與設(shè)計(jì)》《系統(tǒng)與設(shè)計(jì)》《控制與設(shè)計(jì)》。

本書4個(gè)模塊獨(dú)立性強(qiáng)、內(nèi)容精練，所以校本教材的處理方向是在4個(gè)模塊中分別融入機(jī)器人的相關(guān)知識(shí)，重點(diǎn)是融入智能機(jī)器人案例。我校的智能機(jī)器人采用上?；锇锳S-MII型和杭州納英特機(jī)器人2種，結(jié)合原來(lái)的4個(gè)章節(jié)，形成了4個(gè)新的教學(xué)模塊。

模塊五：結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)

以近幾年中央電教館主辦的機(jī)器人競(jìng)賽為綱，對(duì)我校的智能機(jī)器人進(jìn)行改裝，并在改裝的過(guò)程中學(xué)習(xí)常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的知識(shí)。

模塊六：流程與設(shè)計(jì)

本模擬教學(xué)內(nèi)容主要融合“智能機(jī)器人”的程序設(shè)計(jì)，用“流程式”的程序模塊來(lái)完成相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容。

模塊七：系統(tǒng)與設(shè)計(jì)

本模塊教學(xué)內(nèi)容與模塊六承前啟后，關(guān)聯(lián)性強(qiáng)。在完成模塊六教學(xué)后，我們把課堂教學(xué)搬到智能機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室，通過(guò)教學(xué)比賽來(lái)調(diào)整相應(yīng)的設(shè)計(jì)與系統(tǒng)分析。

模塊八：控制與設(shè)計(jì)

本模塊教學(xué)類似模塊七，但在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中會(huì)引入大量傳感器教學(xué)，充分提升控制系統(tǒng)的技術(shù)內(nèi)涵。

二、以“六維度”為綱領(lǐng)，建立實(shí)踐型的通用技術(shù)校本教材實(shí)踐項(xiàng)目

使用校本教材的目的是輔助國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)教材，更加有效地培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)設(shè)計(jì)能力。目前，國(guó)內(nèi)各省通用技術(shù)科目的評(píng)價(jià)方式只有“理論會(huì)考”一種，該方式對(duì)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力的評(píng)價(jià)效度較低。為了充分體現(xiàn)通用技術(shù)課程的“技術(shù)味”，并結(jié)合校本教材的機(jī)器人內(nèi)容，我們可以根據(jù)通用技術(shù)實(shí)踐項(xiàng)目的“六維度”指標(biāo)，挑選4個(gè)必做實(shí)踐項(xiàng)目，作為校本教材的有力補(bǔ)充。所謂的“六維度”，即價(jià)格維度、時(shí)間維度、評(píng)價(jià)維度、生活維度、理論維度和發(fā)展維度。用“六維度”評(píng)價(jià)指標(biāo)設(shè)計(jì)的通用技術(shù)實(shí)踐項(xiàng)目具有較高的經(jīng)濟(jì)性、可操作性、可評(píng)價(jià)性。

表1 根據(jù)“六維度”指標(biāo)挑選的6個(gè)校本教材專項(xiàng)實(shí)踐項(xiàng)目

從上述6個(gè)項(xiàng)目可以看出：我校校本教材選擇的實(shí)踐操作項(xiàng)目遵循“六維度”指標(biāo)：6個(gè)項(xiàng)目趣味性強(qiáng)、可操作性好、可評(píng)價(jià)性佳，器材可重復(fù)使用，學(xué)生費(fèi)用投入低。

三、以“三化標(biāo)準(zhǔn)”為標(biāo)桿，制訂通用技術(shù)校本教材的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

目前，浙江省通用技術(shù)學(xué)科評(píng)價(jià)方式主要有兩種：省通用技術(shù)理論會(huì)考和省電子學(xué)籍管理系統(tǒng)通用技術(shù)綜合測(cè)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)，其中電子學(xué)籍管理系統(tǒng)通用技術(shù)綜合測(cè)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)如圖3所示：

圖3 浙江省電子學(xué)籍管理系統(tǒng)通用技術(shù)綜合測(cè)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)

從歷年實(shí)際會(huì)考及圖中的綜合測(cè)評(píng)內(nèi)容中我們發(fā)現(xiàn)，上述兩種評(píng)價(jià)方式都比較理論化，技術(shù)味“被淡化”。為了體現(xiàn)通用技術(shù)的“技術(shù)”與“設(shè)計(jì)”中內(nèi)涵的“技術(shù)含量”，淡化傳統(tǒng)的“理論含量”，校本課程的評(píng)價(jià)方案制定可適當(dāng)考慮“三化標(biāo)準(zhǔn)”，即：技術(shù)評(píng)定等級(jí)化、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化、技術(shù)操作階段化。以“三化標(biāo)準(zhǔn)”制定相應(yīng)的通用技術(shù)實(shí)踐操作評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，有利于消除傳統(tǒng)評(píng)價(jià)“貌似精確、實(shí)則模糊”的分?jǐn)?shù)評(píng)價(jià)機(jī)制，有助于形成規(guī)范的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

1.技術(shù)評(píng)定等級(jí)化

通用技術(shù)實(shí)踐操作項(xiàng)目的考核適用“等級(jí)”評(píng)價(jià)機(jī)制。如學(xué)生在參加簡(jiǎn)易機(jī)器人制作及競(jìng)技比賽時(shí)，可以對(duì)完成作品的學(xué)生根據(jù)學(xué)生間的競(jìng)技成績(jī)進(jìn)行A，B，C，D，E五等量化，其中A，B，C，D，E的劃分比例可以按照每個(gè)學(xué)校的實(shí)際自行制定。如我校把參加該項(xiàng)目的學(xué)生按如下比例分配：A等30%，B等30%，C等20%，能完成作品并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)競(jìng)技的學(xué)生都為D等，不能完成作品的學(xué)生劃分為E等。這樣的評(píng)價(jià)方法有利于消除過(guò)多的人為因素。

在實(shí)際操作中，技術(shù)類科目的操作評(píng)價(jià)不適合單純的打分，如目前各省市區(qū)舉行的各類師生現(xiàn)場(chǎng)比賽，評(píng)委雖然會(huì)打出具體的分?jǐn)?shù)，但實(shí)際上各評(píng)委所給分?jǐn)?shù)的依據(jù)是自己“個(gè)人的喜好”和“個(gè)人主觀的評(píng)判”。

2.技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化

帶有指導(dǎo)意味的技術(shù)操作標(biāo)準(zhǔn)需要細(xì)節(jié)化、規(guī)范化。如在制定金工鉆孔工藝的操作規(guī)范時(shí)，我們需要對(duì)整個(gè)操作過(guò)程的各個(gè)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行細(xì)節(jié)量化，并制定相應(yīng)的規(guī)則。事實(shí)證明，在技術(shù)操作過(guò)程中，不按規(guī)范操作往往會(huì)引發(fā)各類安全事故，產(chǎn)品質(zhì)量也會(huì)出現(xiàn)較大的波動(dòng)。如2011年初韓國(guó)的動(dòng)車事故，原因只是檢修時(shí)未按規(guī)范擰緊某個(gè)部件中的螺絲。

另外，在智能機(jī)器人傳感器和各機(jī)械部件的選擇時(shí)，我們必須選用符合規(guī)范的各類標(biāo)準(zhǔn)元件，標(biāo)準(zhǔn)元件的選用有利于降低成本，加快師生的制作速度，方便后期調(diào)試和檢修等。

3.技術(shù)操作階段化

學(xué)生的技術(shù)操作有別于傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)工人，我們不能把評(píng)價(jià)產(chǎn)業(yè)工人的傳統(tǒng)方法直接應(yīng)用到學(xué)生身上。為了更容易、更真實(shí)地評(píng)價(jià)學(xué)生的技術(shù)水準(zhǔn)，我們可以把學(xué)生的操作過(guò)程進(jìn)行階段量化與評(píng)價(jià)。

如在制作簡(jiǎn)易機(jī)器人時(shí)，我們可以把整個(gè)過(guò)程分為4個(gè)評(píng)價(jià)階段：

(1)正確完成電子元件焊接，得到“成功”或“失敗”兩種評(píng)價(jià)結(jié)果；(2)正確組裝簡(jiǎn)易機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)，得到“成功”或“失敗”兩種評(píng)價(jià)結(jié)果；(3)完成“行走”功能，得到“成功”或“失敗”兩種評(píng)價(jià)結(jié)果；(4)進(jìn)行學(xué)生間的競(jìng)技比賽，按照比例劃定評(píng)價(jià)等級(jí)。

在實(shí)際評(píng)價(jià)中，只要學(xué)生完成前兩個(gè)階段就算完成教學(xué)任務(wù)，至少獲得“合格”或更高等級(jí)評(píng)價(jià)。

在整個(gè)校本教材的開發(fā)中，我們也可以參照“后福特主義”的“生產(chǎn)外部化、專業(yè)化和開放性”的教學(xué)原則，讓簡(jiǎn)易機(jī)器人調(diào)試、智能機(jī)器人編程等在課堂外進(jìn)行，以便充分體現(xiàn)學(xué)生的個(gè)體差異，充分利用豐富的校內(nèi)外資源，充分發(fā)揮實(shí)踐技術(shù)操作過(guò)程中的“小型化學(xué)生互幫組織”等。

[1] 吳紅偉.高中通用技術(shù)實(shí)踐項(xiàng)目的六維度指標(biāo)創(chuàng)設(shè)與應(yīng)用淺探[J].浙江教育信息報(bào),2010.

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2011-09-06

吳紅偉，碩士，中教高級(jí)，教研組組長(zhǎng)。

浙江省舟山市普陀中學(xué)。

本文系浙江省教育科學(xué)2011年度規(guī)劃研究課題“高中通用技術(shù)校本課程開發(fā)研究”(編號(hào)：SC347)研究成果。