STEM教育理念下通用技術(shù)項(xiàng)目教學(xué)實(shí)踐初探

陳穎瀅

摘 要：本文以STEM教育理論為指導(dǎo)，結(jié)合通用技術(shù)項(xiàng)目教學(xué)中出現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)項(xiàng)目實(shí)踐執(zhí)行過(guò)程進(jìn)行探索，旨在提高學(xué)生學(xué)習(xí)參與度，強(qiáng)調(diào)學(xué)科之間的相互融合，在實(shí)現(xiàn)本學(xué)科教學(xué)目標(biāo)的同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)。

關(guān)鍵詞：通用技術(shù)；STEM教育；項(xiàng)目教學(xué)；教學(xué)案例

進(jìn)入21世紀(jì)，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)成為推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的助推力，發(fā)達(dá)國(guó)家很早就開(kāi)始注重技術(shù)領(lǐng)域的普及教育問(wèn)題，我國(guó)也緊隨時(shí)代的需求在高中的課程結(jié)構(gòu)中開(kāi)設(shè)了通用技術(shù)課程。這個(gè)學(xué)科誕生至今十余年時(shí)間，一線的教師和教育學(xué)者都在不斷地探索適合國(guó)情的教學(xué)模式。隨著STEM教育理念在我國(guó)的不斷滲入，STEM教育對(duì)人才培養(yǎng)的目的與通用技術(shù)的教學(xué)目標(biāo)不謀而合，筆者借鑒STEM教育理念，對(duì)通用技術(shù)項(xiàng)目教學(xué)進(jìn)行初步的探索與實(shí)踐。

1 STEM教育概述

“STEM”是科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)四門學(xué)科的英文名稱簡(jiǎn)稱。STEM教育起源于美國(guó)的高等教育領(lǐng)域，并不斷向中小學(xué)教育延伸。它的最早初衷是為了解決美國(guó)創(chuàng)新人才的短缺問(wèn)題，將各學(xué)科知識(shí)有機(jī)整合在一起，從而使學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力得到更好地開(kāi)發(fā)和提升。近年來(lái)，STEM教育在中國(guó)也是蓬勃的發(fā)展，它要求以整合的方式使學(xué)科知識(shí)相互聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生在面對(duì)真實(shí)世界問(wèn)題時(shí)能夠靈活地選擇知識(shí)并應(yīng)用。在近年的教育研究中， STEM 教育逐漸顯現(xiàn)出幾個(gè)新的核心特征，比如體驗(yàn)性、情境性、協(xié)作性等等 [1 ] 。STEM教育不是將重點(diǎn)放在某個(gè)特定學(xué)科的教育上，而是通過(guò)科學(xué)、技術(shù)、工程或數(shù)學(xué)等多學(xué)科相互關(guān)聯(lián)知識(shí)解決實(shí)際生活中有一定挑戰(zhàn)性、趣味性并貼近學(xué)習(xí)者生活的問(wèn)題，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)過(guò)程的體驗(yàn)感，關(guān)注學(xué)習(xí)者之間的協(xié)作精神。

2 STEM教育對(duì)通用技術(shù)項(xiàng)目教學(xué)的啟發(fā)

研究者根據(jù)調(diào)研統(tǒng)計(jì)，在世界范圍內(nèi)社會(huì)分工中實(shí)際從事技術(shù)與工程方面的人數(shù)比例遠(yuǎn)高于從事科學(xué)和數(shù)學(xué)工作的人數(shù)，所以STEM教育側(cè)重關(guān)注技術(shù)與工程的教育。但是在我國(guó)中學(xué)課程體系中，科學(xué)和數(shù)學(xué)的教育占比重很高，而技術(shù)和工程的教育占比重非常低，不被人們看好。這一反差的教育現(xiàn)象提示我們?cè)谥匾昐TEM教育的過(guò)程中，應(yīng)該注重增強(qiáng)技術(shù)教育與工程教育的比重，探索一條適合我國(guó)的STEM教育路線。

當(dāng)前有關(guān)技術(shù)與工程的教育主要是通過(guò)技術(shù)課程來(lái)實(shí)現(xiàn)。通用技術(shù)課程是我國(guó)中學(xué)課程體系中為數(shù)不多的技術(shù)課程之一。該課程的教學(xué)目標(biāo)是提高學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)，注重多學(xué)科知識(shí)的綜合，運(yùn)用設(shè)計(jì)思想解決實(shí)際問(wèn)題。通用技術(shù)分為必修和選修模塊。必修模塊關(guān)注的是技術(shù)設(shè)計(jì)的原理與方法，主要是對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的學(xué)習(xí)，結(jié)合結(jié)構(gòu)、流程、系統(tǒng)和控制等基本理論的理解和運(yùn)用，來(lái)解決生活中的實(shí)際問(wèn)題。選修模塊主要是培養(yǎng)學(xué)生在現(xiàn)實(shí)生活中不同領(lǐng)域技術(shù)方法的選擇和使用。從上述中不難看出，通用技術(shù)課程的目標(biāo)與STEM教育的目標(biāo)有許多相似之處，例如問(wèn)題的提出，信息的搜集和整理，技術(shù)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，都是技術(shù)與工程教育實(shí)現(xiàn)的有效手段。

2.1 通用技術(shù)項(xiàng)目教學(xué)實(shí)踐的含義

從國(guó)外的STEM教育來(lái)看，STEM的實(shí)踐被大多數(shù)學(xué)生所接受，特別是在實(shí)際動(dòng)手操作方面，被認(rèn)為是有趣的和值得投入精力的。校園中基于問(wèn)題探究的教育教學(xué)環(huán)境，有利于STEM教育的開(kāi)展，由此學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、協(xié)同能力和人際交互能力相對(duì)更好，這也是多數(shù)學(xué)校整合STEM理念比較典型的做法 [2 ]。STEM教育的體驗(yàn)性特征對(duì)于指導(dǎo)通用技術(shù)教學(xué)有著積極作用，它鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)踐的過(guò)程中參與、體驗(yàn)并獲得知識(shí)。這一類知識(shí)的獲得往往蘊(yùn)含在某個(gè)項(xiàng)目問(wèn)題解決過(guò)程中，對(duì)于某個(gè)項(xiàng)目問(wèn)題的研究，任務(wù)驅(qū)動(dòng)性強(qiáng)，可以打破學(xué)科體系使學(xué)生主動(dòng)參與，通過(guò)項(xiàng)目的實(shí)踐教學(xué)鞏固知識(shí)點(diǎn)，適合于當(dāng)前通用技術(shù)的教學(xué) [3 ]。

2.2 通用技術(shù)教學(xué)實(shí)踐存在的問(wèn)題

2.2.1 只關(guān)注作品的制作而忽略理論的系統(tǒng)學(xué)習(xí)

不少教師在項(xiàng)目實(shí)踐的過(guò)程中把課程重點(diǎn)放在作品的制作上，在較難知識(shí)點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)教師直接布置與知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的動(dòng)手實(shí)踐任務(wù)，要求學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間上交作品，就算是一個(gè)項(xiàng)目教學(xué)的完結(jié)。對(duì)于整個(gè)過(guò)程中理論知識(shí)的滲入，學(xué)生對(duì)這些理論知識(shí)的運(yùn)用情況并未深入了解，作品完成之后，作品本身確實(shí)可以給學(xué)生帶來(lái)了一定程度的成就感，但是究其課程內(nèi)的收獲或者作品背后承載的知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生往往容易遺忘，回憶這門課程感覺(jué)就是一門制作課程，這與通用技術(shù)課程的教學(xué)目標(biāo)是背道而馳的。

2.2.2 評(píng)價(jià)的方式單一

一個(gè)作品的完成并不是整個(gè)項(xiàng)目教學(xué)的終結(jié)，還有一個(gè)必不可少的評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)。在實(shí)踐教學(xué)中，不少老師對(duì)于評(píng)價(jià)這個(gè)環(huán)節(jié)重視度不夠，評(píng)價(jià)主要靠教師主觀的判斷。如果教師對(duì)學(xué)生們的整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程不了解，相似的兩個(gè)作品，給出的評(píng)價(jià)差不多，但是事實(shí)上學(xué)生付出的努力程度可能是有差別的。另外，STEM教育理念側(cè)重對(duì)學(xué)生實(shí)際解決問(wèn)題的能力培養(yǎng)和提高，單一的教師評(píng)價(jià)和結(jié)果評(píng)價(jià)是很難服務(wù)于教學(xué)，評(píng)價(jià)的過(guò)程應(yīng)該改變傳統(tǒng)單一的方式，強(qiáng)調(diào)多元評(píng)價(jià)主體和角度，比如學(xué)生自評(píng)、互評(píng)和教師評(píng)價(jià)相結(jié)合，過(guò)程性評(píng)價(jià)與總結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合的評(píng)價(jià)方式。評(píng)價(jià)方式的單一會(huì)挫傷學(xué)生的積極性。

3 通用技術(shù)項(xiàng)目教學(xué)執(zhí)行案例

基于上述理論實(shí)踐的指導(dǎo)和存在問(wèn)題的研究，筆者選擇“手提式旋轉(zhuǎn)花燈”作為項(xiàng)目載體，簡(jiǎn)要介紹通用技術(shù)項(xiàng)目教學(xué)實(shí)踐的設(shè)計(jì)執(zhí)行過(guò)程。

3.1 教學(xué)分析及項(xiàng)目的選擇

此項(xiàng)目涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，既可以加深學(xué)生對(duì)《技術(shù)與設(shè)計(jì)1》中設(shè)計(jì)一般過(guò)程的了解和運(yùn)用，又承載《技術(shù)與設(shè)計(jì)2》中抽象的工程類知識(shí)，正符合STEM教育理念中對(duì)學(xué)生多維度思想的培養(yǎng)，并且具有一定的挑戰(zhàn)性和趣味性，符合學(xué)生的認(rèn)知水平，在實(shí)踐中較容易探究出不同的解決方案，讓學(xué)生充分體驗(yàn)設(shè)計(jì)的成功和喜悅，更貼近學(xué)生的生活，并且材料收集和加工處理難度相對(duì)較低，不需要專門的設(shè)備支持，可以方便地在普通教室進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)踐，更有利于項(xiàng)目的開(kāi)展和實(shí)施。教學(xué)可以安排在《技術(shù)與設(shè)計(jì)2》第一章第三節(jié)《簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)》中進(jìn)行，并打破后續(xù)章節(jié)的順序，將后續(xù)知識(shí)點(diǎn)融入此項(xiàng)目中。

3.2 學(xué)習(xí)任務(wù)要求

在項(xiàng)目教學(xué)的開(kāi)始，教師首先要表達(dá)明確的項(xiàng)目要求，并且讓學(xué)生知曉整個(gè)項(xiàng)目的要求、各階段小任務(wù)完成時(shí)限。四到五名學(xué)生為一項(xiàng)目小組，手提式旋轉(zhuǎn)花燈的設(shè)計(jì)要求為：花燈主體框架材料、點(diǎn)亮方式及旋轉(zhuǎn)控制方式自行選擇，長(zhǎng)寬不小于120mm，高度不小于150mm，可旋轉(zhuǎn)，成本不高于20元。

3.3 教學(xué)實(shí)施過(guò)程

3.3.1 學(xué)習(xí)支架搭建

在整個(gè)項(xiàng)目中，教師不僅僅是一個(gè)旁觀者，應(yīng)該保持對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的控制，管理和幫助。由于此項(xiàng)目時(shí)間周期較長(zhǎng)，涉及的知識(shí)點(diǎn)眾多，學(xué)生在小組學(xué)習(xí)中易出現(xiàn)學(xué)習(xí)行為和學(xué)習(xí)目標(biāo)的偏離，因此教師要在各個(gè)階段時(shí)限內(nèi)嚴(yán)格把控，設(shè)定每個(gè)階段的小目標(biāo)，及時(shí)通過(guò)各種方式了解所有小組學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，對(duì)于學(xué)生出現(xiàn)的不同問(wèn)題給予適當(dāng)?shù)胤答伜蛶椭诿總€(gè)階段給出相應(yīng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)并加以指導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)。對(duì)于評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生共同參與制定，而不是教師直接給出。師生共同的制定下，評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)可以更符合學(xué)生的能力水平，學(xué)生也更容易接受并按照此標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行來(lái)約束自己的行為和檢驗(yàn)自己的收獲。在每個(gè)階段結(jié)束時(shí)，可以安排學(xué)生進(jìn)行小結(jié)匯報(bào)，也就是過(guò)程性評(píng)價(jià)。例如在方案實(shí)現(xiàn)的中期，可以小組派代表給全體學(xué)生匯報(bào)本階段小組的進(jìn)展和成果，任務(wù)分配的情況，制作的流程，遇到了哪些問(wèn)題等等，學(xué)生在此過(guò)程中可以了解其他小組的學(xué)習(xí)情況，發(fā)揮學(xué)生之間的相互監(jiān)督，相互鼓勵(lì)的作用，教師也可以借此更全面掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，及時(shí)調(diào)整教學(xué)的進(jìn)度。

3.3.2 原理模型引入

旋轉(zhuǎn)的方式和結(jié)構(gòu)是本項(xiàng)目的重點(diǎn)和難點(diǎn)。由于現(xiàn)在多數(shù)學(xué)生缺乏生活經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐能力，教師在項(xiàng)目初期為避免學(xué)生畏難情緒出現(xiàn)，教師可以通過(guò)傳統(tǒng)跑馬燈的模型展示引起學(xué)生興趣，并引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察。這是一種較為簡(jiǎn)單的旋轉(zhuǎn)控制方式，原理主要是通過(guò)依靠加熱空氣，造成氣流，并以氣流推動(dòng)輪軸旋轉(zhuǎn)。STEM教育強(qiáng)調(diào)的就是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和解決問(wèn)題的能力。因此在項(xiàng)目初期，教師必須采用引導(dǎo)、觀察、分析、探究的教學(xué)形式，讓學(xué)生通過(guò)觀察模型結(jié)構(gòu)以及旋轉(zhuǎn)動(dòng)力方式，回顧以往學(xué)習(xí)的物理知識(shí)原理，思考它是如何在此模型上應(yīng)用，同時(shí)，將《結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)》章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)融入其中。模型的展示不僅可以吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且對(duì)學(xué)生主動(dòng)思考、積極探究有一定的意義。

3.3.3 搜集信息

在原理模型展示之后，教師應(yīng)該提示學(xué)生花燈旋轉(zhuǎn)的方式是多種多樣的，可以利用思維導(dǎo)圖進(jìn)行引導(dǎo)，鼓勵(lì)學(xué)生分工合作，盡可能全面的搜集相關(guān)信息。信息的來(lái)源可以是圖書館書面資料、網(wǎng)絡(luò)信息或者是手工藝人的走訪等等，所以該項(xiàng)工作適宜在課上討論出信息搜集的要點(diǎn)，課后再完成要點(diǎn)具體內(nèi)容的搜集工作。另外，由于傳統(tǒng)跑馬燈需要用蠟燭，所以教師在課堂上要特別強(qiáng)調(diào)安全的注意事項(xiàng)，鼓勵(lì)學(xué)生選擇有阻燃性能的材料并注意用火安全。

3.3.4 方案的構(gòu)思與實(shí)現(xiàn)

為了能夠按時(shí)完成項(xiàng)目的要求，小組學(xué)生之間必須充分發(fā)揮團(tuán)隊(duì)精神，對(duì)花燈主體結(jié)構(gòu)、樣式、旋轉(zhuǎn)部分的結(jié)構(gòu)以及各部件之間的有效連接和安全注意事項(xiàng)等問(wèn)題展開(kāi)設(shè)計(jì)分析和試驗(yàn)測(cè)試，對(duì)結(jié)構(gòu)方面的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)一步鞏固加深。另外，此項(xiàng)目是一個(gè)簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)模型，工程中較難理解的流程、系統(tǒng)和控制等的概念原理在學(xué)生方案呈現(xiàn)的過(guò)程中也不斷地進(jìn)行著實(shí)踐。

3.3.5 最終成果展示和評(píng)價(jià)

項(xiàng)目作品完成后，學(xué)生在主觀感情上都迫切地想了解其他小組的完成情況和本組的作品好壞，順應(yīng)學(xué)生的需求，便于學(xué)生之間的學(xué)習(xí)互助，可以進(jìn)行展示和評(píng)價(jià)，并組織每個(gè)小組推薦一名成員對(duì)本組的作品以及設(shè)計(jì)方

案進(jìn)行講解，然后學(xué)生們根據(jù)事先制定好的評(píng)價(jià)表對(duì)照本組和其他小組的作品分別進(jìn)行打分。獲得分?jǐn)?shù)并不是我們最終的目的，我們的最終目的是通過(guò)各小組的評(píng)價(jià)表，了解在制作中本小組有哪些不足和其它小組的優(yōu)點(diǎn)，并在評(píng)價(jià)交流中鞏固對(duì)知識(shí)的理解。

經(jīng)歷了這樣的項(xiàng)目教學(xué)實(shí)踐后，教師可以有效地將通用技術(shù)教材《技術(shù)與設(shè)計(jì)2》中的相關(guān)知識(shí)與學(xué)生的其他學(xué)科知識(shí)整合在一起，在STEM理念的指導(dǎo)下，取得了不錯(cuò)的教學(xué)效果。學(xué)生對(duì)知識(shí)的認(rèn)識(shí)更加清晰明了，在實(shí)踐運(yùn)用中不斷鞏固加深對(duì)知識(shí)的理解，并主動(dòng)內(nèi)化為自身的知識(shí)儲(chǔ)備；同時(shí)，學(xué)生動(dòng)手操作能力也相應(yīng)得到了鍛煉。因此，STEM教育理念下的項(xiàng)目教學(xué)實(shí)踐是對(duì)通用技術(shù)學(xué)科教學(xué)的開(kāi)展，是一個(gè)不錯(cuò)的新嘗試。