高中通用技術課堂中的案例巧析

沈溢男

(福建省詔安一中 363500)

通用技術學科是一門以技術意識、工程思維、創(chuàng)新設計、圖樣表達、物化能力為核心素養(yǎng)的高中課程.以此為導向，我們倡導以學生為中心、實踐為核心的多樣化學習方式，注重創(chuàng)設與學生經(jīng)驗相聯(lián)系的學習情境，采取自主、合作、探究等學習方式.通用技術課程中的案例分析同樣應當體現(xiàn)技術學科特點.

一、結合案例，設計實踐小活動

蘇教版《技術與設計2》第一章第一節(jié)《常見結構的認識》以蒼耳子與尼龍搭扣為例，幫助學生理解“通過對自然界中結構的分析和研究，欲達到更好的教學效果，應給學生一次觀察體驗的機會.教學設計如下.

新課引入：上學期，同學們在實踐室完成了一些作品：木制相框、小木槌、孔明鎖.它們都是由若干部分搭配排列而成.

教學內容：事物各個組成部分之間的有序搭配和排列叫做結構.任何事物都存在結構，結構多種多樣且決定了事物存在的性質.

創(chuàng)設情境：假期郊游，到野外呼吸新鮮空氣，近距離接觸大自然，拓展了我們的視野，愉悅我們的心情.我也很喜歡，但是上次郊游回家以后，我花了很多時間清理衣物.為什么呢？我和家人的衣物上粘滿了草籽.什么草籽這么粘人呢？就在大家桌面的盒子里.

觀察活動：盒子里是我從郊外帶回來的草籽和一個放大鏡.現(xiàn)在請同學們用放大鏡仔細觀察這種草籽有什么特點，為什么可以粘在衣服上不掉落呢？

活動反饋：草籽有倒鉤

拓展活動：繪圖：請同學們根據(jù)放大鏡所觀察繪制這種草籽上的倒鉤.

交流討論：各組之間借助所繪圖紙互相交流，討論得出結論.

結論：草籽上的倒鉤結構幫助草籽粘在纖維上.

教師總結：這種草籽是蒼耳子草籽，通過倒鉤結構粘在動物皮毛和人的衣物上，被帶到新的地方孕育新的生命.展示圖片，這樣的倒鉤可以鉤住纖維.瑞士的喬爾吉在一次郊游后，發(fā)現(xiàn)了這個奧秘，最后發(fā)明了尼龍搭扣(魔術貼).

學生體驗：請同學們用放大鏡觀察盒里的尼龍搭扣.

體驗分享：尼龍搭扣的設計靈感來源于大自然，自然界中形形色色的結構給了人們創(chuàng)造的靈感和啟示.

拓展一步：同學們討論生活中還有哪些用品與自然界中的事物在結構上是相似的.

通過以上活動，學生方能深刻領悟：自然界中的結構給了人們創(chuàng)造靈感和啟示.觀察、作圖、交流討論的過程豐富了學生的學習方式.

二、因地制宜處理教材中的案例

蘇教版《技術與設計2》第三章第二節(jié)《系統(tǒng)的分析》中“系統(tǒng)的優(yōu)化“這個內容以農(nóng)作物種植系統(tǒng)的優(yōu)化——農(nóng)業(yè)間作套種為案例呈現(xiàn)在約束條件不穩(wěn)定不明確、目標函數(shù)較難表達時，通過估算和推斷得到滿意解的思維.案例中涉及的作物是：麥、棉、瓜、菜、玉米.筆者工作的地區(qū)，田間較少種植麥、棉，學生更不清楚此類作物的習性.于是難以組織一個比較有實踐意義的案例分析過程.我們可以做一定程度的修改.以學生所在地區(qū)的農(nóng)業(yè)實情為依據(jù)，設計一個即可以達到學習目標又可以給學生參與機會的案例分析.

教學引入：我們剛剛一起學習了什么是系統(tǒng)分析、系統(tǒng)分析的一般步驟和主要原則.那么分析系統(tǒng)的目的是什么呢？

分析系統(tǒng)的目的是得到一個最佳方案.

那么什么是最佳方案呢？

不同的活動，“最佳”的標準不同：貿易活動中，能得到最大利潤的方案就是最佳方案；施工過程中，讓工期最短的方案就是最佳方案；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，什么是最佳方案？

畝產(chǎn)值高或畝產(chǎn)量高(二者區(qū)別待學生思考).

教學內容：通過估算、試驗得到滿意解.

創(chuàng)設情境：我們縣城的蔬菜大部分由城郊的東西沈村供應，這片土地不僅有全縣最大的蔬菜生產(chǎn)基地，還有一片萬畝良田——下洋.亞湖水庫的水沿水渠到下洋附近時，由承包項目的人負責灌溉，收割期前，外來收割機工作隊到田間收割水稻.

討論：本地水稻有幾季？分別是什么時間段？

結論：兩季：3月中旬——6月中旬；7月中旬——10月下旬.

討論：一年有幾個時間段稻田空閑？

結論：6月中旬——7月中旬，這段時間，農(nóng)民修整稻田.

11月——來年3月，這段時間，除了修整工作，基本閑置.

總結：萬畝良田一年差不多有5個月處于閑置狀態(tài).

提出問題：長期以來，當?shù)剞r(nóng)民皆是如上所述耕作，他們除了稻田還有菜園子耕作.但是這樣未免浪費資源，我們能不能幫他們找一個更好的經(jīng)營方案從而提高土地產(chǎn)值同時又保證糧食產(chǎn)量呢？

拓展視野：老師邀請來自農(nóng)村的同學向大家介紹幾種常見作物

土豆：10——12月可種，來年1——3月收獲，產(chǎn)量：2000公斤/畝

芥菜：10——11月可種，來年3月前收獲，產(chǎn)量：2500公斤/畝(芥菜是腌制酸菜的原材料，3月會開花，所以必須3月前收完)

草莓：四季可種，可種植3年，頭年產(chǎn)量低，第二年產(chǎn)量最高.

圣女果：9——11月可種，60天可摘，采摘期為120天， 3500公斤/畝

學生反饋：城郊的采摘園就有草莓和圣女果，草莓20元/斤，圣女果10元/斤

活動：請同學們設計一個新的耕作方案提高萬畝良田——下洋的產(chǎn)值同時又保證糧食產(chǎn)量不受影響.

活動反饋：①一年兩季水稻，11月種下土豆，來年3月前收.

②一年兩季水稻，11月種下芥菜，來年3月前收.

③一年兩季水稻，11月種下圣女果，來年3月前收.

④水稻田改為采摘園

教師點評：①一年兩季水稻，11月種下土豆，來年3月前收.該方案不影響糧食產(chǎn)量，土豆為平價作物.

②一年兩季水稻，11月種下芥菜，來年3月前收.該方案不影響糧食產(chǎn)量，芥菜價位不高且每年價格波動大.

③一年兩季水稻，11月種下圣女果，來年3月前收.該方案不影響糧食產(chǎn)量，圣女果種植期與稻田閑置期吻合，若以采摘園形式經(jīng)營利潤更高.

④水稻田改為采摘園，該方案嚴重影響糧食產(chǎn)量，但是由于采摘園利潤高，所以經(jīng)濟效益好，畝產(chǎn)值高.

教師總結：我們剛剛的目標是什么呢？找一個更好的經(jīng)營方案從而提高土地產(chǎn)值同時又保證糧食產(chǎn)量.因此，方案3為最佳方案.當然不是說方案4不可取，如果我們的目標僅是提高田地的畝產(chǎn)值，方案4是最佳方案.可見，不同的目標對應著不同的最佳方案.

新課教學：在上例上中，我們根據(jù)目標，改變耕作計劃，使目標達到最大化的過程就是系統(tǒng)優(yōu)化的過程.優(yōu)化的目標是：提高土地產(chǎn)值同時又保證糧食產(chǎn)量.這一目標與土地的單位面積農(nóng)作物收益總和之間的關系就稱為目標函數(shù).

提出問題：稻田的畝產(chǎn)值只與耕作計劃有關嗎？

學生討論：不是，還與作物的生長特性、天氣、氣候、管理方法、病蟲害防護有關.

教師總結：其中作物的生長特性、天氣、氣候不能人為調節(jié)，同時也是制約耕作計劃的因素，稱為約束條件.而管理方法、病蟲害防護和耕作計劃一樣對產(chǎn)量產(chǎn)值有直接明顯的影響，且能人為調節(jié)，稱為影響因素.上例中的約束條件有不穩(wěn)定性且不能量化，目標函數(shù)是通過估算、試驗得到較為滿意的解.

三、給學生自主地、全面地分析案例的機會

蘇教版《技術與設計1》第二章第二節(jié)《設計中的人機關系》教學過程中，筆者考慮到學生已經(jīng)有超市自助結賬的體驗后，以自助借書機為例進一步討論人機關系要實現(xiàn)的目標之一——高效：優(yōu)化人和機的功能分配，以促進二者的協(xié)調，提高人的工作效率.每一部走進我們生活的機器，都是經(jīng)過多次試驗改良后走上市場的，所以這個案例可以反映多方面的問題.給學生思考和討論的機會，可以實現(xiàn)課堂高效化.

視頻中：演示者把書放整齊側立，借書機讀取信息，在語音提示下，演示者完成借書環(huán)節(jié).

學生發(fā)現(xiàn)問題：側立操作不是最簡化的操作.

學生討論得到改良方案：把掃碼儀安在置書臺的側面，可以更簡化這個操作，實現(xiàn)高效目標..

學生發(fā)現(xiàn)問題：如果書本沒有同向放置，那么借書機采集信息將不全.

學生討論得到改良方案：應該有一個語音提示借書人重新調整方向或左右兩側都安裝掃碼儀.

學生發(fā)現(xiàn)問題：密碼輸入環(huán)境不安全.

學生討論得到改良方案：二維碼識別或者改變密碼輸入鍵盤的位置.

通過學生討論的過程，他們自主認識到人機關系要實現(xiàn)的目標之高效和安全，也注意到信息交互的重要性.

通用技術課是一門即有理論也有實踐的高中課程.教師組織的思考討論、設計活動、實踐操作、技術試驗將全面發(fā)展學生能力.通用技術課堂上的案例分析只有充分發(fā)揮技術課程的特點才能有效培養(yǎng)學生的學科核心素養(yǎng).