基于D&T教育的高中創(chuàng)新課程的開發(fā)與實(shí)踐
——以上海市安亭高級中學(xué)為例

楊向濤

（安亭高級中學(xué)，上海 200000）

1 D&T課程概況

1.1 什么是D&T課程

高中生D&T（Design and Technology）課程屬于跨學(xué)科、科技創(chuàng)新實(shí)踐類課程。課程借鑒國際設(shè)計(jì)與技術(shù)課程的基礎(chǔ)上在嘉定區(qū)開展試點(diǎn)教學(xué)，圍繞技術(shù)應(yīng)用和設(shè)計(jì)體驗(yàn)，通過項(xiàng)目活動(dòng)構(gòu)建課程框架和知識(shí)體系，包含了技術(shù)認(rèn)知、設(shè)計(jì)交流、制作實(shí)踐和評估分析四方面的學(xué)習(xí)內(nèi)容。 課堂上圍繞一個(gè)課題，使用3D 設(shè)計(jì)軟件Inventor 或Fusion 360 完成模型創(chuàng)設(shè)；依靠3D 打印機(jī)和激光切割機(jī)制作零件； 通過單片機(jī)crumble 套件完成電路的設(shè)計(jì)及連接；最后有學(xué)生動(dòng)手完成組裝，并展示講解成果。 D&T課程屬于開放性課程，課題完成過程中的設(shè)計(jì)、制作、分享都需要學(xué)生自主完成，可以開發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維，動(dòng)手能力和溝通交流能力。

1.2 D&T課程開設(shè)的意義

D&T課程教育理念契合建構(gòu)主義的理論發(fā)展，主張以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)模式。注重學(xué)習(xí)資源的設(shè)計(jì)，使學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程具有主動(dòng)探究性、針對性、目的性，注重情境設(shè)計(jì)。 D&T課程采用體驗(yàn)式教學(xué)方式，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者面臨的問題必須是真實(shí)的、復(fù)雜的、多階段的。主動(dòng)的形成意義建構(gòu)，在實(shí)踐中不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，不斷實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，激發(fā)興趣、好奇心求知欲，在體驗(yàn)過程中培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)與自主學(xué)習(xí)的能力。D&T課程教學(xué)與傳統(tǒng)的基于“菜單式”和盲目追求效率的學(xué)校教育不同，主張合作式學(xué)習(xí)，認(rèn)為在相互的討論、協(xié)作中有助于更全面、更豐富地理解知識(shí)。 D&T課程項(xiàng)目強(qiáng)調(diào)對現(xiàn)實(shí)生活中的問題的探究和解決，在多學(xué)科有機(jī)結(jié)合的前提下發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，主張促進(jìn)跨科融合知識(shí)的情境化、社會(huì)化運(yùn)用，從而提升學(xué)習(xí)者對綜合性問題解決的能力，促進(jìn)學(xué)生發(fā)展。

2 D&T課程實(shí)踐情況

為了應(yīng)和嘉定區(qū)D&T課程的開展，該校安亭高級中學(xué)積極參與各類區(qū)、市級培訓(xùn)，并積極響應(yīng)號(hào)召在每周四下午開設(shè)D&T社團(tuán)課，以下為該校D&T課程開設(shè)進(jìn)度及面臨的實(shí)際問題。

2.1 校內(nèi)課程開設(shè)

該校作為試點(diǎn)，在高一年級抽取學(xué)員每周進(jìn)行一小時(shí)的拓展實(shí)踐課程。 鑒于課程初步展開，學(xué)生對于D&T方面零基礎(chǔ)，該校D&T課程內(nèi)容主要為：了解Inventor 能做什么、初識(shí)Inventor 的操控界面、繪制二維草圖和項(xiàng)目實(shí)踐。 高一學(xué)員對于空間立體感大腦發(fā)育已經(jīng)完善，但未經(jīng)歷一個(gè)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。因此我們的課程進(jìn)展較為緩慢，需要理論聯(lián)系實(shí)踐緩慢詳細(xì)教學(xué)。 例如，學(xué)習(xí)旋轉(zhuǎn)命令時(shí)，需要尋找身邊具體的旋轉(zhuǎn)體，讓學(xué)生歸納總結(jié)旋轉(zhuǎn)體的概念； 再使用Inventor 軟件制作典型的旋轉(zhuǎn)體，從各方向觀察，結(jié)合概念理解旋轉(zhuǎn)。一個(gè)學(xué)期試講進(jìn)度，完成了Inventor 軟件零件模塊的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以使用約束命令完成二維草圖的繪制，并使用基本命令：拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃掠、放樣、矩陣來設(shè)計(jì)出自己想要的模型。

然而，在一個(gè)學(xué)期的教學(xué)過程中也暴露出了很多的問題。首先，學(xué)生將D&T當(dāng)作游戲。D&T課程被大多學(xué)生歸類為“副課”之列，再加上本身D&T課程這樣的開放性課程就類似于“搭積木游戲”，因此學(xué)生習(xí)慣于以一種游戲的心態(tài)對待D&T。 即學(xué)會(huì)學(xué)不會(huì)不重要，制作模型以“有趣”為主。 例如，課程要求為“制作你認(rèn)為最漂亮的杯子”，有學(xué)生隨意選擇參數(shù)把模型做成類似馬桶的四不像，卻得到很多同學(xué)的“好評”，沾沾自喜卻不去進(jìn)行更多的思考，比如如何修正細(xì)節(jié)完善這個(gè)馬桶模型。 這樣一種心態(tài)使得學(xué)生學(xué)習(xí)浮于表面而不深入；其次，學(xué)生對課程的不重視。 學(xué)生課后不花時(shí)間在D&T課程上，課上所學(xué)知識(shí)遺忘很快，每節(jié)課都需要大量時(shí)間進(jìn)行回顧。 對軟件功能使用生疏，例如，制作杯子，學(xué)生只會(huì)死板的模仿當(dāng)堂課放樣抽殼地得到的馬克杯，卻不明白礦泉水瓶如何制作。即使提醒了使用旋轉(zhuǎn)功能，學(xué)生仍需要時(shí)間去回憶旋轉(zhuǎn)功能。 該校D&T課堂氛圍，學(xué)習(xí)態(tài)度還需要改進(jìn)完善。

2.2 校外活動(dòng)參與

該校師生積極參與D&T培訓(xùn)，科創(chuàng)類競賽。 在學(xué)習(xí)、交流、比賽過程中，展現(xiàn)出了自身的優(yōu)點(diǎn)以及不足。參加未來工程師項(xiàng)目比賽過程中，該校師生放棄自己周末的休息時(shí)間參與專業(yè)人員的培訓(xùn)輔導(dǎo)。 以零基礎(chǔ)參與，在短短的幾天里理清了軟件的使用，雖然完成的比較粗糙，但是符合題意地完成了培訓(xùn)課題噴泉的設(shè)計(jì)。 但也暴露出了該?，F(xiàn)階段的幾個(gè)問題：首先，學(xué)生想法創(chuàng)新是很好的，但著手于實(shí)踐后，發(fā)現(xiàn)很多想法都是不可行的，而簡化的結(jié)果就會(huì)導(dǎo)致很多亮點(diǎn)的流失；其次，制作過程中思路的逐漸更新，會(huì)逐步導(dǎo)致主題的散亂或偏移，體現(xiàn)在展示環(huán)節(jié)的思路不順暢。 比如，一組的主題是保護(hù)水資源，但導(dǎo)師問起噴泉噴出的水本身就是對水的浪費(fèi)，學(xué)生的回答不夠有力；最后，學(xué)生動(dòng)手制作能力有待提高，近距離觀察成品模型會(huì)發(fā)現(xiàn)：電路糾纏在一起，熱熔膠圖的亂七八糟，電路連接一碰就斷。

雖然該校D&T課程展開有不少問題，但主要原因是該校課程尚在起步階段，學(xué)生對課程的了解學(xué)習(xí)不夠深入。 未來工程師正式比賽的不理想也同樣說明了這一點(diǎn)，參賽課題為：月球空間站模型設(shè)計(jì)。 該校學(xué)員制作用心，各區(qū)域功能齊全，多次接受校內(nèi)外教師的建議修改。但是各功能區(qū)域特色不夠顯著，成品模型制作又比較復(fù)雜，即使拆分成多部件也難以使用3D 打印機(jī)制作出來。相比較于部分學(xué)校擁有成品的模型，在答辯過程中僅僅3min 的時(shí)間內(nèi)，沒能給專家留下足夠深的印象。

3 D&T課程在該校的發(fā)展及展望

3.1 該校學(xué)科發(fā)展近況

該校致力于將D&T課程發(fā)展成為該校特色課程，專門修建了較為先進(jìn)的D&T實(shí)驗(yàn)室，為該校師生搭建一個(gè)方便的平臺(tái)。 實(shí)驗(yàn)室內(nèi)配備了激光切割機(jī)，數(shù)臺(tái)3D 打印機(jī)，crumble 單片機(jī)套件，各類打磨工具等D&T課程常用器材； 針對新能源小車課題還配備了諸如氫能源電池、氫氣發(fā)生器等特色器材。 在教師資源上，學(xué)校給在校教師提供良好的學(xué)習(xí)平臺(tái)，經(jīng)常組織教師參與D&T課程培訓(xùn)及教研，同時(shí)外來專家教師開展圍繞無人機(jī)課題的D&T拓展課程。該校在資源方面為D&T課程提供了堅(jiān)實(shí)的后盾，且還在逐步完善過程中。安亭高級中學(xué)D&T課程正向特色型課程邁進(jìn)。

3.2 D&T課程發(fā)展之路

如今該校D&T課程的創(chuàng)辦仍處于發(fā)展的初期，擁有學(xué)校的大力支持，卻并未找到一條明確的道路?，F(xiàn)如今中國科創(chuàng)教育的發(fā)展尚未到達(dá)頂峰，部分學(xué)校趕上了科創(chuàng)教育的浪潮，以此為基發(fā)展出了學(xué)校特色文化，想要走出該校特色的D&T課程也不可盲目而行。對于D&T課程發(fā)展的道路，該給出兩步：化繁為簡，觸類旁通。 首先是化繁為簡，如今該校D&T課程接觸的課題五花八門，噴泉、月球基地、募捐箱、無人機(jī)遍布各領(lǐng)域，給人一種眼花繚亂的感覺，因此我們需要先完成“繁”，把每一步都用心做好，這也正是我們正處于的狀態(tài)。 以此為基礎(chǔ)才能化繁為簡。 “簡”也不是真的簡，而是在繁多的課題中抽取其中的精華，弄懂弄透；而后的觸類旁通則基于各類技術(shù)歸根結(jié)底起源于相同的物理知識(shí)，以一條特色為主干開枝散葉，就能做到一竅通，百竅通。 從梅隴中學(xué)丁志康導(dǎo)師的講座中筆者受益匪淺，丁老師對單片機(jī)的研究從電子技術(shù)開始，對買來的單片機(jī)進(jìn)行拆卸研究，并著手購買材料動(dòng)手設(shè)計(jì)制作單片機(jī)。 即使最初的制作成果體積大，功能少，但隨著逐步的研究改進(jìn)，制作出了專屬于梅隴的單片機(jī)。不光提高了教學(xué)能力，還節(jié)約了大量成本，使用起來也更加得心應(yīng)手。這就是化繁為簡的過程。而觸類旁通則是體現(xiàn)在單片機(jī)套件的手動(dòng)制作，3D 打印機(jī)自主拼裝上。丁老師在擁有了改裝單片機(jī)的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)積累后，對于其他零件的制作能夠做到舉一反三。該校D&T課程發(fā)展之路也會(huì)謹(jǐn)遵“化繁為簡，觸類旁通”。

4 結(jié)語

該文從D&T課程的含義和意義出發(fā)，結(jié)合了上海市安亭高級中學(xué)的真實(shí)課程辦學(xué)實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，展望未來。以小見大，從一所學(xué)校的辦學(xué)現(xiàn)狀，映射整個(gè)市甚至是全中國的科創(chuàng)課程辦學(xué)問題，為科創(chuàng)教育的發(fā)展與完善添磚加瓦。