基于通用技術(shù)課程核心素養(yǎng)的STEAM項(xiàng)目教學(xué)的探索與實(shí)踐

陳宏萍

摘要：STEAM教育的教學(xué)方式和理念，與高中通用技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)高度融合。STEAM教育對培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)有借鑒優(yōu)勢，本文主要探索STEAM項(xiàng)目教學(xué)，構(gòu)建高中通用技術(shù)課程內(nèi)容《結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)》部分的教學(xué)框架并進(jìn)行應(yīng)用探究。

關(guān)鍵詞：通用技術(shù) 核心素養(yǎng) STEAM教育 項(xiàng)目教學(xué)

一、STEAM教育與通用技術(shù)的關(guān)聯(lián)

STEAM教育的多學(xué)科整合教學(xué)方式，把所學(xué)知識串聯(lián)起來，通過遷移、應(yīng)用、轉(zhuǎn)化，最后以某種形式展現(xiàn)出來，可能是工程作品、畫、模型等。在此過程中學(xué)生的創(chuàng)新意識、思維、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力等得到培養(yǎng)。而高中的通用技術(shù)以培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)為主旨，是立足實(shí)踐、科技與人文統(tǒng)一的一門學(xué)科。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的環(huán)節(jié)，通過實(shí)踐性活動，綜合運(yùn)用各個學(xué)科知識，創(chuàng)新設(shè)計(jì)、表達(dá)想法到最后呈現(xiàn)作品。這個過程和STEAM教育的理念非常相似。

二、基于學(xué)科核心素養(yǎng)的STEAM項(xiàng)目確立

為了融合通用技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)，更好地體現(xiàn)、落實(shí)“項(xiàng)目選擇—項(xiàng)目設(shè)計(jì)—項(xiàng)目實(shí)施—項(xiàng)目歸納”這一過程，讓學(xué)生成為課堂主體，合作探究、小組協(xié)作自主學(xué)習(xí)方式被廣泛應(yīng)用。考慮到方便取材、學(xué)生操作以及融合的章節(jié)數(shù)量，進(jìn)行對比后確定了項(xiàng)目主題，以小項(xiàng)目《紙橋設(shè)計(jì)與承重》為主題探索蘇教版必修二第一章《結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)》內(nèi)容，以此開展教學(xué)實(shí)踐，既實(shí)現(xiàn)知識的跨學(xué)科交叉融匯，又促進(jìn)了學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。項(xiàng)目主要分成以下三個部分進(jìn)行。

階段任務(wù)一：認(rèn)識橋的結(jié)構(gòu)

圍繞問題：查閱古今中外典型橋梁，分析其結(jié)構(gòu)，為了使其穩(wěn)定和承重，進(jìn)行了怎樣的設(shè)計(jì)？應(yīng)用了哪些原理？其受力情況如何？結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性應(yīng)用在身邊的哪些方面？請舉例。

方式：小組合作，查閱、收集、整理、分享資料，討論思考。

設(shè)計(jì)意圖：①學(xué)生主動思考探索結(jié)構(gòu)類型和受力情況，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中科學(xué)原理的應(yīng)用。②學(xué)生在收集過程中，了解結(jié)構(gòu)穩(wěn)固的重要性，在生活中運(yùn)用。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是技術(shù)與文化的融合，體現(xiàn)一定的時代特征和意義，感知為此設(shè)計(jì)者們所付出的努力。③在分享、思想碰撞的過程中，相互促進(jìn)學(xué)習(xí)。

階段任務(wù)二：合作探究試驗(yàn)

圍繞問題：①探究影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素;

②探究影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的因素;

③比較不同形狀的紙承受壓力的大小;

④不同截面形狀的紙柱構(gòu)成的懸臂的強(qiáng)度。

方式：小組合作探究。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生在試驗(yàn)中控制變量應(yīng)用，試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄，多次試驗(yàn)嘗試、試驗(yàn)過程問題和結(jié)果的分析等;培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度、技術(shù)意識、工程思維等，考查學(xué)生的知識遷移能力。

階段任務(wù)三：紙橋設(shè)計(jì)與最大承重測試

圍繞問題：紙橋設(shè)計(jì)承重要求。

①小組內(nèi)設(shè)計(jì)并制作一個紙制橋，盡量提高它的承重能力;

②制作過程中，只能用所提供數(shù)量的材料（A4紙和固體膠）進(jìn)行，不可用其他物質(zhì)代替;

③承重試驗(yàn)環(huán)節(jié)，每個小組同學(xué)到指定位置進(jìn)行測試，并進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。

方式：小組合作、頭腦風(fēng)暴、思考研究。

設(shè)計(jì)意圖：①學(xué)生在設(shè)計(jì)制作試驗(yàn)過程中，結(jié)合已有經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合構(gòu)件間的連接方式、形狀、橋面的支撐跨度等對強(qiáng)度的影響，進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，培養(yǎng)遷移能力;②通過實(shí)踐探索發(fā)現(xiàn)，橋底支撐柱的形狀、支撐面的大小及測試物擺放改變重心位置等因素影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，隨之影響整體的承重。讓學(xué)生在試驗(yàn)中認(rèn)識到細(xì)節(jié)影響結(jié)果，培養(yǎng)學(xué)生注重對細(xì)節(jié)的把握及保持嚴(yán)謹(jǐn)性。

在有限的課時內(nèi)，通過項(xiàng)目實(shí)踐，學(xué)生對結(jié)構(gòu)的認(rèn)識直觀且感觸深刻，對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)充滿興趣。在承重測試階段，注重引導(dǎo)學(xué)生從結(jié)構(gòu)思想的角度進(jìn)行理性的分析、比較、權(quán)衡，不斷在測試中發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，完善方案。收集橋梁資料后分享，通過頭腦風(fēng)暴，在體驗(yàn)和分享中獲得快樂和成就感。實(shí)施STEAM項(xiàng)目式教學(xué)，充分體現(xiàn)出對學(xué)生通用技術(shù)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，自主學(xué)習(xí)、合作探究體現(xiàn)得淋漓盡致。

三、以STEAM項(xiàng)目教學(xué)方式進(jìn)行章節(jié)知識整合設(shè)計(jì)

以項(xiàng)目教學(xué)方式進(jìn)行章節(jié)知識整合設(shè)計(jì)有助于學(xué)生將理論和實(shí)踐結(jié)合起來?！督Y(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)》中整個章節(jié)的內(nèi)容可劃分為三個部分：第一部分圍繞結(jié)構(gòu)的認(rèn)識欣賞、結(jié)構(gòu)的受力、類型，觀察日常結(jié)構(gòu)中感受影響穩(wěn)固的因素;第二部分圍繞結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性強(qiáng)度及影響因素;第三部分圍繞紙橋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與承重測試，再次經(jīng)歷設(shè)計(jì)的一般過程。在進(jìn)行項(xiàng)目教學(xué)時，圍繞這三部分教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)相應(yīng)環(huán)節(jié)，層層遞進(jìn)，學(xué)生在實(shí)踐探索過程中，也融合了各個學(xué)科知識，上網(wǎng)查詢和收集資料并分享，運(yùn)用信息技術(shù)課上所學(xué)的文字圖片的處理、統(tǒng)計(jì)分析等;對結(jié)構(gòu)受力、穩(wěn)固性探究進(jìn)行分析時，從物理方面著手，遷移學(xué)習(xí)，并讓物理老師給予指導(dǎo)，提高設(shè)計(jì)與試驗(yàn)的科學(xué)性;對古今中外橋梁欣賞，除從技術(shù)角度外，還從藝術(shù)審美角度、民俗角度進(jìn)行剖析，欣賞各式各樣的橋;還有運(yùn)用數(shù)學(xué)工具進(jìn)行尺寸的規(guī)劃、技術(shù)圖樣的繪制、尺寸的標(biāo)注等。環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)、課程內(nèi)容、多學(xué)科知識，相互融合，貫穿整個單元，引導(dǎo)學(xué)生以小組合作的方式調(diào)研、探究、反思，運(yùn)用已學(xué)的知識和技能，探究未知領(lǐng)域，解決問題，充分體現(xiàn)了STEAM項(xiàng)目教學(xué)理念，學(xué)生在探索、解決問題的過程中，自然而然地學(xué)到知識、獲取能力，同時培養(yǎng)了其科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致的工作態(tài)度。

四、在階段任務(wù)中創(chuàng)新設(shè)計(jì)和物化能力的培養(yǎng)

實(shí)踐是創(chuàng)新和物化的根本所在。在學(xué)生實(shí)踐過程中，如不限定橋梁和橋墩的尺寸，橋面和橋墩的形狀、尺寸以及之間的聯(lián)系，給學(xué)生充分的空間去創(chuàng)新。如果沒有前期的引導(dǎo)，那么對學(xué)生來說可能無從下手。當(dāng)學(xué)生理解之前收集信息和試驗(yàn)測試中的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)后，他們就可以利用已有經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行遷移。創(chuàng)新可以從模仿開始，學(xué)生從基礎(chǔ)量變后質(zhì)變，最終實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。從創(chuàng)新設(shè)計(jì)到物化過程，通過同伴互助，進(jìn)行思想碰撞，親歷設(shè)計(jì)制作過程，結(jié)合學(xué)生自身能力，教師把控難度，以生成物品為前提，學(xué)生的成就感就會增強(qiáng)，提高了其在技術(shù)活動中探索的欲望，當(dāng)然對學(xué)生的影響也是持久的。

五、做好項(xiàng)目教學(xué)的評價

評價即反思，要做好項(xiàng)目結(jié)束后的評價，促進(jìn)學(xué)生對項(xiàng)目整個過程的再次認(rèn)知和回憶，提高實(shí)踐探索過程的有效性。具體評價見表1。

每個小組學(xué)生在項(xiàng)目評價過程中進(jìn)行了深度反思，體會到設(shè)計(jì)、制作、試驗(yàn)的苦與樂;經(jīng)歷過設(shè)計(jì)和制作過程中出現(xiàn)的意外狀況并積極應(yīng)對處理;解決小組分工合理性的問題，感受理想和現(xiàn)實(shí)的落差，協(xié)調(diào)團(tuán)隊(duì)合作;在項(xiàng)目進(jìn)行中處理好遇到的每個問題，這些都是自我學(xué)習(xí)進(jìn)步的過程。其實(shí)這些解決問題的能力、經(jīng)驗(yàn)又何嘗不能遷移到生活、學(xué)習(xí)和未來工作中呢？

結(jié)語

基于通用技術(shù)核心素養(yǎng)培養(yǎng)下，STEAM項(xiàng)目教學(xué)方式真正實(shí)現(xiàn)學(xué)生為主體進(jìn)行知識融合實(shí)踐探索學(xué)習(xí)，使得其創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力都將得到鍛煉，有助于全面發(fā)展。為了實(shí)現(xiàn)通用技術(shù)課程目標(biāo)，STEAM項(xiàng)目教學(xué)亦將是筆者以后課堂教學(xué)探索的方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]王娟，吳永和.“互聯(lián)網(wǎng)+”時代STEAM教育應(yīng)用的反思與創(chuàng)新路徑[J].遠(yuǎn)程教育雜志，2016（02）.

[2]顧建軍，吳鐵軍.普通高中通用技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）解讀[M].北京：高等教育出版社，2018.

[3]章盛智，從敏.開展項(xiàng)目實(shí)踐教學(xué)還原技術(shù)課程本色——福州八中通用技術(shù)課程教學(xué)實(shí)踐與探索[J].教育研究與評論：技術(shù)教育版，2013（06）.

[4]張啟軍.淺談具有STEAM教育特色的通用技術(shù)課堂教學(xué)[J].教育研究與評論：技術(shù)教育版，2014（03）.

[5]梁碩文，王雪梅.學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵及培養(yǎng)模式[J]外國中小學(xué)教育，2017（02）.