基于核心素養(yǎng)發(fā)展的通用技術(shù)教學(xué)設(shè)計(jì)優(yōu)化策略的研究
——“控制與設(shè)計(jì)”單元教學(xué)設(shè)計(jì)分析

曹驪

（如皋市通用技術(shù)教育實(shí)驗(yàn)學(xué)校，江蘇 南通226521）

本文將以《技術(shù)與設(shè)計(jì)2》第四單元“控制與設(shè)計(jì)”部分為例，開展基于核心素養(yǎng)發(fā)展的通用技術(shù)教學(xué)設(shè)計(jì)優(yōu)化策略研究。對(duì)于高一學(xué)生，僅憑現(xiàn)有的知識(shí)儲(chǔ)備和實(shí)踐能力，想要達(dá)到理想的教學(xué)效果，是有一定難度的。在實(shí)踐教學(xué)中，圍繞學(xué)科核心素養(yǎng)，進(jìn)行了教學(xué)設(shè)計(jì)的優(yōu)化改進(jìn)，起到了良好的效果。

1 確定基于核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)

“通用技術(shù)”學(xué)科課程主要特征是設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)和操作學(xué)習(xí)，因此它的授課形式應(yīng)有別于傳統(tǒng)學(xué)科。教學(xué)中，主要采用小組合作探究的學(xué)習(xí)形式，引導(dǎo)學(xué)生完成課程既定的項(xiàng)目任務(wù)。在課程實(shí)施前需要將班級(jí)學(xué)生進(jìn)行合理的小組劃分，前期獲取盡可能多的學(xué)生信息，如班級(jí)人數(shù)，男女比例、文理科傾向、生源質(zhì)量等。分組過程中引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)的組合，主要強(qiáng)調(diào)男女、優(yōu)差比例搭配。同時(shí)也需要考慮性格差異，教師可以在今后接觸和觀察學(xué)生的基礎(chǔ)上，進(jìn)行指導(dǎo)性的調(diào)整?？紤]到個(gè)體的差異性，有的學(xué)生可能團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力強(qiáng)，有的學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力強(qiáng)，有的可能有繪畫的專長。因此，在設(shè)定教學(xué)目標(biāo)之初，核心素養(yǎng)的達(dá)成不應(yīng)強(qiáng)加于每個(gè)學(xué)生，可以先以組為單位設(shè)定學(xué)習(xí)目標(biāo)。在課程項(xiàng)目任務(wù)協(xié)作完成、學(xué)生感受成功喜悅的同時(shí)，激發(fā)他們相互學(xué)習(xí)的意識(shí)。這樣，通過組內(nèi)互補(bǔ)、互助、互學(xué)，實(shí)現(xiàn)了共同進(jìn)步。同時(shí)，根據(jù)小組的特點(diǎn)，基于核心素養(yǎng)設(shè)定不同難易程度的分層教學(xué)目標(biāo)，如“控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施”，是“控制與設(shè)計(jì)”單元的最后一節(jié)，它較全面地檢驗(yàn)了學(xué)生對(duì)該單元的核心素養(yǎng)的達(dá)成情況，教師可以設(shè)定難易程度不同的開、閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)，引導(dǎo)小組根據(jù)自身實(shí)際情況確定項(xiàng)目，量力而行地完成學(xué)習(xí)。

2 提升圖樣表達(dá)水平，促進(jìn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案呈現(xiàn)

“控制與設(shè)計(jì)”單元的學(xué)習(xí)重點(diǎn)是控制方框圖的識(shí)讀與繪制，這也是學(xué)習(xí)該章節(jié)的教學(xué)難點(diǎn)，它直接關(guān)系到學(xué)生對(duì)開、閉環(huán)控制系統(tǒng)的正確分析理解，不難發(fā)現(xiàn)這部分知識(shí)點(diǎn)屬于核心素養(yǎng)中圖樣表達(dá)能力培養(yǎng)范疇。在通用技術(shù)學(xué)科中圖樣表達(dá)的作用主要就是希望學(xué)生能理解技術(shù)對(duì)象的和設(shè)想，用圖形進(jìn)行可視化的呈現(xiàn)和交流?？刂品娇驁D的識(shí)讀有助于理解控制系統(tǒng)，而學(xué)會(huì)繪制方框圖主要是建立在理解基礎(chǔ)上的設(shè)計(jì)呈現(xiàn)，它不僅利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的全面掌握，還為后續(xù)學(xué)生完成創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供了幫助。

為了突破這一重難點(diǎn)，首先，需要引導(dǎo)學(xué)生理解控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原理，把看似復(fù)雜、散亂的控制過程進(jìn)行功能結(jié)構(gòu)劃分，分析控制流程。在理解輸入、控制器、執(zhí)行器、被控對(duì)象、輸出、檢測(cè)裝置等相關(guān)概念的基礎(chǔ)上，幫助學(xué)生總結(jié)歸納出各自的功能特征和共性規(guī)律，對(duì)號(hào)入座，學(xué)會(huì)識(shí)讀方框圖。其次，能夠讀懂方框圖，也就能夠輕松突破開、閉環(huán)控制系統(tǒng)的區(qū)分這一難點(diǎn)?？梢越Y(jié)合生活實(shí)際，積極引導(dǎo)學(xué)生在生活中發(fā)現(xiàn)典型控制現(xiàn)象，學(xué)會(huì)分析控制系統(tǒng)，解決控制系統(tǒng)中出現(xiàn)的問題，如通過抽水馬桶的閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)，讓學(xué)生知道如何節(jié)約用水；分析冰箱恒溫控制系統(tǒng)，知道冷藏室結(jié)冰可能是溫控器故障等，這樣就做到學(xué)以致用，利于學(xué)生加深鞏固理解知識(shí)點(diǎn)。最后，學(xué)生能夠在了解控制系統(tǒng)運(yùn)行過程的基礎(chǔ)上繪制出方框圖，學(xué)會(huì)在解決實(shí)際問題的過程中，通過專業(yè)的技術(shù)圖樣進(jìn)行簡單控制系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)，呈現(xiàn)一些創(chuàng)新作品，使設(shè)計(jì)過程規(guī)范高效。

3 科學(xué)達(dá)成物化能力培養(yǎng)目標(biāo)

物化能力是高中通用技術(shù)課程核心素養(yǎng)的重要組成，它直接影響到通用技術(shù)教學(xué)的實(shí)施和成果的最終呈現(xiàn)，是檢驗(yàn)其他核心素養(yǎng)是否達(dá)成的重要評(píng)價(jià)依據(jù)。“控制與設(shè)計(jì)”單元中的物化能力培養(yǎng)，主要體現(xiàn)在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制作環(huán)節(jié)，但受到學(xué)生知識(shí)儲(chǔ)備的限制，該單元的教學(xué)案例所涉及的知識(shí)涵蓋面廣、專業(yè)性強(qiáng)，在講解中涉及工藝和原理時(shí)，學(xué)生理解起來明顯吃力。

教師需要進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的重新篩選改進(jìn)，盡量列舉學(xué)生容易接觸的案例，適當(dāng)補(bǔ)充難易適中的專業(yè)知識(shí)。比如在講解冰箱溫度控制系統(tǒng)時(shí)，結(jié)合控制方框圖，提供冰箱各重要部件實(shí)物圖，補(bǔ)充一些制冷技術(shù)知識(shí)，以方便學(xué)生理解。對(duì)于專業(yè)性太強(qiáng)的案例，可以用簡單的案例替代或使用專業(yè)的教學(xué)套件實(shí)現(xiàn)，如在實(shí)踐操作項(xiàng)目“光控?zé)粼O(shè)計(jì)制作”過程中，該項(xiàng)目物化能力培養(yǎng)重點(diǎn)是學(xué)生在掌握了開閉環(huán)控制后，嘗試設(shè)計(jì)光控?zé)粝到y(tǒng)，并根據(jù)提供的電子元器件完成物化作品。學(xué)生雖然知道光控?zé)舻墓δ芴匦?，但該?xiàng)目需要進(jìn)行電路設(shè)計(jì)、電子元器件的組裝，因?qū)W生前期只通過物理學(xué)科掌握了不多的電學(xué)知識(shí)，對(duì)于大部分學(xué)生來說有不小的難度。即使根據(jù)設(shè)計(jì)方案幫助他們完成電路設(shè)計(jì)，學(xué)生也只是機(jī)械地模仿完成電路的插接或焊接。而且因?yàn)檫B接不到位，教師后期需要花大量的時(shí)間和精力幫學(xué)生調(diào)試、糾錯(cuò)，反而沒有足夠的時(shí)間指導(dǎo)學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)作品進(jìn)行檢驗(yàn)、改進(jìn)，這樣已經(jīng)偏離了該節(jié)的物化能力培養(yǎng)目標(biāo)。

那么，在教學(xué)中如何規(guī)避這個(gè)問題？其實(shí)可以考慮使用“數(shù)字邏輯電路教學(xué)套件”來改進(jìn)教學(xué)，這些套件的特點(diǎn)是整合了典型的傳感器和邏輯電路，把電子元件按功能進(jìn)行集成模塊化，化繁為簡，方便重復(fù)利用，減少損耗。使用過程中通過模塊間的簡單連接，能快速實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的搭建，中間復(fù)雜的電路控制無需學(xué)生去設(shè)計(jì)。最后只需要將光敏模塊、非門模塊、邏輯主板、led 模塊連接，就能實(shí)現(xiàn)光控?zé)艄δ?，而且只需通過添加一個(gè)比較模塊就可以實(shí)現(xiàn)開環(huán)控制到閉環(huán)控制的改變。

4 注重培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)意識(shí)和工程思維能力

高中“通用技術(shù)”課程教學(xué)是學(xué)生技術(shù)素養(yǎng)形成的重要途徑，課程中涉及的技能與方法，對(duì)學(xué)生未來的生活、學(xué)習(xí)、工作都有著廣泛的遷移價(jià)值。在教學(xué)中不應(yīng)只停留于實(shí)踐技能的傳授，更多的是要關(guān)注學(xué)生的技術(shù)意識(shí)和工程思維能力培養(yǎng)。需要引導(dǎo)學(xué)生用技術(shù)的眼光看待遇到的問題，教會(huì)他們運(yùn)用系統(tǒng)分析的方法，從整體入手，抓住關(guān)鍵要素，比較權(quán)衡、篩選出能夠解決問題的方案。學(xué)會(huì)根據(jù)技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行實(shí)物模型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制作。例如在“簡單控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作”這節(jié)課中，就如何糾正學(xué)生錯(cuò)誤的書寫姿勢(shì)這一問題，前期應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)分析，通過相關(guān)資料的收集，明確學(xué)生書寫時(shí)所處的環(huán)境、主要的錯(cuò)誤書寫姿勢(shì)、糾正提醒的方式的實(shí)現(xiàn)途徑等關(guān)鍵問題，完成書寫姿勢(shì)檢測(cè)裝置的功能和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。同時(shí)，可以鼓勵(lì)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行類似設(shè)計(jì)的專利查詢，完善、改進(jìn)自己的設(shè)計(jì)（如增加久坐提醒的功能），培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識(shí)和專利意識(shí)。設(shè)計(jì)方案確定后，明確控制系統(tǒng)中各部分功能和構(gòu)成，參考相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求，選擇合適的功能部件進(jìn)行控制系統(tǒng)組裝、調(diào)試、運(yùn)行和優(yōu)化。

“通用技術(shù)”學(xué)科作為高中階段課程體系中素質(zhì)教育的重要組成，是一門立足實(shí)踐、注重創(chuàng)造、體現(xiàn)科技與人文統(tǒng)一的課程。隨著科技的進(jìn)步，技術(shù)的發(fā)展日新月異，“通用技術(shù)”課程與時(shí)俱進(jìn)，課程體系涵蓋面越來越廣，各種不同類型的實(shí)踐課程給教學(xué)帶來了一定的難度。學(xué)科核心素養(yǎng)的提出，對(duì)于“通用技術(shù)”學(xué)科教學(xué)設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)意義，它明確了學(xué)科的培養(yǎng)目標(biāo)，使教師在優(yōu)化教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容，以及考核評(píng)價(jià)等教學(xué)環(huán)節(jié)中有據(jù)可依，為學(xué)生技術(shù)素養(yǎng)的快速形成提供了幫助。