核心素養(yǎng)背景下通用技術(shù)項目式學(xué)習(xí)初探
——以制作橋模型為例

◆趙洋 趙言言

0 前言

普通高中通用技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)包括技術(shù)意識、工程思維、創(chuàng)新設(shè)計、圖樣表達、物化能力五個方面，體現(xiàn)了技術(shù)學(xué)科特質(zhì)的正確價值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力[1]。通用技術(shù)教學(xué)強調(diào)立足于技術(shù)實踐，面向現(xiàn)實生活和真實世界的問題，是發(fā)現(xiàn)問題、明確問題、設(shè)計方案、實施問題解決、評價問題的解決過程。項目式學(xué)習(xí)是把學(xué)習(xí)的過程置于復(fù)雜、有意義的真實問題情境中，讓學(xué)生之間通過相互討論、相互合作來解決問題，最終培養(yǎng)學(xué)生解決問題能力、協(xié)作能力、終身學(xué)習(xí)能力的教學(xué)方式。通用技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)與項目式學(xué)習(xí)理念不謀而合，都是將學(xué)生置于真實的問題情境中逐漸發(fā)展學(xué)生的能力。為此，本文嘗試采用項目式學(xué)習(xí)開展通用技術(shù)教學(xué)，探討項目式學(xué)習(xí)在通用技術(shù)學(xué)科教學(xué)中的設(shè)計與實踐，以求推動通用技術(shù)教學(xué)方式變革，達到培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)核心素養(yǎng)的目標。

1 核心素養(yǎng)背景下通用技術(shù)項目式學(xué)習(xí)設(shè)計流程

項目式學(xué)習(xí)（Project-based Learning，簡稱PBL）源自美國教育家杜威的“做中學(xué)”思想，后由克伯屈的設(shè)計教學(xué)法發(fā)展而得名。巴克教育研究所的《項目式學(xué)習(xí)教師指南》中提到，項目式學(xué)習(xí)是指學(xué)生完成與現(xiàn)實生活相關(guān)的項目式學(xué)習(xí)，選擇和利用最優(yōu)的資源，通過實踐和探究不斷內(nèi)化吸收，最終獲得完整而具體的知識，形成專門的技能并獲得發(fā)展[2]。劉景福等認為，PBL是把相關(guān)的學(xué)科概念和原理融入真實的問題情境中，借助多種學(xué)習(xí)資源，采用探究式的學(xué)習(xí)模式進行探究，在規(guī)定的時間里解決一系列相關(guān)問題，最終制作作品并將作品推銷給客戶[3]。夏雪梅認為，項目化學(xué)習(xí)是以學(xué)科內(nèi)的關(guān)鍵概念或能力為載體，指向?qū)W科本質(zhì)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中進行合作性探索和問題解決，最終完成知識與技能在情境中建構(gòu)[4]。

根據(jù)項目式學(xué)習(xí)理念，結(jié)合通用技術(shù)教學(xué)實踐，筆者認為核心素養(yǎng)背景下通用技術(shù)項目式學(xué)習(xí)是以學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)為導(dǎo)向，基于真實問題情境引入通用技術(shù)相關(guān)概念和原理，引導(dǎo)學(xué)生借助多種資源開展任務(wù)探究活動，通過自主學(xué)習(xí)、小組協(xié)作等方式建構(gòu)技術(shù)知識、發(fā)展學(xué)生的技術(shù)思想和工程思維，提高學(xué)生運用技術(shù)原理認識和解決技術(shù)問題的綜合能力。其具體設(shè)計流程如下。

確立項目主題項目主題的確定要依據(jù)通用技術(shù)課程標準和學(xué)習(xí)者特征，要考慮項目承載的知識點所能達成的學(xué)科核心素養(yǎng)，而且項目問題要切合學(xué)生實際生活，指向真實生活問題解決。項目內(nèi)容符合通用技術(shù)學(xué)科特點，突出設(shè)計和操作學(xué)習(xí)，可以是技術(shù)設(shè)計活動、技術(shù)制作活動、技術(shù)探究活動等，要能體現(xiàn)出技術(shù)育人整體價值。

確定項目目標項目目標指引著項目學(xué)習(xí)的方向，是學(xué)生在學(xué)習(xí)之后能做什么以及思想和行為的改變。通用技術(shù)課程目標的表述，在原來三維目標基礎(chǔ)上，提出五個方面的學(xué)科核心素養(yǎng)。學(xué)科核心素養(yǎng)是制訂項目目標的指引，在制訂的過程中應(yīng)注重兩個方面：一是要考慮教學(xué)評一體化；二是要把技術(shù)意識、工程思維、創(chuàng)新設(shè)計、圖樣表達、物化能力等核心素養(yǎng)整合嵌入目標中。

設(shè)計項目活動通常情況下，通用技術(shù)項目式學(xué)習(xí)的終極結(jié)果就是完成作品制作。首先，教師要根據(jù)完成作品所需要知識與技能，將項目分解成一系列漸進式的子任務(wù)，并且要給子任務(wù)分配適當?shù)臅r間。同時，根據(jù)子任務(wù)要求，設(shè)計評價方式和標準。其次，由于項目式學(xué)習(xí)注重學(xué)生自主學(xué)習(xí)，并且客觀上存在學(xué)生差異化，要給學(xué)生設(shè)計完成項目所需的學(xué)習(xí)支持工具和資源。

制訂評價計劃項目式學(xué)習(xí)過程中，如何知道達到最終的學(xué)習(xí)目標？這就需要對項目全過程和結(jié)果進行評價。評價不僅關(guān)注學(xué)生的知識學(xué)習(xí)，還要關(guān)注學(xué)生如何在情境中應(yīng)用知識和技能。項目式學(xué)習(xí)的評價設(shè)計由評價目標、評價方法和評價工具組成：首先要明確評價目標是什么，然后根據(jù)評價目標、學(xué)生狀況選擇適當?shù)脑u價方法，最后創(chuàng)建支持這種評價方法的工具。

2 “制作橋模型”項目設(shè)計與實踐

教學(xué)分析“制作橋模型”項目源自《技術(shù)與設(shè)計2》（粵科版）第一章“結(jié)構(gòu)與設(shè)計”第三節(jié)“結(jié)構(gòu)設(shè)計”教學(xué)內(nèi)容，該項目不僅涵蓋結(jié)構(gòu)與設(shè)計知識的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，還涉及《技術(shù)與設(shè)計1》中設(shè)計、試驗、模型、工藝等知識。在橋設(shè)計和制作過程中，學(xué)生需要綜合運用《技術(shù)與設(shè)計1》中學(xué)習(xí)過的設(shè)計概念、設(shè)計的一般過程、原則和評價相關(guān)知識，運用設(shè)計的基本思想和方法；還要學(xué)會對結(jié)構(gòu)進行受力分析，構(gòu)思、權(quán)衡和比較橋梁設(shè)計方案，要學(xué)會繪制橋的技術(shù)圖樣，選擇合適的工藝，正確操作工具加工材料并進行技術(shù)試驗。經(jīng)過模型制作、測試、交流、展示和評價等環(huán)節(jié)，學(xué)生可以形成規(guī)范操作加工的意識和能力，有效培養(yǎng)創(chuàng)新精神和創(chuàng)新思維，最終實現(xiàn)技術(shù)核心素養(yǎng)全面提升[5]。

學(xué)習(xí)者特征本課的教學(xué)對象為高二學(xué)生，他們在學(xué)習(xí)生活中已經(jīng)對結(jié)構(gòu)有了感性認識，對結(jié)構(gòu)的概念、分類以及受力特征有了初步了解。在“制作橋模型”項目的第一個知識儲備階段，教師要提前加工處理“結(jié)構(gòu)與設(shè)計”前兩節(jié)內(nèi)容作為知識儲備鏈接呈現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)和小組合作完成結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，包括力學(xué)角度下的結(jié)構(gòu)的含義以及分類、結(jié)構(gòu)的受力分析、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和強度的主要影響因素。此外，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過《技術(shù)與設(shè)計1》，對設(shè)計分析有一定的認識，而且知道設(shè)計的一般過程、設(shè)計原則和評價，有制作橋梁模型的實踐基礎(chǔ)，但是缺少將結(jié)構(gòu)與設(shè)計結(jié)合起來解決問題的意識和能力。

項目學(xué)習(xí)目標依據(jù)通用技術(shù)五大學(xué)科核心素養(yǎng)要求，通用技術(shù)項目式學(xué)習(xí)要能增強學(xué)生的技術(shù)意識，提升學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計、圖樣表達和物化能力，培養(yǎng)學(xué)生的工程思維。具體包括：技術(shù)意識方面，經(jīng)歷橋梁知識調(diào)查、橋梁設(shè)計和制作的活動過程，知道橋梁在人類生活、經(jīng)濟發(fā)展中的重要作用，理解技術(shù)因人而生的價值觀，形成對現(xiàn)實結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性問題的探究欲望；工程思維方面，經(jīng)歷將結(jié)構(gòu)知識應(yīng)用于橋梁模型設(shè)計的過程，能根據(jù)設(shè)計要求對橋梁形狀、使用材料、制作工藝等進行分析，利用系統(tǒng)思想綜合比較和權(quán)衡，確定最佳橋梁模型制作方案；創(chuàng)新設(shè)計方面，在設(shè)計橋梁模型方案的過程中，能夠基于調(diào)查的橋梁知識進行大膽構(gòu)思，多角度思考并提出獨特創(chuàng)意，體驗創(chuàng)新設(shè)計帶來樂趣；圖樣表達方面，能根據(jù)設(shè)計方案要求，使用草圖表達自己的創(chuàng)造思路，并最終繪制出橋梁模型三視圖或加工圖，體驗參與技術(shù)問題討論時技術(shù)語言的重要性；物化能力方面，能根據(jù)設(shè)計方案動手制作出橋梁模型，實現(xiàn)方案到實物的轉(zhuǎn)化，體驗?zāi)Ｐ椭谱?、裝配、調(diào)試的整個過程，提高動手實踐能力。

項目式學(xué)習(xí)活動設(shè)計

1）創(chuàng)設(shè)情境，引入項目。結(jié)合本地的交通狀況，教師提出建造橋梁問題，引導(dǎo)學(xué)生進入真實場景中，然后提出項目任務(wù)：用木條、冰棒棍等制作橋梁模型。要求：橋的結(jié)構(gòu)要合理、美觀，形狀不限；制作的橋梁模型跨度不小于30厘米，橋孔高度不低于15厘米，橋面寬度不小于8厘米；承重物的質(zhì)量不小于500克，承重物質(zhì)量與橋自身質(zhì)量的比值越大越好。教師在明確建橋任務(wù)后，提出與建橋相關(guān)的問題，例如：橋梁的類型有哪些？一座橋是如何受力的？不同類型的橋有什么優(yōu)缺點？有哪些材料來建造橋梁？

2）活動探究，積累經(jīng)驗。

環(huán)節(jié)1：信息收集，形成報告。此環(huán)節(jié)旨在讓學(xué)生搜索橋梁圖片，了解不同類型橋梁類型具有獨特結(jié)構(gòu)。首先，學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)等途徑，收集橋梁圖片并進行歸類；其次，學(xué)生通過繪制各類橋梁的簡易圖，嘗試找到不同類型橋梁的結(jié)構(gòu)特點；最后，學(xué)生討論總結(jié)并形成報告，包括梁橋、拱橋、斜拉橋、懸索橋等的結(jié)構(gòu)特征。

環(huán)節(jié)2：自主探究，初識橋梁結(jié)構(gòu)受力。此環(huán)節(jié)主要通過虛擬實驗室認識結(jié)構(gòu)或構(gòu)件上的各種力，進而分析橋梁不同結(jié)構(gòu)類型受力。首先，學(xué)生訪問虛擬實驗室，深化對拉力、壓力、剪切力、彎曲力和扭轉(zhuǎn)的認識[7]；然后，教師指導(dǎo)學(xué)生分析梁橋、拱橋、斜拉橋、懸索橋和桁架橋所受的拉力和壓力，并將受力分析結(jié)果畫在不同類型橋梁圖片上。

環(huán)節(jié)3：動手試驗，制作桁架。此環(huán)節(jié)讓學(xué)生通過制作桁架，理解三角形桁架相對于其他多邊形框架不易變形。首先，教師讓學(xué)生觀察桁架橋的圖片，找出桁架橋結(jié)構(gòu)中的形狀；其次，教師給出試驗材料（兩端開孔50厘米長桐木條和螺栓），讓學(xué)生聯(lián)結(jié)成三角形、四邊形，制作完后分別在三角形和四邊形的頂點和邊上施加外力，觀察兩種形狀的變化，結(jié)合已學(xué)知識總結(jié)三角形較四邊形具有良好的穩(wěn)定性；最后，教師分發(fā)冰棒棍，讓學(xué)生采用不同的連接方式（釘接、膠接等）連接成桁架。

環(huán)節(jié)4：角色扮演，虛擬造橋。此環(huán)節(jié)主要讓學(xué)生扮演工程師角色體驗BRIDGE IT造橋游戲，從而感受工程師思考解決問題的過程。首先，教師給學(xué)生講解游戲建橋的基本步驟，以及如何測試和返回修改；其次，學(xué)生按照游戲的等級，記錄每次造橋設(shè)計的迭代過程，對橋梁承受的荷載進行分析，反思搭建過程的不足，思考如何更好地分散荷載。

3）工程設(shè)計、技術(shù)制作。此環(huán)節(jié)旨在讓學(xué)生通過小組合作動手實踐完成由構(gòu)思到橋梁模型制作整個過程，以此體驗工程設(shè)計過程。首先，小組成員基于所學(xué)橋梁知識，結(jié)合項目限制條件，進行頭腦風暴和構(gòu)思，繪制草圖，分析橋的力學(xué)結(jié)構(gòu)，并確定橋梁類型、大小和盡寸。其次，小組成員制訂計劃、分工實施，選擇合適工具和材料動手造橋，在造橋過程中注意記錄所遇到問題。橋梁模型完成制作后，根據(jù)項目對橋梁設(shè)計的要求對做好的橋梁模型進行承重試驗，小組成員記錄試驗過程并撰寫試驗報告。最后，小組展示，組間交流造橋方法與過程，互相改進學(xué)習(xí)。

4）評價總結(jié)。此環(huán)節(jié)主要采用多種評價方式，多角度評估學(xué)生的項目學(xué)習(xí)過程。在項目實施的不同階段，使用的評價手段和方法不同，分發(fā)給學(xué)生或小組的評價工具和量表不同：在項目作品展示和匯報階段，針對項目作品的評價包括知識的運用，作品的創(chuàng)新性、功能性、實用性，成果展示、表達能力等；在項目試驗檢測階段，把技術(shù)試驗評價表分發(fā)給學(xué)生，涉及技術(shù)試驗數(shù)據(jù)記錄是否齊全、操作是否規(guī)范、小組分工是否合理等維度；項目結(jié)束和反思階段，收集學(xué)生填寫的觀察、日志和合作檢查表，小組成員評價表等，進行項目總體評價。教師針對不同階段的評價反饋給出相應(yīng)的指導(dǎo)建議。

3 教學(xué)反思

“制作橋模型”的項目式學(xué)習(xí)契合了深度學(xué)習(xí)的理念，可以讓學(xué)生圍繞項目問題通過調(diào)查和分析并嘗試解決問題、完成任務(wù)，從而獲得知識和學(xué)習(xí)能力。學(xué)生通過橋梁知識的收集、設(shè)計分析、方案構(gòu)思、模型制作、試驗、評價，加深對結(jié)構(gòu)設(shè)計一般過程的認識，對結(jié)構(gòu)知識的掌握程度從單純理論上的理解上升到靈活應(yīng)用的層面。在整個項目學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生按照項目要求，小組合理分工，通過自主探究、合作學(xué)習(xí)和動手實踐等方式體驗從方案構(gòu)思到模型物化的整個過程。在完成任務(wù)的過程中會遇到各種各樣的問題，學(xué)生主動動手探究，在探究中不斷分析解決問題，不斷嘗試改進，最后完成自己的橋模型制作。通過項目學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅加深了對通用技術(shù)知識的理解，而且綜合能力得到有效鍛煉。此外，在項目實施各個階段都設(shè)有自評和互評環(huán)節(jié)，學(xué)生自覺充當起小評委，評價其他組或被評價，有助于培養(yǎng)批判性思維。

項目式學(xué)習(xí)雖然強調(diào)和充分發(fā)揮學(xué)生的主體性，但并不意味教師主導(dǎo)作用弱化了，教師引導(dǎo)在項目式學(xué)習(xí)各個活動環(huán)節(jié)依然非常重要。因為每個學(xué)生的自律性、自主性有很大差異，教師要提前了解并指導(dǎo)小組組建，注重科學(xué)化、合理化分組。在項目實施前期，教師要指導(dǎo)學(xué)生明確項目目標、項目過程、項目方法、項目成果及具體的評價方法；在項目實施過程中，教師要監(jiān)督各小組的學(xué)習(xí)進度，及時提供幫助，通過積極引導(dǎo)和啟發(fā)、評價等方式督促學(xué)生完成項目學(xué)習(xí)；在項目接近尾聲時，教師還要指導(dǎo)學(xué)生針對項目過程進行自評，針對項目成果進行互評，整理評價結(jié)果并做好項目反饋。

4 結(jié)論

項目式學(xué)習(xí)是立足于體驗和實踐并注重創(chuàng)造性的活動，和傳統(tǒng)的教學(xué)模式比較起來，項目實施過程和最終結(jié)果并重。在項目選擇和設(shè)計時，要注重學(xué)生碎片化知識和相關(guān)知識技能的整合，實現(xiàn)理論與實踐過程的統(tǒng)一。本文以項目“制作橋模型”為例，探討和展示高中通用技術(shù)學(xué)科項目式學(xué)習(xí)的實施流程，對項目式學(xué)習(xí)實施各個環(huán)節(jié)進行分析。新版通用技術(shù)課程標準強調(diào)項目式學(xué)習(xí)對學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的重要性。學(xué)生經(jīng)歷橋模型的設(shè)計與制作，增強了技術(shù)問題意識，鍛煉了圖樣表達和物化能力，初步形成了工程思維，核心素養(yǎng)得到有效提升。