STEM視域下高中通用技術(shù)實(shí)踐活動的實(shí)施與反思

顏井真

【摘要】? ? 隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，各國在人才、技術(shù)、資源等方面的競爭逐步加劇。高中教育要更好地面向?qū)W生未來發(fā)展，提升學(xué)生核心素養(yǎng)。依托通用技術(shù)課程教學(xué)，要深度踐行教學(xué)做合一理念，讓學(xué)生更好地進(jìn)行多學(xué)科知識綜合實(shí)踐?，F(xiàn)將STEM理念有效融入高中通用技術(shù)課程，從目標(biāo)方面有效統(tǒng)籌，在方法層面引導(dǎo)學(xué)生合作，以成果落地和反思過程促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新應(yīng)用，這樣才可以更好地提高學(xué)生問題解決能力，推動學(xué)生知識與應(yīng)用技能全面掌握，為學(xué)生未來發(fā)展全面賦能。

【關(guān)鍵詞】? ? 高中? ? STEM理念? ? 通用技術(shù)? ? 實(shí)踐? ? 創(chuàng)新? ? 合作

隨著立德樹人理念的深度推進(jìn)，在高中教學(xué)落實(shí)的過程中，教師要更好地培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。除了讓學(xué)生對理論知識掌握之外，要更好地以創(chuàng)新性課程引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)、探究，掌握各類事物的基本構(gòu)成和工作原理，提升學(xué)生動手能力。讓學(xué)生在知識學(xué)習(xí)的同時(shí)更好地技能應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生積極的科學(xué)態(tài)度。這樣才能真正適應(yīng)社會對人才的需求，推動學(xué)生更好地創(chuàng)新探究。在高中通用技術(shù)課程教學(xué)展開的過程中。教師要能夠以STEM理念為依托，引領(lǐng)學(xué)生參與課程實(shí)踐活動，推動學(xué)生學(xué)思結(jié)合全面進(jìn)步。

一、STEM理念融入高中通用技術(shù)課程的意義分析

STEM即科學(xué)（Science），技術(shù)（Technology），工程（Engineering），數(shù)學(xué)（Mathematics）四門學(xué)科英文首字母的縮寫。由此可知，STEM理念就是以教學(xué)目標(biāo)為載體，推動學(xué)生多學(xué)科融合的一種創(chuàng)新性教學(xué)方式，在高中通用技術(shù)教學(xué)中，STEM理念的融入為學(xué)生獨(dú)立思考提供了有效的空間，更提升了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識。在通用技術(shù)課程教學(xué)中，教師要能夠以STEM理念為依托，推動學(xué)生更好地學(xué)習(xí)認(rèn)知全面發(fā)展，提高學(xué)生綜合實(shí)踐能力。

（一）STEM理念可以提高學(xué)生對通用技術(shù)的認(rèn)知意識

傳統(tǒng)模式下，很多學(xué)生對物理、生物、化學(xué)等科學(xué)知識的學(xué)習(xí)興趣比較濃厚，但是學(xué)生對通用技術(shù)并不夠了解。STEM理念的融入改變了學(xué)生對單一學(xué)科知識學(xué)習(xí)的現(xiàn)狀，結(jié)合于具體的目標(biāo)，讓學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)造，綜合運(yùn)用學(xué)科知識進(jìn)行有效實(shí)踐。STEM理念真正實(shí)現(xiàn)了課堂與生活的無縫對接，從項(xiàng)目出發(fā)，讓學(xué)生更好地認(rèn)知通用技術(shù)在生活中的廣泛應(yīng)用價(jià)值，提升學(xué)生學(xué)習(xí)創(chuàng)造意識。

（二）STEM理念能夠提高學(xué)生對通用技術(shù)探究的熱情

高中通用技術(shù)教學(xué)展開的過程中，不僅需要讓學(xué)生對跨學(xué)科知識有效整合，更要在實(shí)踐層面推動學(xué)生積極應(yīng)用有效探究，踐行教學(xué)做合一理念，打破知識與應(yīng)用之間的壁壘，讓學(xué)生在具體的實(shí)踐活動中積極動手，結(jié)合實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)的問題，推動學(xué)生進(jìn)一步探究。為學(xué)生創(chuàng)造力展示提供有效平臺，并更好地推動學(xué)生對理論知識的有效驗(yàn)證。以小組合作的方式讓學(xué)生充分討論、積極交流，在實(shí)踐中加深學(xué)生言而認(rèn)知，在合作中推動學(xué)生高效對話，以創(chuàng)意成果實(shí)踐提升學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，引領(lǐng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)造，為學(xué)生能力展示提供更廣的平臺。

（三）STEM理念融入可以更好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)潛力

隨著實(shí)踐環(huán)節(jié)的逐步推進(jìn)，在高中通用技術(shù)教學(xué)展開的過程中，除了圍繞教材所呈現(xiàn)的一些內(nèi)容讓學(xué)生學(xué)習(xí)思考之外，還要更好地提升學(xué)生創(chuàng)新意識，結(jié)合STEM理念讓大學(xué)生對現(xiàn)有的案例有效分析，嘗試改進(jìn)，推動學(xué)生進(jìn)一步延伸創(chuàng)新。真正將創(chuàng)新意識融合與學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)踐活動，為學(xué)生綜合實(shí)踐能力的提升鋪路搭橋，引導(dǎo)學(xué)生掌握自然規(guī)律，探索創(chuàng)新工具和新型技術(shù)的應(yīng)用。將通用技術(shù)與課程學(xué)習(xí)與科學(xué)、工程、技術(shù)、數(shù)學(xué)緊密融合，提升學(xué)生創(chuàng)新思維及問題解決能力。讓學(xué)生更好地融入社會有效實(shí)踐，并為其他學(xué)科教學(xué)活動的設(shè)計(jì)提供有效借鑒，為學(xué)生全面發(fā)展有效賦能。

二、高中通用技術(shù)實(shí)踐活動設(shè)計(jì)推進(jìn)的基本原則

在高中通用技術(shù)實(shí)踐活動落實(shí)的過程中，教師既要為學(xué)生設(shè)計(jì)有效的項(xiàng)目，又要堅(jiān)持科學(xué)的教學(xué)原則，對學(xué)生統(tǒng)籌引導(dǎo)，才可以更好地提高綜合教學(xué)效果。

（一）學(xué)生主體原則

在整個(gè)課程推進(jìn)的過程中，教師必須始終秉持學(xué)生主體性原則。以有效的問題設(shè)計(jì)提高學(xué)生學(xué)習(xí)創(chuàng)新的主動性，以學(xué)生的創(chuàng)意實(shí)踐和主題展示為基礎(chǔ)，捕捉學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到的突出問題，讓學(xué)生真正參與進(jìn)來，嘗試對設(shè)計(jì)存在的不足有效優(yōu)化和完善設(shè)計(jì)，推動學(xué)生技能掌握，結(jié)合實(shí)驗(yàn)過程中遇到的具體問題，讓學(xué)生有效探究、查閱資料，提升學(xué)生問題解決意識。充分彰顯學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體性價(jià)值，讓學(xué)生明確任務(wù)目標(biāo)，科學(xué)設(shè)計(jì)方法步驟，使學(xué)生的學(xué)習(xí)潛力得到有效發(fā)展。

（二）合作互助原則

在高中通用技術(shù)課程推進(jìn)的過程中，教師要更好地提升學(xué)生的合作互助意識，將學(xué)生劃分成不同的學(xué)習(xí)小組，讓學(xué)生之間有效分工各司其職，提高工作效率。小組之間可以營造起良性競爭氛圍，提升學(xué)生學(xué)習(xí)緊迫感，小組內(nèi)部學(xué)生要能夠合作積極有效對話，推動問題的妥善解決。這樣既可以大量減少活動準(zhǔn)備的時(shí)間，又能夠提升學(xué)生協(xié)作意識。對于一些相對復(fù)雜的項(xiàng)目，還能夠讓小組之間有效交流，積極對話，鼓勵(lì)讓學(xué)生創(chuàng)意展示相互借鑒。提升學(xué)生團(tuán)隊(duì)意識的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生對學(xué)科探究的濃厚興趣。學(xué)生之間還可以起到相互的督促作用，防止一部分學(xué)生不能按時(shí)完成課程任務(wù)。以團(tuán)隊(duì)為模式提升學(xué)生集體榮譽(yù)感，以優(yōu)秀的作品展示讓學(xué)生整個(gè)學(xué)習(xí)過程更富激情。

（三）激勵(lì)評價(jià)原則

在高中通用技術(shù)課程教學(xué)展開的過程中，除了讓學(xué)生進(jìn)行有效的資料收集，合作對話、創(chuàng)意設(shè)計(jì)之外，在整個(gè)活動過程中，教師要能夠以有效的激勵(lì)評價(jià)推動學(xué)生學(xué)習(xí)發(fā)展。走進(jìn)學(xué)生中間，捕捉學(xué)生所遇到的一些突出問題，記錄學(xué)生的鮮活創(chuàng)意，評價(jià)學(xué)生的綜合成果。在整個(gè)活動中，讓學(xué)生暢所欲言，分享自己的疑惑，講出自己遇到的問題，讓學(xué)生做自己學(xué)習(xí)的主人。以教師的評價(jià)引導(dǎo)，讓他們整個(gè)學(xué)習(xí)過程充滿活力。同時(shí)以激勵(lì)評價(jià)發(fā)現(xiàn)學(xué)生身上的優(yōu)勢，推動學(xué)生更好地創(chuàng)新創(chuàng)造。結(jié)合學(xué)生自身潛力，為他們匹配更加合適的任務(wù)，這樣高中通用技術(shù)課程的推進(jìn)才能更加順利。學(xué)生也可以更好地實(shí)現(xiàn)意義學(xué)習(xí)，為后續(xù)科學(xué)實(shí)踐活動的落實(shí)奠定良好基礎(chǔ)。評價(jià)激勵(lì)的推進(jìn)還要結(jié)合學(xué)生自身所遇到的問題，引領(lǐng)他們有效反思，結(jié)合學(xué)生身上的不足，讓他更好地彌補(bǔ)基礎(chǔ)知識，掌握扎實(shí)實(shí)驗(yàn)技能。

三、STEM理念下高中通用技術(shù)課程推進(jìn)的步驟分析

通用技術(shù)實(shí)踐活動涉及了認(rèn)知、技能、情感、創(chuàng)新等多個(gè)層面。融合于STEM理念，教師首先要讓學(xué)生對學(xué)科知識有效了解，喚醒學(xué)生認(rèn)知體驗(yàn)興趣。另外還要讓學(xué)生對概念、原理靈活應(yīng)用，在動作技能層面強(qiáng)化記憶，讓學(xué)生更好地升華情感鮮活認(rèn)知。

（一）創(chuàng)設(shè)情景

通用技術(shù)課程設(shè)計(jì)的知識面廣，對學(xué)生綜合理解能力有很高的要求。在教學(xué)展開的過程中，教師要更好地創(chuàng)設(shè)有效教學(xué)情景，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，對實(shí)驗(yàn)所需的各類材料、裝備、設(shè)置、圖標(biāo)等以直觀生動方式呈現(xiàn)，必要的時(shí)候可以直接通過視頻的方式引領(lǐng)學(xué)生帶入情境之中。讓學(xué)生先對他人的成果有效觀摩，激發(fā)學(xué)生對其中蘊(yùn)含的原理有效思考，并推動學(xué)生實(shí)踐探究。這樣更容易吸引學(xué)生的好奇心，而且可以激發(fā)學(xué)生挑戰(zhàn)意識，推動教學(xué)目標(biāo)高效達(dá)成。對于任何一個(gè)主題，教師都要先從貼近學(xué)生認(rèn)知的角度創(chuàng)設(shè)情景，讓學(xué)生著手做好準(zhǔn)備工作。這樣可以更好地提高通用技術(shù)課程的可操作性，也能為學(xué)生能力施展提供有效空間。

（二）發(fā)布任務(wù)

基于STEM理念的高中通用技術(shù)課程，要以任務(wù)為引領(lǐng)，讓學(xué)生運(yùn)用科學(xué)原理進(jìn)行創(chuàng)新、創(chuàng)造。結(jié)合目標(biāo)任務(wù)的發(fā)布要同步為學(xué)生設(shè)計(jì)一些簡略的原理和步驟，讓學(xué)生掌握探索探究的主題方向。對于其中蘊(yùn)含的程序性知識，則需要學(xué)生在小組環(huán)境下去有效探究。以協(xié)同合作模式，讓學(xué)生對多學(xué)科理論有效分析，對可能用到的科學(xué)、技術(shù)、數(shù)學(xué)、工程等方面的理論邏輯串聯(lián)。教師要讓學(xué)生帶著目標(biāo)進(jìn)行有效的路徑規(guī)劃，讓學(xué)生用自己的創(chuàng)意去推動問題的有效解決，充分發(fā)揮任務(wù)的導(dǎo)向價(jià)值，使學(xué)生學(xué)習(xí)參與，為創(chuàng)意落地做好充分準(zhǔn)備。

（三）設(shè)計(jì)創(chuàng)作

在學(xué)生明確了任務(wù)目標(biāo)，確定了任務(wù)執(zhí)行的有效方法之后，就可以讓學(xué)生參與到目標(biāo)對象的設(shè)計(jì)與制作過程中。這是從理論到實(shí)踐的重要一步，既能考驗(yàn)學(xué)生對理論知識的理解，又可以融合于實(shí)踐提升學(xué)生動手操作意識。比如在學(xué)習(xí)的過程中，很多學(xué)生對于電磁鐵的工作原理能夠充分了解，但是在磁鐵的纏繞制作的過程中學(xué)生就遇到了具體的問題，磁線纏繞不緊，銅線布局不夠均勻。這些都是學(xué)生在實(shí)踐過程中遇到的一些具體問題，需要融合于設(shè)計(jì)制作過程，讓學(xué)生更好地揣摩方法，優(yōu)化設(shè)計(jì)。改變學(xué)生對理論的片面性認(rèn)知，真正讓學(xué)生動手動腦，有效思考。設(shè)計(jì)創(chuàng)作環(huán)節(jié)非?？简?yàn)學(xué)生的耐心、細(xì)心與動手能力。

（四）交流評價(jià)

通用技術(shù)課程推進(jìn)的過程中，要重視交流評價(jià)環(huán)節(jié)的落實(shí)，讓學(xué)生以小組為單位完成項(xiàng)目任務(wù)之后還要更好地對學(xué)生的成果進(jìn)行有效的交流評價(jià)。各個(gè)小組積極展示自己的創(chuàng)意項(xiàng)目，并與其他小組有效對話。以合作交流方式讓學(xué)生更好地技能互補(bǔ)、經(jīng)驗(yàn)切磋，推動問題的妥善解決。在交流評價(jià)落實(shí)的過程中，結(jié)合各個(gè)小組取得的項(xiàng)目成果及學(xué)生的創(chuàng)新意識、學(xué)習(xí)態(tài)度、對實(shí)驗(yàn)原理的綜合理解等，教師都要給予學(xué)生有效的教學(xué)評價(jià)，可以融合于小組評價(jià)、學(xué)生自主評價(jià)、組內(nèi)相互評價(jià)、組間評價(jià)等多種方式，幫助學(xué)生完善認(rèn)知，積極交流。依托評價(jià)環(huán)節(jié)的有效推進(jìn)，讓學(xué)生有更強(qiáng)的學(xué)習(xí)獲得感。

（五）反省思考

在合作交流告一段落之后，結(jié)合學(xué)生前期取得的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)及在交流中獲得的一些新發(fā)現(xiàn)，讓學(xué)生對整個(gè)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行有效的反思，并進(jìn)行項(xiàng)目完善。引領(lǐng)學(xué)生更好地在合作中共享，圍繞項(xiàng)目更好地有效分析，推動項(xiàng)目實(shí)踐活動有效延伸到課外，使學(xué)生綜合能力獲得扎實(shí)發(fā)展，學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)步意識也可以被更好地帶動。

四、STEM理念下的通用技術(shù)課程設(shè)計(jì)案例分析——電磁陀螺

在生產(chǎn)生活中我們大量用到電動機(jī)，它主要由定子和轉(zhuǎn)子兩個(gè)部分構(gòu)成，轉(zhuǎn)子不需要與電線相連，而定子在通電的前提下能夠產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，帶動轉(zhuǎn)子同步運(yùn)轉(zhuǎn)。電動機(jī)是人類科學(xué)史上的重大發(fā)現(xiàn)，在生產(chǎn)、生活及科研中都有效發(fā)揮作用。在日常生活中的洗衣機(jī)、電冰箱、電腦、空調(diào)、電風(fēng)扇以及一些小型的兒童玩具，如小火車、小汽車等都需要用到各種不同類型的電動機(jī)來維持系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)。所以在通用技術(shù)課程教學(xué)落實(shí)的過程中，我們就從電動機(jī)的縮微模型——電磁陀螺這樣一個(gè)重要的生活部件入手，推動學(xué)生有效設(shè)計(jì)，讓學(xué)生選擇用銅線、鐵線、螺絲釘、干電池等小型器材嘗試去自主設(shè)計(jì)制作電磁陀螺。

（一）教學(xué)目標(biāo)分析

電磁陀螺綜合設(shè)計(jì)了科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等多方面的內(nèi)容?？茖W(xué)方面主要讓學(xué)生了解電生磁和能量轉(zhuǎn)換的相關(guān)概念，與物理知識相融合推動學(xué)生鮮活理解。技術(shù)層面要讓學(xué)生能夠運(yùn)用一些工具來制作電磁陀螺，提升學(xué)生動手意識。工程方面是指整個(gè)設(shè)計(jì)過程著眼于讓學(xué)生了解工程設(shè)計(jì)的理念、步驟及改進(jìn)方法。數(shù)學(xué)方面本次實(shí)驗(yàn)主要涉及了測量、計(jì)算等一些基礎(chǔ)數(shù)學(xué)知識。教學(xué)目標(biāo)可具體闡述為以下幾個(gè)方面：第一，認(rèn)知層面。主要讓學(xué)生了解基本物理模型陀螺的形態(tài)，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)過程，讓學(xué)生分析影響陀螺旋轉(zhuǎn)時(shí)長的各類因素，如何更好地消除不利因素，延長陀螺旋轉(zhuǎn)時(shí)間。結(jié)合學(xué)生物理學(xué)上學(xué)習(xí)的電與磁相關(guān)知識，讓學(xué)生更好地理解電磁陀螺基本概念。第二，掌握層面。結(jié)合通用技術(shù)課程，讓學(xué)生了解電磁鐵的電路連接情況。闡述、分析、講解電磁陀螺的基本工作原理。對于電磁陀螺運(yùn)轉(zhuǎn)過程中涉及的能量轉(zhuǎn)化有效分析。第三，操作層面。重點(diǎn)在于讓學(xué)生運(yùn)用一些簡單工具制作電磁陀螺，尤其是電磁鐵部分是本節(jié)課程的一個(gè)難點(diǎn)。在電磁鐵和陀螺制作完成之后，二者的銜接推進(jìn)系統(tǒng)有效運(yùn)轉(zhuǎn)也是一個(gè)核心步驟。需要讓學(xué)生熟悉工作設(shè)計(jì)的基本程序，并提升動手意識，進(jìn)行整個(gè)設(shè)計(jì)過程的反思和修正。教學(xué)任務(wù)設(shè)計(jì)了原理、操作、優(yōu)化等多個(gè)步驟，是提高學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ囊粋€(gè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)。

（二）教學(xué)準(zhǔn)備

在電磁陀螺制作之前，教師先讓學(xué)生進(jìn)行教學(xué)準(zhǔn)備工作，了解電磁電動機(jī)在生活中的廣泛用途，并對電動機(jī)的工作原理有效了解。接著讓學(xué)生準(zhǔn)備鐵線、銅線、螺母、螺帽、熱熔槍、電烙鐵、透明膠、電源、前置電容器、導(dǎo)線等工具。結(jié)合微課視頻，讓嘗試說明電磁陀螺的制作原理。

（三）操作步驟

電磁陀螺的制作分為電磁部分和陀螺部分兩個(gè)主要構(gòu)件。第一步，制作電磁。電磁部分的難點(diǎn)在于制作線圈，需要讓學(xué)生將銅線剪斷，并將其繞在一定長度的長螺母上，線圈的繞只要做到均勻、整齊。同樣的線圈需要制作兩個(gè)放在一旁備用。第二步，制作陀螺。將規(guī)定的鐵絲沿著圓柱形的紙筒做一個(gè)圓。制作成陀螺，再按照電路圖的提示將兩個(gè)自制的線圈、電容器和學(xué)生電源并聯(lián)連接。在通電情況下，輕輕撥動放置在光盤中心的陀螺，調(diào)整兩個(gè)銅線圈是指夾角成90度。通過反復(fù)的調(diào)試，使兩個(gè)同線圈位置穩(wěn)定，陀螺就可以穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)。然后再用熱熔槍將銅線圈固定在光盤上，用膠帶加固，電磁陀螺就能制作完成。

五、STEM理念下下高中通用技術(shù)課程推進(jìn)需要注意的問題

STEM視域下的高中通用技術(shù)課程對于推動學(xué)生對于掌握，引領(lǐng)學(xué)生實(shí)踐操作，優(yōu)化學(xué)生知識建構(gòu)能力具有多方面的意義。但是教師也要結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)反饋，有效調(diào)整課程展開模式，為學(xué)生交流合作提供一個(gè)平臺，更好地促進(jìn)學(xué)生綜合能力有效發(fā)展。教師要著重關(guān)注學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)態(tài)度的養(yǎng)成，在通用技術(shù)課程教學(xué)落實(shí)的過程中，學(xué)生大量需要運(yùn)用物理、化學(xué)、生物、地理等多方面的知識來抽象推理實(shí)踐操作。在這個(gè)過程中，既需要讓學(xué)生將課內(nèi)所學(xué)理論有效認(rèn)知，又需要與實(shí)際生活緊密結(jié)合，以更好地加強(qiáng)學(xué)生對概念性知識的理解。在教學(xué)展開的過程中，教師要注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度，提升學(xué)生操作實(shí)踐意識。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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