基于學科核心素養(yǎng)的高中通用技術(shù)課程教學研究

◇樂山師范學院電子信息與人工智能學院 陳利群

技術(shù)能力對個人的職業(yè)生涯是非常重要的，而學校素質(zhì)教育的一個重要組成部分就是技術(shù)教育。普通高中通用技術(shù)課程的宗旨是提高學生的學科素養(yǎng)，課程的標志性特征為設(shè)計思想的學習、動手操作的學習，它是一門既結(jié)合實踐應用、注重創(chuàng)造性思維、又展現(xiàn)科學技術(shù)與人文相統(tǒng)一的綜合性課程。本文通過對該課程選修一“電子控制技術(shù)”部分的教學內(nèi)容舉例來展開教學研究，探討如何圍繞核心素養(yǎng)開展教學活動。

高中《通用技術(shù)》課程的選修一講述有關(guān)“電子控制技術(shù)”方面的知識。章節(jié)設(shè)置上包括“電子控制技術(shù)結(jié)構(gòu)與組成”，簡要闡述開環(huán)電子控制系統(tǒng)與閉環(huán)電子控制系統(tǒng)的概念、結(jié)構(gòu)、工作原理、區(qū)別及各自優(yōu)缺點；而“電子控制系統(tǒng)中的傳感器”那章則描述了各種類傳感器的原理及應用；在“電子控制系統(tǒng)中的信息處理與控制電路”章節(jié)中，則涵蓋數(shù)字電路的基礎(chǔ)和控制電路的介紹。從內(nèi)容設(shè)置可見，選修一內(nèi)容與電子、信息、自動化工程領(lǐng)域息息相關(guān)，高中階段先讓學生了解行業(yè)概況和學科知識基礎(chǔ)，可大大激發(fā)學生的求知欲。而高中通用技術(shù)課程的一系列教材，具有多個專題知識點，比如專題一“對技術(shù)的認識”，從技術(shù)的含義、技術(shù)的價值、性質(zhì)，到科學與技術(shù)的關(guān)系、技術(shù)的發(fā)展史，目標明確地指向其基本的要求：①學習了解科學技術(shù)的發(fā)展歷史，解開對技術(shù)的神秘感、破除迷信。②理解技術(shù)可以體現(xiàn)人的能動性和創(chuàng)造力，技術(shù)的進步是推動社會發(fā)展前進的主要動力。③深刻理解技術(shù)的本質(zhì)特性。④分清技術(shù)與科學的關(guān)系。而這一專題里面還有眾多豐富的相關(guān)內(nèi)容，包括二氧化碳排放、全球變暖問題；臭氧空洞和紫外線對人類環(huán)境的影響；酸雨的形成、硫氧化物、氮氧化物問題；有害廢棄物、核廢料等。另外，專題二為“設(shè)計有關(guān)知識”，專題三為“通用設(shè)計的過程及評價”，專題四為解析“設(shè)計應具備的基本能力”，專題五為“結(jié)構(gòu)與設(shè)計”，專題六為“流程與設(shè)計”，專題七為“系統(tǒng)與設(shè)計”，專題八為“控制與設(shè)計”，每一個通用技術(shù)專題項目都深入淺出地結(jié)合生活生產(chǎn)實踐內(nèi)容，給學生展現(xiàn)出他們未來將從事的行業(yè)特點、必備的知識體系、研究方法和設(shè)計思路。同時，考慮到學生所處的受教育階段，僅僅粗略地闡明了其基本要求而已。例如，專題八“控制與設(shè)計”，結(jié)合高中生智力特點和需求特點提出來的基本要求是：①結(jié)合生活、生產(chǎn)中實際應用理解控制的含義和作用。②對于簡單的開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)構(gòu)成環(huán)節(jié)熟練掌握，并能描述出其控制的原理、工作過程。③可以繪制一個閉環(huán)控制系統(tǒng)的簡要框圖，理解方框圖里面控制器、執(zhí)行機構(gòu)等有關(guān)環(huán)節(jié)的本質(zhì)作用，明了構(gòu)成閉環(huán)的反饋環(huán)節(jié)物理層面的具體功能。④可以聯(lián)系實踐案例定性地分析影響簡單控制系統(tǒng)運行性能指標的干擾因素，并區(qū)分主次。

既然高中通用技術(shù)課程中涉及到方方面面的知識，如何在有限的時間里實施有效的教學呢？這是我們需要深入研究的問題。根據(jù)《教育部關(guān)于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見》，新課標的修訂依然要參考中學生發(fā)展核心素養(yǎng)要求，細化各年級、各學科具體的育人目標及任務，明確設(shè)立中學生該具備的關(guān)鍵能力和必備品格，這些能力和品格將適應個人終身發(fā)展和社會發(fā)展的需求。尤其重要的是強調(diào)個人修養(yǎng)、社會關(guān)愛、家國情懷，愈加關(guān)注個體自主發(fā)展、團隊協(xié)作參與、創(chuàng)造創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

1 通用技術(shù)核心素養(yǎng)的具體內(nèi)容

《通用技術(shù)》課程的學科核心素養(yǎng)包含五個方面，分別是技術(shù)意識、工程思維、創(chuàng)新設(shè)計、圖樣表達、物化能力。

簡單地說，技術(shù)意識就是人們對技術(shù)現(xiàn)象及技術(shù)問題的感知和體悟。能夠形象化地理解社會生活生產(chǎn)中的技術(shù)規(guī)范、標準要求，形成專利意識；有能力理性分析某一技術(shù)對人、社會、環(huán)境的影響并進行正確評估，樹立技術(shù)的安全意識、環(huán)保意識，更進一步形成技術(shù)倫理及道德意識；始終把控住技術(shù)的根本宗旨，深入體會技術(shù)與人類先進文明之間的關(guān)聯(lián)性。

工程思維是利用系統(tǒng)分析和對比均衡為中心要點的一類籌謀規(guī)劃思想。希望培養(yǎng)學生正確認識系統(tǒng)、工程的多樣性和復雜性，既能全面地分析系統(tǒng)，又能校正、優(yōu)化系統(tǒng)，甚至設(shè)計系統(tǒng)。深諳實際系統(tǒng)的全部結(jié)構(gòu)、工程執(zhí)行流程，能用系統(tǒng)、控制等基本理念進行實際運用。

創(chuàng)新設(shè)計則是指立足于技術(shù)遇到的問題實施創(chuàng)新方案構(gòu)思以期達到解決技術(shù)問題，提升技術(shù)水平的過程。希望學生能根據(jù)所學，收集資訊信息，通過觀察分析可以提出問題、找尋解決問題的創(chuàng)新性途徑，最終達到解決問題的目標。

圖樣表達是人們對技術(shù)對象采用可視化的描述和交流。學習必要的行業(yè)繪圖國標要求，能識圖，借助工具可以完成手工繪制、計算機輔助繪制的技術(shù)圖樣。也就是掌握技術(shù)語言實現(xiàn)正確表達。

物化能力簡而言之就是采用一定的制作方法把設(shè)計方案轉(zhuǎn)化成有用產(chǎn)品的能力，或者對現(xiàn)有產(chǎn)品進行改良和優(yōu)化的能力。

以上詳盡描述的核心素養(yǎng)要求高而全面，如能讓學生獲得上述能力必將使其成為合格的社會主義建設(shè)人才。那么如何在該課程的教學中，潛移默化地培養(yǎng)其相關(guān)素養(yǎng)、提升其相關(guān)能力呢？

2 根據(jù)教學內(nèi)容設(shè)計教學環(huán)節(jié)

細細解讀理解學科核心素養(yǎng)，涵蓋了未來工程師、普通技術(shù)人員、多行業(yè)從業(yè)者所必備的多項能力，貫穿該“通用技術(shù)”教學要求甚至可延伸到大學不少細分學科的教學要求，所以其指導性是廣泛的，圍繞核心素養(yǎng)的培訓手段是靈活多樣的。

以《通用技術(shù)》選修一“電子控制技術(shù)”第二章“傳感器”中第二節(jié)“傳感器及其應用”之“光傳感器及其應用”為例，本節(jié)內(nèi)容既是對傳感器知識的拓展與深化，有為今后進一步學習電子控制系統(tǒng)積基樹本。分析學情，學生已經(jīng)初步學習了傳感器的理論知識，作為高中階段學生具備較強的觀察能力和一定的抽象思維能力，且對控制技術(shù)類課程表現(xiàn)出濃厚的學習興趣。

“光傳感器及其應用”的教學重點是了解常見光傳感器，理解光傳感器的工作原理，教學難點是掌握常見光傳感器的特性及其應用?；诮處煘橹鲗?、學生為主體的教學理念，在教學的四個基礎(chǔ)環(huán)節(jié)—“導入新知、構(gòu)建新知、深入理解、課后延伸”各個步驟精心設(shè)計安排教學，謹記圍繞學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)提升。

環(huán)節(jié)一：回顧舊知、導入新知。從之前所學，壓力傳感器、超聲音傳感器、霍爾傳感器分別是將力信號、超聲波信號、磁信號轉(zhuǎn)化成為電信號，同樣之處在于都是將非電信號轉(zhuǎn)化為電信號過程，顧名思義新知識“光傳感器”自然是將光信號轉(zhuǎn)化為電信號的一類裝置?？焖倜髁说貙氘斕斓男抡n內(nèi)容，同時闡明其概念。

環(huán)節(jié)二：師生互動、構(gòu)建新知。現(xiàn)場向?qū)W生展示光敏電阻，并分發(fā)給各學習小組，讓學生用萬用表測量其阻值，然后用不透光的套子遮住光敏電阻再測其阻值，各小組匯報他們的測量結(jié)果對比光敏電阻的亮電阻和暗電阻的差別，引導學生得出有關(guān)的結(jié)論—光信號不同轉(zhuǎn)變成了阻值的變化（電信號）；向?qū)W生介紹光電池板的組成及結(jié)構(gòu)，然后通過實驗將不同強度的光照射到光電池板上，與光電池組成回路的燈泡會隨著光強的變化而發(fā)生明暗不同的改變，從實驗中獲取直觀的結(jié)論；然后舉例生活中常用的紅外傳感器及其應用……最后回到前面的光敏電阻和光電池特性，提出光敏電阻和光電池為何會有這樣的特性呢？繼而展開對半導體材料三大特性的講解，包括熱敏性、摻雜性和光敏性，當然這堂課主要講解光敏性，光照對半導體材料可以帶來怎樣的性能改變。

環(huán)節(jié)三：運用知識、深化理解。通過視頻、文檔、圖片等生動形式地向?qū)W生介紹光敏電阻常見的兩方面用途—調(diào)光電路及作為光控開關(guān)的應用；生活生產(chǎn)中，光電池的實際運用可從三個方面展開學習，包括光電轉(zhuǎn)換、光電檢測和光能利用，教師從多途徑收集有關(guān)的學習資料，光傳感器的運用涉獵甚廣，軍用、民用、醫(yī)用、采礦、探傷……半導體材料光電池除了作為傳感器還是綠色能源光伏發(fā)電的設(shè)備。

環(huán)節(jié)四：課堂小結(jié)、課后延伸。小結(jié)課堂新內(nèi)容，布置課后練習要求。一般建議讓學生運用光傳感器設(shè)計實用電路。比如要求學生設(shè)計一個樓梯間使用的光控同時帶聲控的路燈電路。

3 課堂環(huán)節(jié)設(shè)計的作用

從以上“光傳感器及其應用”的教學環(huán)節(jié)設(shè)計，首先通過復習傳感器的概念引出光傳感器工作原理，來導入新知。然后，現(xiàn)場測試，得出光敏電阻的特性；實驗探究，得出光電池的特性；聯(lián)系實際，認識紅外傳感器，在這一過程中，注重師生互動，以此達到構(gòu)建新知的目的。接下來，結(jié)合上一環(huán)節(jié)，詳細介紹常見光傳感器的應用，聯(lián)系實際、深化理解。最后，簡單地進行課堂小結(jié)，并布置課后作業(yè)。教法上看，教師使用實驗演示并加以講授的方法；學法上看，學生通過觀察加以思考，自主體驗式地進行學習。

教學過程中，在教師的引導下現(xiàn)場測試、實驗探究得出光傳感器的特性，讓學生獲得光傳感器這一技術(shù)現(xiàn)象、技術(shù)問題具體的感知與體悟，樹立必要的技術(shù)意識；通過講解光傳感器及其應用，讓學生學會系統(tǒng)分析光傳感器工作原理，而不是孤立地學習“光傳感器”特性，引導學生形成工程思維模式；最后介紹光傳感器在實際生活、生產(chǎn)中應用的發(fā)展趨勢以及目前存在的不足之處，培養(yǎng)學生立足所學，善于發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，提升學生創(chuàng)新設(shè)計能力。

4 結(jié)束語

當然上述教學設(shè)計舉例中，專門地進行了有利于培養(yǎng)學生技術(shù)意識、工程思維、創(chuàng)新能力這三方面核心素養(yǎng)的安排。而物化能力、圖樣表達雖然沒有刻意的設(shè)計安排，但是布置的課后作業(yè)練習，需要學生設(shè)計實用的聲控、光控電燈電路，是可以繪制電路圖并購置材料做出實物產(chǎn)品的，即所謂的圖樣表達及物化能力的培訓。不過，因為高中通用技術(shù)課程的課時數(shù)非常有限，我們也不必追求所有章節(jié)的教學都要生拉硬扯地掛鉤核心素養(yǎng)，只需在教學安排上多動腦、花心思圍繞學科核心素養(yǎng)展開教學即可。