挖掘科技創(chuàng)新大賽中的通用技術(shù)教學(xué)資源

■丁尚品

作者： 丁尚品，紹興市第一中學(xué)分校通用技術(shù)組教研組長(zhǎng)，中學(xué)一級(jí)教師。

高中通用技術(shù)課程開設(shè)以來，各方面都在不斷成長(zhǎng)，但教學(xué)資源的缺乏一直阻礙著通用技術(shù)的發(fā)展，把科技創(chuàng)新大賽應(yīng)用到通用技術(shù)教學(xué)中能有效地解決這個(gè)問題。

普通高中通用技術(shù)課程在浙江開設(shè)5年以來，課程的各個(gè)方面都在趨于成熟和完善，但還是存在教學(xué)資源缺乏等一些根本性的瓶頸。教學(xué)資源是一線教師最迫切需要的內(nèi)容，需要大家的力量逐步構(gòu)建。將科技創(chuàng)新大賽內(nèi)容和項(xiàng)目融入通用技術(shù)的教學(xué)，是豐富通用技術(shù)教學(xué)資源的有益探索和有效途徑。

科技創(chuàng)新大賽是一項(xiàng)具有20多年歷史的綜合性科技競(jìng)賽，是一項(xiàng)面向全國在校中小學(xué)生開展的規(guī)模最大、層次最高的青少年科技教育活動(dòng)，旨在通過此項(xiàng)活動(dòng)，培養(yǎng)青少年的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，提高青少年的科技素質(zhì)。

1 科技創(chuàng)新大賽項(xiàng)目具有以下特點(diǎn)

1.1 項(xiàng)目體現(xiàn) “三性”

“三性”是科技創(chuàng)新大賽評(píng)審的重要標(biāo)準(zhǔn)。

1）科學(xué)性。包括選題與成果的科學(xué)技術(shù)意義、技術(shù)方案的合理性和研究方法的正確性、科學(xué)理論的可靠性。

2）創(chuàng)新性。包括新穎程度、先進(jìn)程度與技術(shù)水平。新穎程度指該項(xiàng)發(fā)明或創(chuàng)新技術(shù)在申報(bào)之日以前沒有同樣的成果公開發(fā)表過，沒有公開使用過，該項(xiàng)研究課題及論文的選題有創(chuàng)意；先進(jìn)程度指該項(xiàng)發(fā) 明或創(chuàng)新技術(shù)同已有的技術(shù)相比，有顯著的進(jìn)步；技術(shù)水平指課題研究及論文的研究結(jié)論所具有的科學(xué)價(jià)值和學(xué)術(shù)水平。

3）實(shí)用性。指該項(xiàng)發(fā)明或創(chuàng)新技術(shù)可預(yù)見的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益或效果以及課題研究的影響范圍、應(yīng)用意義與推廣前景。

1.2 項(xiàng)目?jī)?nèi)容豐富

科技創(chuàng)新項(xiàng)目按申報(bào)者人數(shù)分為個(gè)人項(xiàng)目和集體項(xiàng)目；按研究領(lǐng)域分為物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、地球與空間科學(xué)、技術(shù)與設(shè)計(jì)、行為與社會(huì)科學(xué)等5個(gè)領(lǐng)域。其中技術(shù)與設(shè)計(jì)領(lǐng)域是指直接將科學(xué)原理應(yīng)用于生產(chǎn)和生活實(shí)踐，把計(jì)劃、規(guī)劃、設(shè)想通過特定的形式和方法（生存和生產(chǎn)工具、設(shè)施、裝備、語言、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)、信息記錄等）實(shí)現(xiàn)，是科學(xué)實(shí)踐的重要方面。包括土木、機(jī)械、航空、化學(xué)、交通運(yùn)輸、環(huán)境、電子、電氣、人工智能和計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域的綜合設(shè)計(jì)與制作，以解決實(shí)際問題。

1.3 項(xiàng)目難度多樣

科技創(chuàng)新競(jìng)賽分為全國級(jí)、省級(jí)、市級(jí)、縣級(jí)，參賽人員包括小學(xué)、初中、高中。這樣的競(jìng)賽結(jié)構(gòu)使項(xiàng)目難度多樣。

2 通用技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求

注重學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)；學(xué)生學(xué)會(huì)或掌握一些通用技術(shù)的基本知識(shí)和基本技能，掌握技術(shù)及其設(shè)計(jì)的一般思想和方法；具有一定的技術(shù)探究、運(yùn)用技術(shù)原理解決實(shí)際問題以及終身進(jìn)行技術(shù)學(xué)習(xí)的能力；形成和保持對(duì)技術(shù)的興趣和學(xué)習(xí)愿望，具有正確的技術(shù)觀和較強(qiáng)的技術(shù)創(chuàng)新意識(shí)；養(yǎng)成積極、負(fù)責(zé)、安全地使用技術(shù)的行為習(xí)慣。由此可見，科技創(chuàng)新大賽的宗旨是符合通用技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)的，科技創(chuàng)新大賽為通用技術(shù)教學(xué)使用是合理的、可行的。

3 科技創(chuàng)新大賽項(xiàng)目作為課堂案例使用

由于科技創(chuàng)新大賽項(xiàng)目本身的特點(diǎn)，其中的技術(shù)與設(shè)計(jì)領(lǐng)域的項(xiàng)目適合在講解技術(shù)的價(jià)值、技術(shù)的性質(zhì)、設(shè)計(jì)的一般原則、設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)、發(fā)現(xiàn)問題、方案構(gòu)思等內(nèi)容時(shí)使用。

3.1 在講解技術(shù)的價(jià)值時(shí)使用

技術(shù)的價(jià)值主要講解技術(shù)對(duì)人、社會(huì)和自然的價(jià)值，在使用案例時(shí)可用較難的項(xiàng)目也可用簡(jiǎn)單的項(xiàng)目，比如：自動(dòng)扶梯的欄板裝置、小型家用玉米脫粒機(jī)、中式餐飲廚余垃圾綜合處理裝置等。

3.2 在講解技術(shù)的性質(zhì)時(shí)使用

科技創(chuàng)新大賽項(xiàng)目都具有創(chuàng)新性、目的性、綜合性和專利性，而且不少項(xiàng)目也都申請(qǐng)了專利，教師可選擇能讓學(xué)生眼前一亮的項(xiàng)目，比如：水中吸塵器、新型環(huán)保組合牙刷等。

3.3 在講解設(shè)計(jì)的一般原則時(shí)使用

設(shè)計(jì)的一般原則有7個(gè)，能夠參加全國級(jí)科技創(chuàng)新大賽的項(xiàng)目一般都符合設(shè)計(jì)的一般原則。校級(jí)或縣級(jí)的個(gè)別項(xiàng)目不符合設(shè)計(jì)的一般原則，可以作為反例使用。

3.4 在講解設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)時(shí)使用

選擇學(xué)生熟悉的項(xiàng)目讓學(xué)生評(píng)價(jià)，比如：可以起長(zhǎng)釘?shù)难蚪清N、高層建筑火災(zāi)逃生裝置等。

3.5 在講解發(fā)現(xiàn)問題時(shí)使用

創(chuàng)新大賽的每個(gè)項(xiàng)目都闡述了發(fā)明背景，其實(shí)質(zhì)是如何發(fā)現(xiàn)問題。可以選擇生活、學(xué)習(xí)中的項(xiàng)目來引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題。比如在乘坐無人售票公交車時(shí)無法找零。現(xiàn)代家庭中電器越來越多，遙控器也越來越多，但每種家用都有一種遙控器，常常給使用者造成不便。

3.6 在講解方案構(gòu)思時(shí)使用

把方案構(gòu)思與發(fā)現(xiàn)問題相結(jié)合，讓學(xué)生先構(gòu)思方案，然后再展示科技創(chuàng)新大賽項(xiàng)目作為對(duì)比。

除以上應(yīng)用，科技創(chuàng)新大賽項(xiàng)目還可以在結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)、系統(tǒng)與設(shè)計(jì)、控制與設(shè)計(jì)等方面使用。

4 科技創(chuàng)新大賽項(xiàng)目作為設(shè)計(jì)活動(dòng)方案的來源

設(shè)計(jì)是通用技術(shù)學(xué)科的核心，要開展好設(shè)計(jì)活動(dòng)，關(guān)鍵是要尋找合適的項(xiàng)目。科技創(chuàng)新大賽經(jīng)過多年積累，項(xiàng)目很多，怎樣的項(xiàng)目才適合在通用技術(shù)教學(xué)中作為設(shè)計(jì)活動(dòng)方案呢？

有以下幾條標(biāo)準(zhǔn)：一是貼近學(xué)生實(shí)際生活。二是科技創(chuàng)新大賽項(xiàng)目中有比較多相同題材的。同樣的題材，不同的方案，這種項(xiàng)目作為設(shè)計(jì)活動(dòng)，往往可以讓學(xué)生構(gòu)思出比較多的方案來，教師最后也可展示科技創(chuàng)新大賽項(xiàng)目，與學(xué)生的方案形成強(qiáng)烈對(duì)比，從而快速提升學(xué)生的方案構(gòu)思能力。三是重設(shè)計(jì)、輕制作的項(xiàng)目。根據(jù)現(xiàn)有情況，要開展大規(guī)模動(dòng)手制作和難度較大的制作比較困難。因此，重設(shè)計(jì)、輕制作的項(xiàng)目作為設(shè)計(jì)活動(dòng)的方案比較可行。

根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)，棋類設(shè)計(jì)是理想的設(shè)計(jì)活動(dòng)項(xiàng)目，棋類貼近學(xué)生生活，常見的棋有圍棋、中國象棋、國際象棋、跳棋、飛行棋等，而在科技創(chuàng)新大賽中關(guān)于棋的項(xiàng)目也很多，有圓圖棋、多功能棋盤、行為規(guī)范棋、隱子五子棋、盲童五子棋、抗“非典”游戲棋等。棋類設(shè)計(jì)活動(dòng)主要是設(shè)計(jì)棋子、棋盤、下棋規(guī)則和制作棋盤和棋子。設(shè)計(jì)重在創(chuàng)新，制作只要用簡(jiǎn)單的工具即可進(jìn)行，制作完以后還可以下棋，讓學(xué)生感受設(shè)計(jì)給他們帶來的樂趣。此類設(shè)計(jì)活動(dòng)的流程可以按照以下模式進(jìn)行：教師先根據(jù)歷年科技創(chuàng)新大賽項(xiàng)目提煉出適合的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，并引導(dǎo)每位學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、設(shè)計(jì)分析、方案構(gòu)思、方案呈現(xiàn)，教師舉例科技創(chuàng)新大賽項(xiàng)目，開闊學(xué)生視野，并讓學(xué)生分組對(duì)他們各自設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行評(píng)價(jià)、改進(jìn)。然后，每組設(shè)計(jì)出一個(gè)方案，并向全班同學(xué)講解，全班同學(xué)一起評(píng)價(jià)、改進(jìn)，最后每班篩選出一到兩個(gè)方案進(jìn)行制作。如果有一定的推廣價(jià)值，可申請(qǐng)專利。

5 科技創(chuàng)新大賽項(xiàng)目作為命題的載體

科技創(chuàng)新大賽項(xiàng)目作為命題的載體有以下優(yōu)勢(shì)：

5.1 項(xiàng)目本身具有創(chuàng)新性

由于科技創(chuàng)新大賽非常注重創(chuàng)新性，因此，只要是縣級(jí)以上的獲獎(jiǎng)項(xiàng)目都具有一定的創(chuàng)新性，以這些項(xiàng)目為載體命制的題目會(huì)顯的新穎。更重要的是學(xué)生在做題過程中就在感受創(chuàng)新，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

5.2 符合學(xué)生實(shí)際水平

科技創(chuàng)新大賽項(xiàng)目都是中小學(xué)生的作品，項(xiàng)目的難度基本上與學(xué)生現(xiàn)有知識(shí)水平相適應(yīng)，以這樣的載體命制的題目不會(huì)造成空對(duì)空，不會(huì)像有些題目的載體根本是學(xué)生看不懂的。

5.3 項(xiàng)目廣泛，可以作為考查各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的載體

科技創(chuàng)新大賽舉辦時(shí)間悠久，項(xiàng)目領(lǐng)域廣泛，考查各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的載體都能找到相對(duì)應(yīng)的項(xiàng)目。其實(shí)，在現(xiàn)有通用技術(shù)考試中也有這些項(xiàng)目的影子，比如浙江2011年3月高考題。有時(shí)，還可以用相同的項(xiàng)目載體命制多個(gè)題目。比如：有一項(xiàng)目是“腦波控制仿生人形機(jī)器人”，它是通過腦波采集器采集來自人腦的腦波信號(hào)，經(jīng)過處理后，無線傳送給腦波接收器，從而讓接收狀態(tài)顯示系統(tǒng)內(nèi)的乒乓球升起或者落下，再通過一條數(shù)據(jù)線，連接到機(jī)器人智能控制接口，當(dāng)接口檢測(cè)到腦波模式后，可無線控制機(jī)器人完成各種任務(wù)。這個(gè)項(xiàng)目的靈感來源于阿凡達(dá)，今后人可以通過自己的想法，直接控制機(jī)器人或者一定的智能結(jié)構(gòu)，完成我們想要完成的事情，比如清潔房間、智能搜救、爆破等，這樣一來，一些繁雜、重復(fù)的行為就可以交給機(jī)器人去解讀和完成。以這個(gè)項(xiàng)目為載體命制的題目可以考查的知識(shí)點(diǎn)有技術(shù)的價(jià)值、技術(shù)的性質(zhì)、技術(shù)的未來、技術(shù)與設(shè)計(jì)的關(guān)系、設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)、發(fā)現(xiàn)問題、控制的手段、控制的工作過程與方式等。

6 從大賽中來，到大賽中去

學(xué)生作品是通用技術(shù)教學(xué)的一大成果，每年都會(huì)有大量的學(xué)生作品設(shè)計(jì)出來，其中不乏一些優(yōu)秀的作品。教師可以把通用技術(shù)的教學(xué)與科技創(chuàng)新大賽相結(jié)合。在上通用技術(shù)第一節(jié)課時(shí)不僅要介紹通用技術(shù)學(xué)科，還可以介紹科技創(chuàng)新大賽。讓學(xué)生清楚通用技術(shù)學(xué)科主要是技術(shù)設(shè)計(jì)和動(dòng)手制作，優(yōu)秀作品可以去參加科技創(chuàng)新大賽，其中校級(jí)的科技創(chuàng)新大賽結(jié)果直接影響到成績(jī)總評(píng)，并記入班級(jí)考核。縣市級(jí)科技創(chuàng)新大賽獲獎(jiǎng)對(duì)出國留學(xué)或有一定幫助，省級(jí)科技創(chuàng)新大賽獲獎(jiǎng)可以獲得一些學(xué)校的自主招生資格，全國級(jí)科技創(chuàng)新大賽獲獎(jiǎng)可以高考加分和獲得名牌大學(xué)的保送資格。更重要的是可以通過通用技術(shù)學(xué)習(xí)提高人的科學(xué)素養(yǎng)和技術(shù)能力，激勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)通用技術(shù)。在開始進(jìn)行設(shè)計(jì)的一般過程的教學(xué)時(shí)，與課程進(jìn)度相適應(yīng)，讓學(xué)生實(shí)踐發(fā)現(xiàn)與明確問題、制訂設(shè)計(jì)方案、制作模型或原型、測(cè)試評(píng)估及優(yōu)化、產(chǎn)品的使用和維護(hù)。最后完成作品并首先參加校級(jí)創(chuàng)新大賽，并擇優(yōu)參加上一級(jí)比賽。

科技創(chuàng)新大賽的資源是豐富的，需要我們通用技術(shù)教師用心地去挖掘，是通用技術(shù)教學(xué)取之不盡、用之不竭的教學(xué)資源寶藏。

[1]中華人民共和國教育部.普通高中技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）[S].北京:人民教育出版社,2003.

[2]中國科協(xié)青少年科技中心.第二十四屆全國青少年科技創(chuàng)新大賽獲獎(jiǎng)作品集[C].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2010.

[3]中國科協(xié)青少年科技中心.第二十六屆全國青少年科技創(chuàng)新大賽獲獎(jiǎng)作品集[C].北京:科學(xué)普及出版社,2011.