對技術學科教學整合的探索及思考

錢洪鋒

摘 要： 當今社會對高中學生學習技術能力的新要求、學生個性發展對技術學科的渴望、高考新政策對技術學科的新變化，都給技術學科帶來挑戰和機遇，同時面臨更多新問題，本文從技術學科整合的角度，以建構主義、多元化學習理論為指導，采用具體實踐、個案研究的方法，提出以機器人為載體進行技術學科整合的探索和思考。

關鍵詞： 機器人 技術學科 教學整合

浙江省高考高考改革試點方案于9月19日正式向社會公布，試點改革將從2014屆新入學高中新生開始，至2017年全面實施。方案提出，考試科目分必考科目和選考科目，必考科目為語數外，選考科目由考生在思想政治、歷史、地理、物理、化學、生物、技術7門高中學考科目中自主選擇3門，其中技術學科包含信息、通用兩門學科。技術的概念，在通用技術課課程計劃中，對技術的定義是指利用科學知識改造自然的一切手段的總和，那么信息技術也當然可以包括在內，所以將兩門學科合二為一是有據可依的，實際上通用技術課程中已經包含《電子控制技術》、《簡易機器人制作》等與信息技術密切相關的選修內容。兩門學科在教學內容上看似大不相同，但其實有很多交集。筆者作為一線教師，分別擔任過多年的信息技術和通用技術的教學工作，在新高考改革方案出臺后，一直在思考如何才能讓信息和通用在教學中有機統一起來。這是技術教學的需要，也是新高考的需要，只有讓兩門學科教學有機整合起來，才更有利于課程的發展，更有利于教師的課堂教學，更有利于學生對該課程的學習。

一、新形勢下技術學科所處的背景

1.社會對學生掌握一定技術能力的要求。如今，技術深刻影響我們的生活方式，同時是推動社會發展的重要力量，然而，許多案例表明，面對技術高速發展的今天，中學生對技術缺乏基本了解，尤其對于日常生活中的技術缺乏必要的應對能力，迫切需要掌握一些與日常生活相關、與時代接軌的技術能力。

2.新高考形勢對技術學科的需求。浙江省新高考改革方案的實施，對技術學科學習提出了更高的要求，即學生不但要完成學業水平考試，還要參加技術學科的高考。

3.學生個體發展對技術學科的要求。根據多元智能理論，很多學生具有動作技能、操作技能、技術思維方面的潛能和優勢。他們喜歡技術學科，并且有技術方面的特長和天賦，因為技術學科使得他們的個性得到發展，一些傳統意義上的后進生，會因為技術而重新產生學習興趣。對他們來說技術課程完全可以塑造一個全新的人生，一個更快樂的人生。

二、新形勢下技術學科所面臨的問題

在上述三個不同層面考慮的背景環境下，技術學科的教學會出現新問題，筆者從學校、教師和學生三個維度說明面臨的難題。

1.學校對于教學工作安排、教學質量監管和控制的難題。其一，按照學校以往教學工安排，信息技術在高一開設，每周2個課時，通用技術在高二開設，每周2個課時，但是，由于2014屆高一新生在高一學期結束時就必須進行高考選考科目的選課，學生對于技術學科了解只是建立在信息技術的基礎上，無法對技術學科有一個全局性的了解。其二，若各個學校把信息和通用均合并為技術安排到高一開設，又涉及授課教師的問題，是讓兩門課的教師各教各的課，還是同一教師既教通用又教信息？其三，在今后的學業水平考試和高考中，技術是作為單獨一門課程出卷的，那么，如何衡量通用和信息的教學質量？其四，作為高考選考科目，到了高二和高三技術學科的課程設置必然也是會存在的，技術課程教學怎么處理？

2.教師對于技術學科差異化掌握的難題。在外界看來，現在技術成了統一的一門學科，教師如何把握、理解信息和通用兩門不同課程間的差異、特點和價值，最好的方法是把它們當做一門課程教，但這需要教師具備一定的專業知識。目前為止，絕大部分教師對于信息、通用二者學科之間的特點、共同點、差異點是說不清楚的。

3.學生對技術學科如何正確認知的難題。任何一門學科，總會有一個鮮明的標簽，比如物理學科，它雖然有不同的模塊內容，如力學、電學等內容，但這些包含“運動”、“速度”等元素，這些元素把物理的各個模塊內容整合起來，這些元素就是物理的標簽，反觀技術學科，迄今為止好像并沒有貫穿二者的標簽，這就像是一道巨大的鴻溝攔在信息技術和通用技術兩門課程中間，學生認為丁是丁、卯就是卯，而怎樣讓丁卯結合，讓技術學科也有一些元素、一些載體、一些特有的標簽，讓信息和通用有機結合，無縫整合，讓學生認識到技術學科是一門整體的學科，這是一個難題。

三、以機器人為載體進行學科教學整合的實施思想

筆者工作中曾接觸不少品牌的機器人，如納英特、中鳴、樂高、Arduino等，某些學校也開設了該課程，但很多都是以選修課的形式出現的，主要以學習信息技術中的算法為主，如果在機器人教學中引入通用技術中的系統、控制、設計、分析、實踐、試驗等概念及內容，并與信息技術相結合，是非常有用而且有價值的，也是整合的意義所在。而且以機器人為載體，對技術學科教學整合的想法不是無的放矢。

1.符合建構主義理論。建構主義學習理論認為，學習過程是人們的認知思維活動的主動建構的過程，是人們通過原有的生活經驗與外界信息進行交互活動以獲取、建構新知識的過程。機器人教學僅憑教師的講授是無法能完成各項教學任務的，需要學生自己主動學習和操作。學生與教師、與載體之間的交互活動的行為和知識技能的獲取方式符合建構主義理論。

2.符合以學為中心的理論。學為中心理論指出，在教學過程中應該以學生為中心，突出學生的主體地位，在機器人為載體的技術學科教學中要采取多種如協作式、個別化、小組討論等教學形式，學生可以控制并管理自己的學習活動，這是學為中心的顯著特點。

3.符合學生多元學習的需求。以機器人為載體的學科整合，包含多元化的學習內容和技能，根據加德納的多元智能理論，發現機器人的設計教學可以包含多元智能理論中空間、內省智能的學習，而在機器人的程序設計教學又提供了邏輯智能的學習，采取不同形式的教學方式如合作學習、探索學習又給學生創造學習人際、存在、自然探索等智能的機會。

4.符合技術學科課程標準。普通高中技術課程標準提出，技術是一門立足實踐、高度綜合、注重創造、科學與人文相融合的課程，機器人教學具有知識內容具體化、操作性強、可拓展、團隊合作、多種學科知識融合的特點，非常符合新技術課程標準提出的要求。

四、以機器人為載體進行學科教學整合的具體分析

要對信息、通用進行融合，可以選擇很多路徑，而機器人教學的特點讓它更好地為兩門課程的整合服務。

1.時代性。機器人技術毫無疑問是未來整個社會的戰略性高技術，充滿機遇和挑戰，我國相對于西方國家起步較晚，在現階段的高中學習階段引入機器人教學是有前瞻性和時代意義的。

2.相關性。機器人教學涉及內容非常廣，與此相關的學科內容也較多，但主要集中在硬件和軟件，這與信息技術和通用技術密切相關，設計與技術、算法與設計等都與機器人的聯系非常緊密。

3.契合性。機器人教學可以說和技術學科高度契合，它的教學內容涵蓋信息和通用學科的所有領域。

4.可操作性。其一是現在出現的如Arduino開放式機器人，它的設計、成本都大大簡化和降低，這為機器人走近課堂，成為一個常規教學工具奠定可操作的基礎。其二是機器人教學要求學生有很強的創新能力和實踐動手能力，這都需要學生在親身操作中實現，對于程序的編寫，也需要利用機器人這個載體進行調試和試驗，教學中實踐、操作、探索、研究、合作、體驗等都會得到體現，操作性強，實際效果好。

五、以機器人為載體進行技術學科教學整合的可行性操作

既然機器人教學涵蓋信息和通用技術所有內容，那么在實際教學過程中教師又該如何利用這一載體，為技術學科的教學服務？筆者以爬樓梯機器人為例，闡述在教學中的探索及研究。

1.以機器人為載體教學是進行技術學科整合的充分必要條件。（1）機器人作為教學工具的天然優勢。機器人作為載體，首先必須是能夠成為一個教學工具。如何承擔起技術學科整合的任務？這就需要我們從機器人的結構說起，為了方便大家理解，我用它與人的關系一一列舉。

從機器人的結構就能看出，其一，機器人具有可分解的特點，單獨使用就是單個模塊的內容，傳感器對應的是通用技術的電子技術，拼搭件或制作件對應的就是通用技術的結構和工藝，算法對應的是信息技術的程序設計。其二，機器人具有任意組合的特點，如在通用技術必修2“控制與設計”章節的內容，自動門、自動路燈等常見的教學工具都可以通過機器人完成。其三是效果直觀明顯，機器人教學所見即所得，拼搭簡單，效果顯而易見。

（2）技術學科知識的無縫滲透。技術學科的內容在機器人教學中都可以得到體現并有機統一。如對機器人的整體設計對應的就是通用技術必修2中“系統與設計”章節內容，當我要考慮爬樓梯機器人如何上下樓梯，并完成設定項目時，這對應的是通用技術必修1中“設計的一般過程”章節的內容，從這個點展開，發現與明確問題、制訂設計方案、模型或原型的制作、測試調試及優化等在機器人項目中都能找到一一的對應關系。

（3）教學過程與方法的靈活應用。比如教師在講授單一模塊如傳感器（輸入）的內容時就可以使用講授法，傳感器有很多分類，從物理量角度分為光敏、熱敏、力敏等，教師希望學生能夠舉一反三，這時就可以運用啟示法、問題引導法，當需要學生把傳感器安裝在主板上時，這就涉及學生的探索和實踐，就是探究法、實踐法。有時候需要小組和團隊共同完成，這就是小組合作法、團隊合作法。

2.以機器人為載體進行技術學科知識整合教學操作。以爬樓梯機器人為例，為了更清晰地反映機器人在教學中的整合效應，采用分模塊的方式展現。我以整體設計→系統分析→輸入的選擇與安裝→控制系統分析→拼搭件的制作工藝及安裝→算法構思及編寫→測試及優化為順序呈現。

從整個機器人爬樓梯項目的教學不難看出，通用技術的內容和信息技術的內容二者是不可分割的，它們統一在一起，各司其職，不分你我，這也是以機器人為載體進行技術學科整合的理由。

六、結語

現如今，新一屆高一新生的技術學科選修模塊的學習即將被提上日程，尤其是在通用技術課程中的“電子控制技術”及“簡易機器人制作”，信息技術課程中的“算法與程序設計”及“人工智能初步”幾個選修模塊，其內容都可以為機器人課程所完全涵蓋，機器人課程以其強大的技術學科整合性和技術創造力正呼之欲出，由于時代的需要，在不久的將來以機器人為載體的技術學科教學將不再遙遠，必將被賦予真正的生命力。