STEM教育理念下通用技術項目教學實踐初探

陳穎瀅

摘 要：本文以STEM教育理論為指導，結合通用技術項目教學中出現的問題，對項目實踐執行過程進行探索，旨在提高學生學習參與度，強調學科之間的相互融合，在實現本學科教學目標的同時培養學生解決實際問題的能力和團隊協作意識。

關鍵詞：通用技術；STEM教育；項目教學；教學案例

進入21世紀，科學技術的發展已經成為推動社會發展的助推力，發達國家很早就開始注重技術領域的普及教育問題，我國也緊隨時代的需求在高中的課程結構中開設了通用技術課程。這個學科誕生至今十余年時間，一線的教師和教育學者都在不斷地探索適合國情的教學模式。隨著STEM教育理念在我國的不斷滲入，STEM教育對人才培養的目的與通用技術的教學目標不謀而合，筆者借鑒STEM教育理念，對通用技術項目教學進行初步的探索與實踐。

1 STEM教育概述

“STEM”是科學、技術、工程和數學四門學科的英文名稱簡稱。STEM教育起源于美國的高等教育領域，并不斷向中小學教育延伸。它的最早初衷是為了解決美國創新人才的短缺問題，將各學科知識有機整合在一起，從而使學生的創新精神和實踐能力得到更好地開發和提升。近年來，STEM教育在中國也是蓬勃的發展，它要求以整合的方式使學科知識相互聯系，培養學生在面對真實世界問題時能夠靈活地選擇知識并應用。在近年的教育研究中， STEM 教育逐漸顯現出幾個新的核心特征，比如體驗性、情境性、協作性等等 [1 ] 。STEM教育不是將重點放在某個特定學科的教育上，而是通過科學、技術、工程或數學等多學科相互關聯知識解決實際生活中有一定挑戰性、趣味性并貼近學習者生活的問題，強調學習過程的體驗感，關注學習者之間的協作精神。

2 STEM教育對通用技術項目教學的啟發

研究者根據調研統計，在世界范圍內社會分工中實際從事技術與工程方面的人數比例遠高于從事科學和數學工作的人數，所以STEM教育側重關注技術與工程的教育。但是在我國中學課程體系中，科學和數學的教育占比重很高，而技術和工程的教育占比重非常低，不被人們看好。這一反差的教育現象提示我們在重視STEM教育的過程中，應該注重增強技術教育與工程教育的比重，探索一條適合我國的STEM教育路線。

當前有關技術與工程的教育主要是通過技術課程來實現。通用技術課程是我國中學課程體系中為數不多的技術課程之一。該課程的教學目標是提高學生的技術素養，注重多學科知識的綜合，運用設計思想解決實際問題。通用技術分為必修和選修模塊。必修模塊關注的是技術設計的原理與方法，主要是對設計過程的學習，結合結構、流程、系統和控制等基本理論的理解和運用，來解決生活中的實際問題。選修模塊主要是培養學生在現實生活中不同領域技術方法的選擇和使用。從上述中不難看出，通用技術課程的目標與STEM教育的目標有許多相似之處，例如問題的提出，信息的搜集和整理，技術的實現過程，都是技術與工程教育實現的有效手段。

2.1 通用技術項目教學實踐的含義

從國外的STEM教育來看，STEM的實踐被大多數學生所接受，特別是在實際動手操作方面，被認為是有趣的和值得投入精力的。校園中基于問題探究的教育教學環境，有利于STEM教育的開展，由此學生學習的主動性、協同能力和人際交互能力相對更好，這也是多數學校整合STEM理念比較典型的做法 [2 ]。STEM教育的體驗性特征對于指導通用技術教學有著積極作用，它鼓勵學生在實踐的過程中參與、體驗并獲得知識。這一類知識的獲得往往蘊含在某個項目問題解決過程中，對于某個項目問題的研究，任務驅動性強，可以打破學科體系使學生主動參與，通過項目的實踐教學鞏固知識點，適合于當前通用技術的教學 [3 ]。

2.2 通用技術教學實踐存在的問題

2.2.1 只關注作品的制作而忽略理論的系統學習

不少教師在項目實踐的過程中把課程重點放在作品的制作上，在較難知識點出現時教師直接布置與知識點相關的動手實踐任務，要求學生在規定的時間上交作品，就算是一個項目教學的完結。對于整個過程中理論知識的滲入，學生對這些理論知識的運用情況并未深入了解，作品完成之后，作品本身確實可以給學生帶來了一定程度的成就感，但是究其課程內的收獲或者作品背后承載的知識點，學生往往容易遺忘，回憶這門課程感覺就是一門制作課程，這與通用技術課程的教學目標是背道而馳的。

2.2.2 評價的方式單一

一個作品的完成并不是整個項目教學的終結，還有一個必不可少的評價環節。在實踐教學中，不少老師對于評價這個環節重視度不夠，評價主要靠教師主觀的判斷。如果教師對學生們的整個設計過程不了解，相似的兩個作品，給出的評價差不多，但是事實上學生付出的努力程度可能是有差別的。另外，STEM教育理念側重對學生實際解決問題的能力培養和提高，單一的教師評價和結果評價是很難服務于教學，評價的過程應該改變傳統單一的方式，強調多元評價主體和角度，比如學生自評、互評和教師評價相結合，過程性評價與總結性評價相結合的評價方式。評價方式的單一會挫傷學生的積極性。

3 通用技術項目教學執行案例

基于上述理論實踐的指導和存在問題的研究，筆者選擇“手提式旋轉花燈”作為項目載體，簡要介紹通用技術項目教學實踐的設計執行過程。

3.1 教學分析及項目的選擇

此項目涉及的知識點較多，既可以加深學生對《技術與設計1》中設計一般過程的了解和運用，又承載《技術與設計2》中抽象的工程類知識，正符合STEM教育理念中對學生多維度思想的培養，并且具有一定的挑戰性和趣味性，符合學生的認知水平，在實踐中較容易探究出不同的解決方案，讓學生充分體驗設計的成功和喜悅，更貼近學生的生活，并且材料收集和加工處理難度相對較低，不需要專門的設備支持，可以方便地在普通教室進行項目實踐，更有利于項目的開展和實施。教學可以安排在《技術與設計2》第一章第三節《簡單結構的設計》中進行，并打破后續章節的順序，將后續知識點融入此項目中。

3.2 學習任務要求

在項目教學的開始，教師首先要表達明確的項目要求，并且讓學生知曉整個項目的要求、各階段小任務完成時限。四到五名學生為一項目小組，手提式旋轉花燈的設計要求為：花燈主體框架材料、點亮方式及旋轉控制方式自行選擇，長寬不小于120mm，高度不小于150mm，可旋轉，成本不高于20元。

3.3 教學實施過程

3.3.1 學習支架搭建

在整個項目中，教師不僅僅是一個旁觀者，應該保持對各個環節的控制，管理和幫助。由于此項目時間周期較長，涉及的知識點眾多，學生在小組學習中易出現學習行為和學習目標的偏離，因此教師要在各個階段時限內嚴格把控，設定每個階段的小目標，及時通過各種方式了解所有小組學生的學習情況，對于學生出現的不同問題給予適當地反饋和幫助，在每個階段給出相應的評價標準并加以指導學生的學習。對于評價標準，教師可以引導學生共同參與制定，而不是教師直接給出。師生共同的制定下，評價的標準可以更符合學生的能力水平，學生也更容易接受并按照此標準執行來約束自己的行為和檢驗自己的收獲。在每個階段結束時，可以安排學生進行小結匯報，也就是過程性評價。例如在方案實現的中期，可以小組派代表給全體學生匯報本階段小組的進展和成果，任務分配的情況，制作的流程，遇到了哪些問題等等，學生在此過程中可以了解其他小組的學習情況，發揮學生之間的相互監督，相互鼓勵的作用，教師也可以借此更全面掌握學生的學習情況，及時調整教學的進度。

3.3.2 原理模型引入

旋轉的方式和結構是本項目的重點和難點。由于現在多數學生缺乏生活經驗和實踐能力，教師在項目初期為避免學生畏難情緒出現，教師可以通過傳統跑馬燈的模型展示引起學生興趣，并引導學生仔細觀察。這是一種較為簡單的旋轉控制方式，原理主要是通過依靠加熱空氣，造成氣流，并以氣流推動輪軸旋轉。STEM教育強調的就是培養學生獨立思考和解決問題的能力。因此在項目初期，教師必須采用引導、觀察、分析、探究的教學形式，讓學生通過觀察模型結構以及旋轉動力方式，回顧以往學習的物理知識原理，思考它是如何在此模型上應用，同時，將《結構與設計》章節的知識點融入其中。模型的展示不僅可以吸引學生的學習興趣，而且對學生主動思考、積極探究有一定的意義。

3.3.3 搜集信息

在原理模型展示之后，教師應該提示學生花燈旋轉的方式是多種多樣的，可以利用思維導圖進行引導，鼓勵學生分工合作，盡可能全面的搜集相關信息。信息的來源可以是圖書館書面資料、網絡信息或者是手工藝人的走訪等等，所以該項工作適宜在課上討論出信息搜集的要點，課后再完成要點具體內容的搜集工作。另外，由于傳統跑馬燈需要用蠟燭，所以教師在課堂上要特別強調安全的注意事項，鼓勵學生選擇有阻燃性能的材料并注意用火安全。

3.3.4 方案的構思與實現

為了能夠按時完成項目的要求，小組學生之間必須充分發揮團隊精神，對花燈主體結構、樣式、旋轉部分的結構以及各部件之間的有效連接和安全注意事項等問題展開設計分析和試驗測試，對結構方面的知識點進一步鞏固加深。另外，此項目是一個簡單的控制系統模型，工程中較難理解的流程、系統和控制等的概念原理在學生方案呈現的過程中也不斷地進行著實踐。

3.3.5 最終成果展示和評價

項目作品完成后，學生在主觀感情上都迫切地想了解其他小組的完成情況和本組的作品好壞，順應學生的需求，便于學生之間的學習互助，可以進行展示和評價，并組織每個小組推薦一名成員對本組的作品以及設計方

案進行講解，然后學生們根據事先制定好的評價表對照本組和其他小組的作品分別進行打分。獲得分數并不是我們最終的目的，我們的最終目的是通過各小組的評價表，了解在制作中本小組有哪些不足和其它小組的優點，并在評價交流中鞏固對知識的理解。

經歷了這樣的項目教學實踐后，教師可以有效地將通用技術教材《技術與設計2》中的相關知識與學生的其他學科知識整合在一起，在STEM理念的指導下，取得了不錯的教學效果。學生對知識的認識更加清晰明了，在實踐運用中不斷鞏固加深對知識的理解，并主動內化為自身的知識儲備；同時，學生動手操作能力也相應得到了鍛煉。因此，STEM教育理念下的項目教學實踐是對通用技術學科教學的開展，是一個不錯的新嘗試。