STEAM在“簡單手機支架設計制造”項目學習中的運用

卓凌穎（福州第七中學，福建福州350012）

STEAM在“簡單手機支架設計制造”項目學習中的運用

卓凌穎
（福州第七中學，福建福州350012）

基于通用技術課堂的項目學習，從學習項目的確立，重視學習項目中的創新設計、關注物化能力的培養以及教學評價等方面，將科學、技術、工程藝術和數學等系統地、創造性地用于實踐，從而激發學生解決問題的興趣，培養學生的技術素養。

STEAM；設計；技術素養；物化能力

一、STEAM與通用技術的關系

STEAM來源于五個單詞首字母的縮寫，它們分別是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、Art（藝術）和數學（Mathematics）。所以STEAM教育就是有關科學、技術、工程、藝術和數學五個領域的教育。STEAM教育將五個學科的教學緊密聯系，形成有機整體，以更好地培養學生的創新精神、實踐能力及技術素養，以綜合能力解決生活或技術領域的問題。［1］

技術教育在中學教育中主要是通過技術類課程來實現，包括信息技術和通用技術兩門學科。通用技術關注技術素養（Technological literacy）。課程核心素養包括技術意識、工程思維和物化能力。［2］技術素養包括對技術文化的理解、評價及選擇能力，可以圍繞問題展開創造性想象，將學到的知識進行整合、應用及物化。

二、基于STEAM的“簡單手機支架學習項目”確立

STEAM教育具有情境性，它強調把知識還原于豐富的生活，結合生活中的問題，引導學生自主解決問題完成教學。生活中手機使用的頻率特別高，在觀看視頻時對手機支架的需求也增加了，基于這個需求，設計了“簡單手機支架的設計與制作”這個實踐項目，它適用于蘇教版《技術與設計2》第一單元《結構與設計》第三節《簡單結構的設計》。該節內容也結合復習了《技術與設計1》中學到的設計的一般過程。學生可以通過簡單手機支架模型的制作，體驗結構設計的樂趣，培養技術制作能力，強調按設計圖紙進行模型制作。在評價方案階段，注重引導學生從結構思想的角度理性地比較、權衡和選擇方案，進一步體會結構的思想。在手機支架的設計與設計這個項目中分享、創造，讓學生體驗和獲得分享中的快樂感與創造中的成就感。

選擇簡單手機支架這個項目作為課程載體時，考慮到一個問題，學生可能反問市面上已有的手機支架五花八門，可以滿足大部分人群的需要，甚至只要隨便拿個眼鏡盒或者其他東西就可以當支架，即現有產品滿足了所有需求，沒有太大改進設計空間，不需要再設計。針對這個問題，筆者在引題部分結合可口可樂的創意設計，提出的“Re-Design”的設計思想，發現問題比解決問題更難，引導學生去善于發現問題，激發設計需求方面的欲望。在一定程度上，可以給學生在設計上，以具體、形象化的引導，從而把學生引導“私人定制”手機支架，服從于自己的需求。

三、重視學習項目中的創造性設計

創造性設計是指基于技術問題進行創新性方案構思的一系列問題解決過程。

學生根據設計要求收集信息，充分考慮產品的人機關系，從實用和舒適角度解決問題。［3］結構設計是應考慮的主要因素，可利用黑板的呈現學生互動交流得出的思考點，從而高效地把握課堂的生成。每個班的學生學習情況不同，結構設計考慮的因素，基于具體的手機支架案例，也有所不同，不必局限于教材所羅列的選項。如果這些因素由教師直接說出，不容易被學生所記住，而學生自己討論出來的，并以具體的事由，分析，經歷思維碰撞產生的學生自己考慮的“主要因素”，對學生的影響是持久的。

簡單手機支架的設計目標、要求：

1.支架具有較好的穩定性和強度。支架構件連接牢固，從2米高度自由落體不散架。

2.基礎功能——手機橫豎皆可放置，支架穩定不倒。

3.進階功能——支架傾斜角度可調整（至少兩檔選擇）。

4.支架具有一定美觀性和裝飾性。

設計的分析，師生互動交流。圍繞基礎功能、進階功能、穩固角度，給學生在這三個方面的介紹，從效果上，學生印象深刻，容易接受。但在課堂演示中，需關注“演示示范”度的問題。個人認為在中學階段，示范是必要的，創新可以從模仿開始，筆者在課堂上強調手機支架的基礎功能、進階功能、穩固角度這三點，這三點外沒做其他限定，留了相當大空間給學生，但如果沒有前期適當引導，這么大的空間對學生反而有可能變成他們的束縛，讓他們不知道從哪里下手。當學生理解模仿原件的優點與缺點，他們就可以遷移優點或完善缺點。

四、培養學生技術設計、制作過程中的物化能力

物化能力是培養學生實踐能力的中介，也是學生實踐能力的具體表現。結合“簡單手機支架的設計和制作”這個項目，學生的物化能力指的是可以根據需要，設計優化方案，畫出設計圖紙和備料圖，節省材料，并選擇合適的工具，將設計理念制作展示并進行介紹。簡單手機支架制作材料：截面約6mm×6mm× 1000mm的桐木條1條、20mm×20mm×100mm樟木條2條、502膠、牙簽若干、布條、繩子等。學生手機支架設計能進行材料規劃、工藝選擇及其比較分析和技術試驗。［4］項目以小組合作的方式進行，也考察學生分工協調能力。

在正式利用木條做手機支架原型之前，安排1個課時，請學生用身邊的材料制作手機支架的結構模型，制作模型用的材料主要考慮更容易操作，學生易得，效果又不錯。首選是吸管和牙簽，材料易得，容易彎折，無論是鉸連接還是剛連接都容易實現，便于測算支架的尺寸。因為用的是吸管，所以測試的項目，可以不必過多考慮“承重”這一塊內容，模型階段只側重功能，沒涉及到承重，給學生測試的手機也是樂高搭的框架模型，減重。學生可能會做出更有個性化的結構設計。紙張也在考慮范圍內，作為備選，它獲取的途徑比吸管還多，但將紙張圈成跟吸管一樣，除了不好折，連接也比吸管難，這個項目，個人認為吸管是最好的材料。用筷子和皮筋當然也可以，但還是吸管最方便。這次分兩組材料，一組用吸管加牙簽，一組用樂高，也是為了比較哪種好用，比較材料不同可不可以做出不同形式的模型。樂高算一次嘗試，因為學生事前沒接觸過，下手比較難，但樂高是最好的材料，因為樂高有無限可能，它制作出來的可以直接是原型或產品。有機會可以讓學生自己帶材料，教師不做限制。

五、做好學習項目的教學評價

評價方式除了滿足功能需求，裝飾與美化也占有10分的分值，漸漸從單一的實用性評價拓展成多維度的評價指標。

以下節選具有代表性的3款簡單手機支架，是學生在滿足設計要求的情況下，比較有創新的設計作品。點評如下：1.采用榫卯連接方式互換手機橫屏與豎屏狀態，運用繩子的卷放，使得觀看使用角度可隨意調整，調整到需要的角度可以隨時固定。采用吸盤，提高手機與支架的結合度。2.造型與眾不同，設計成手掌骨架，配色和諧，獨特、張揚，富有視覺沖擊力，體現學生個性，并實現手機支架功能。3.躺椅外形的手機支架，多級角度調整，實現功能的同時，有一定裝飾性，平時作為桌面擺件也十分美觀。收納好呈扁平狀，不占空間。

結合STEAM教育，在簡單手機支架的設計與制作這個項目的教學實踐過程中，充分調動學生的創造力，除了基礎功能外，不對學生的設計做過多的設計限制，鼓勵小組交流合作探討，通過技術的物化效果表現多樣化成果，從而支持通用技術課程深度學習的發生。

［1］王甫榮.科學、技術、工程學和數學（STEM）融入生物學課程[EB/OL].[2016-04-23].http://blog.sina.com.cn/s/log_445da c3b0102vyfu.html.

［2］黃琴.通用技術課程“高效課堂”教學模式及實踐［J］.教育現代化，2012（10）.

［3］岳云霞.新課程背景下通用技術課程整體規劃的思考和初步實踐［J］.中國現代教育裝備，2008（9）.

［4］鐘翔怡.高中通用技術課激發學生學習興趣的探索與實踐［A］.第八屆沈陽科學學術年會論文集［C］.2011.

（責任編輯：鄒開煌）