基于STEM理念的通用技術教學設計與實施

張桂鳳

[摘? 要]高中通用技術教學中存在教學項目低水平重復、學生興趣不濃、解決問題的意識和設計思維不足、缺乏創新等問題。為改變這種情況，可基于STEM教育理念，立足本區、本校的資源與學科教學現狀，對原有通用技術課程的教學設計與實施進行融合與改進，培養學生發現問題、解決問題的能力以及應用創新能力。

[關鍵詞]高中;STEM;通用技術;教學設計

《普通高中通用技術課程標準（2017年版）》的教學建議中明確指出，要積極引領學生進行學習方式的轉變，使學生的技術學習過程成為主動建構知識、不斷拓展能力、發展核心素養的過程。對海淀區69名通用技術教師的調研發現，有三分之一的教師對目前的教學項目不滿意，提出的問題主要包括：項目技術含量偏低、與高新技術的聯系不夠緊密、對設計思維的體現不足、不能解決真實問題、不能激發學生興趣、對教材知識的融合不夠深入等，涉及到項目的技術性、設計性、情境性、趣味性、知識性等諸多方面，而STEM教育的核心特征也恰好體現在這些方面。為此，基于教師的問題與需求，可以從STEM教育理念出發，對通用技術教學進行優化與改進。

一、STEM教育的核心特征

STEM教育理念提倡將科學作為基礎知識體系，將技術作為有形存在于日常生活中觸手可及的工具，將數學作為無形內化于經驗知識中的思維方法，在以科學為基礎、技術和數學為輔助的情況下，井然有序地開展工程實踐活動。在活動中，學習者習得跨越學科界限的知識內容，培養探究能力、問題解決能力與協作能力等。

STEM教育具有如下核心特征。一是跨學科，強調利用科學、技術、工程或數學等不同學科相互關聯的知識解決問題;二是趣味性，問題和活動的設計要能激發學習者內在的學習動機;三是體驗性，學生要動手、動腦，充分參與學習過程;四是情境性，把知識還原于豐富的生活，通過解決生活中有挑戰性的問題完成教學;五是協作性，在團隊協同中相互幫助與啟發，進行群體性知識建構;六是設計性，通過設計促進知識的融合與遷移運用，通過作品外化學習結果、外顯習得的知識和能力;七是人文性（包括藝術性），在自然科學教學中增加學習者對人文科學和社會科學的關注與重視;八是實證性，基于證據驗證假設、發現并得出解決問題的方案;九是技術增強性，培養學生善于運用技術解決問題的能力，增強個人駕馭復雜信息、進行復雜建模與計算的能力，從而支持深度學習的發生[1]。

基于STEM的通用技術項目教學是指立足通用技術學科，保持自己的特性和課程重點，運用跨學科意識和觀念解決真實問題和需求的學習。STEM理念是優化通用技術課程教學的一個良好視角和方式。本文所指的通用技術STEM項目并非要完全涵蓋科學、技術、工程和數學等，項目的側重點不同，所跨學科必然不同，在項目設計和實施中，涉及兩個學科及以上即可視為跨學科的教學嘗試。

二、基于STEM 理念設計通用技術教學

基于STEM理念設計通用技術教學的思路，是在現有通用技術項目教學的基礎上，選取適合跨學科整合的內容，借鑒STEM理念，在教學設計中突出工程設計的特點。

1.如何選取STEM 課程內容

以高中通用技術學科必修課程為例?！都夹g與設計1》強調“大項目”，從明確項目要求、收集和處理信息、構思設計方案、繪制草圖及下料圖、制作原型或模型、測試優化改進設計方案等方面呈現了完整的項目設計制作流程，多以項目教學的形式開展;《技術與設計2》強調“大概念”，包含結構、流程、系統、控制等內容，每一個大概念均能圍繞技術核心素養分化出若干知識鏈接點，可促進學生知識的結構化、觀念的聯系，從而改變思考問題的角度：既能針對一個大概念，也能圍繞一個綜合實踐項目對幾個大概念進行知識體系的分解。在這些內容中可選擇最具創造性的部分進行STEM拓展（見表1）。

2.如何融合STEM教育理念

在STEM視野下，立足通用技術教學現狀融合學科教學的途徑有兩種，一是基于現有項目式教學的轉化，二是基于STEM理念研發新的項目。融合的目的是進一步優化課堂教學。

高中通用技術的常規項目教學和STEM項目教學不同（見表2）。如果立足原有項目教學進行融合優化，就要在原有項目的基礎上圍繞跨學科、情境性、實證性、全人發展等方面進行重點研究與融合設計。以“定位小車的設計與制作”為例，該項目本身在實證方面設計得較好，因此在跨學科、情境性、全人發展等方面進行了重點優化（見表3）。

基于STEM理念研發新項目可遵循以下思路：將真實問題或需求凝練成STEM主題，在通用技術學科大項目、大概念的引領下，選擇重點，將其分解成STEM教學目標，進而設計教學活動，完成結果評價[2]。研發強調提出核心問題——核心活動，學生參與的課程將以問題或項目為主線展開（見圖1）。

3. 如何設計STEM課程實施

設計實施STEM課程，可參考以下建議。一是從學習者出發，強調以學生為主體的原則。二是根據教學目標和教學內容明確項目的目標，強調工程設計和實踐創新的特點;三是根據 STEM 理念和學情分析（所知所能、應知應會、能知能會），以小組分工、合作探究、工程管理的形式組織項目教學活動，強調項目管理中的時間、質量和成本要素;四是強調動態、開放的活動過程和多元的活動結果。STEM理念在教學中應表現為明確的目標、動態的過程、開放的結果（見圖2）。

項目從真實生活中提煉主題，從真實情境出發，用技術解決真實問題，形成真實的有使用價值的物品，體現了以學生為主體和中心，在做中學、學中做，注重教師在教與學過程中的引導和學生在團隊合作中的協同共創，在建構主義與創新理念的綜合驅動下形成符合學生認知水平、認知過程的學習進程和評價過程。評價是學習過程中的一種高級思維過程（包括收集信息、整合信息、運用規則、做出判斷）;評價也是學生主動建構知識的過程（包括對原有認知的動態調整、順應、同化）;評價更是一種表現、發展的學習過程。在整個項目中，評價將貫穿始終，實現“教—學—評”三維一體，共同提高課堂教學效果。同時融合了STEM理念，做到項目主題確定階段的目標方向明確，項目設計制作階段的創作過程動態完善，項目評價優化階段形成開放多元的結果。

三、如何實施STEM項目教學

STEM理念提倡多學科整合，強調跨學科之間的聯系，重視學習者探究實踐的過程，注重培養學習者的創新實踐能力。如果說STEM課程是“以工程為主線”的項目教學，那么基于STEM理念的教學應該在課堂上看到基于項目的學習和問題的解決，應該能看到教師引導學生主動發現問題和創造性解決問題的過程。如表4列舉的三個STEM項目的例子。

1.問題設計

STEM課程的問題設計需要理清核心問題、驅動問題、子問題。其中核心問題是指整個STEM項目要解決的關鍵問題，驅動問題是指課堂教學中的驅動任務，子問題是指為完成驅動問題而下行分解的小問題。如“仿生機械魚”項目（見表5），隨著子問題的解決，驅動問題也相應解決。教學活動要圍繞問題而設計，要考慮問題間的邏輯關系、為教學目標服務的針對性、啟發學生思維的趣味性、開放性等，問題設計直接影響到課堂思維碰撞的熱點和輻射面。

2.落實評價

評價是一種基本判斷，評價目的是改進學習，促進教學目標的實現。評價本身包含著學會評價的過程，也是一個學會改進的過程。引導學生學會自評和互評可促進學生自我監控和自我調節能力的發展，也是培養團隊合作的良好方式。評價必須嵌入學習活動，指向行為改進，并一定跟任務相連，任務怎么做，評價就怎么評，不僅要評，還要說明為什么這樣評，以促進學生反思。如“新能源小車”項目對評價做了整體規劃，將具體評價落在特定的內容和觀察點上（見圖3），這種做法在STEM項目設計與實踐中很值得借鑒。

四、小結

通用技術學科的教學應借鑒STEM教育跨學科培養、實踐創新、全人發展的理念，以工程為主線，完善和開發STEM教學項目，實現學習者主動構建，打造關注創新、注重工程規范與實踐、注重合作與分享的通用技術新型課堂，豐富技術課程的教學方式，提高課堂教學效果。這不僅對現有課程結構、教學模式有一定的創新，更是對通用技術學科領域的拓展與豐富，也是STEM理念在學科教育中的有益嘗試。

參考文獻

[1]余勝泉，胡翔.STEM教育理念與跨學科整合模式[J].開放教育研究，2015（8）：13-22.

[2]趙月.STEM理念下小學科學項目式活動的設計與實踐研究[D].保定：河北大學，2018.

（責任編輯? 郭向和）