真實問題解決：指向核心素養提升的教學策略

李作林 劉長煥 陶業曦 施一寧 李淑江

關鍵詞：真實問題解決;核心素養;通用技術;項目式教學;教學策略

一、引言

普通高中新課程標準（2017年版）（以下簡稱“新課標”）最為突出的特點是梳理并凝練了各學科的核心素養，并以核心素養為指引來確定各學科的課程目標及學業評價標準。有學者認為：在可以預期的未來，指向學科核心素養的教學將成為一種新常態[1]。

“核心素養”指學生應具備的適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力，突出強調個人修養、社會關愛、家國情懷，更加注重自主發展、合作參與、創新實踐。從價值取向上看，它“反映了學生終身學習所必需的素養與國家、社會公認的價值觀”。從指標選取上看，它既注重學科基礎，也關注個體適應未來社會生活和個人終身發展所必備的素養;不僅反映社會發展的最新動態，同時注重本國歷史文化特點和教育現狀。核心素養一方面指導、引領、輻射學科課程教學，彰顯學科教學的育人價值，使之自覺為人的終身發展服務，“教學”升華為“教育”;另一方面，核心素養的達成，也依賴各個學科獨特育人功能的發揮、學科本質魅力的發掘。

在實際的教學過程中，教師往往習慣于傳統的教學方式，而忽略或者不習慣于核心素養的達成。教育改革呼喚教師的教學策略、學生的學習方式、教學評價等的創新和變化。本文在實踐基礎上首先對基于真實問題解決教學設計策略進行剖析，然后簡要地介紹實施路徑和方法，最后對實驗結果進行探討并提出獨特思考與見解。

二、基于真實問題解決的教學設計策略

基于真實問題解決的教學設計策略可以描述為：以立德樹人為根本目標，緊緊圍繞技術學科核心素養，面向真實世界，開展項目式教學，聚焦深度學習設計教學活動，其模型如下頁圖1所示。

（一）基于真實問題

約翰·杜威在他的《民主主義與教育》一書中說：教育不能脫離現實環境，不能孤立地、抽象地訓練學習者的思維力。學生的學習行為應在真實問題解決中發生[2]。

真實問題內涵豐富，與學生的日常生活、學習緊密相關，符合學生的年齡、心理特征。真實問題取材于能夠有效激發學生的學習興趣，挖掘豐富教學內涵，承載多樣化教育功能的學習資源。它來源于學生的生活實際、來源于生產實踐或者基于跨學科融合的問題，亦或是應對未來的挑戰項目等，這與《深度學習：走向核心素養（理論普及讀本）》一書中的觀點有異曲同工之處[3]。

（二）開展項目式教學

本研究中的“項目式教學”指將現實中的復雜問題設計為學習項目，以明確的項目目標和學習目標為導向，通過模糊的學習過程來激發學生創新意識，并達成知識和技能習得的教學方式。例如本文選取中醫科技創新、新能源小車、創意臺燈、校園漢堡機、仿生機械魚等實踐教學項目為例（如表1所示），通過教師的加工處理，形成便于學生發揮學習主動性，在問題解決過程中不斷探索、發現新問題，用技術的手段解決問題，從而在學習過程中鍛煉學生使用技術的能力、培養技術學科核心素養，從而達成教學目標。

實踐證明，基于STEAM理念的項目式教學可以提高學生對未來社會與職業需求的關注度，有利于學生核心素養和學科素養的培養，提高學生分析問題、解決問題的能力，實現實踐能力和創新精神的培養，促進學生工程思維和方法的提升，同時可以提高其合作和交流、表達能力[4]。

（三）聚焦深度學習理論

所謂深度學習，就是在教師引領下，學生圍繞具有挑戰性的學習主題，全身心積極參與、體驗成功、獲得發展的有意義的學習過程。它強調學習的真實性、實踐性和綜合性，倡導把知識學習與社會實踐、社區服務、參考觀察、研學旅行等結合起來，讓學習在真實情境中自然發生[5]。

胡久華、馬朝華等提出“深度學習”教學設計四要素：挑戰性學習主題、深度學習目標、深度學習活動和持續性評價[6]。教學實踐中的項目，由于是基于現實中的復雜問題而設計的，需要學生持續運用多學科知識從不同的維度解決真實問題，屬于深度學習的典型實踐。人大附中通用技術教研組近些年基于真實問題解決開發了一系列教學項目（如表1所示），這些項目在教學實踐中都收到非常好的教學效果，進一步印證了基于真實問題解決的教學策略有效性。

三、實施途徑和方法——以人大附中通用技術課程建設為例

通用技術課程具有綜合性、實踐性、創新性等鮮明的學科特征，具有其他學科不可替代的育人功能。根據課標修訂要求，通用技術學科以“技術意識、工程思維、創新設計、圖樣表達和物化能力”作為自身的核心素養。核心素養的確定為通用技術教學指明了方向，如何在通用技術教學中貫徹新課標的理念，落實技術學科核心素養，是擺在廣大技術教師面前的時代課題。

真正落實通用技術學科的核心素養，亟需學校在教學策略層面加以不斷地改進，但目前對這一問題的認識仍然較為模糊。筆者以“通用技術核心素養”作為主題檢索了近五年的“知網”數據庫，對研究文獻進行了回顧，歸納為以下幾個特點：（1）主題新穎，有一定的研究熱度。2016年9月—2019年9月，共有28篇論述有關通用技術核心素養這一主題的期刊論文和碩士博士學位論文。（2）大多從通用技術學科的課程和教學入手，結合實際案例對學科的核心素養進行探索。在這28篇論文中，僅有一篇碩士學位論文是從高中學生的技術素養培養現狀為切入點，其余均是圍繞通用技術學科的課程和教學來進行。（3）重視實踐經驗，相對來說缺乏理論總結。論文大多見刊于科普類期刊，僅有極少數論文出自《教育理論與實踐》等研究性較強的學術類期刊。

中國人民大學附屬中學在探索通用技術學科的核心素養問題上，通過不斷實踐與迭代創新，近些年取得了豐碩的教學成果。下面先對基于真實問題解決教學設計策略進行剖析，然后簡要地介紹實施路徑和方法，最后對實驗結果進行探討并提出獨特地思考。

（一）面向真實世界，創立符合學習進階的課程內容體系

課程是學生學習的資源和載體。人大附中的通用技術課程現已開設40余門（如圖2所示），涉及初中、高中、早培（拔尖創新人才培養項目）的不同年齡階段，不同領域、不同課型。

課程建立在學生的興趣與需求（國家發展的需求與個人發展需求相結合）的基礎上，以學生的技術學科核心素養為綱，課內課外相結合的立體學習空間，構建了面向真實世界的豐富的技術學習資源。具體來看，課程有以下幾個特點：（1）在達成課標的基礎上，根據學生的學習需求，適時開發特色校本課程;（2）尊重學生的興趣選擇，在初二、高二年級實行走班模塊教學;（3）圍繞核心素養提升，課程開設注意有廣度、有深度、有溫度。廣度是指面向全體學生，深度指的是某些課程可以根據學生的學習需求向深處延伸，某些課程模塊甚至達到了大學三、四年級的水平;溫度是指技術課程不是冷冰冰的技能訓練，而是和生活實際結合起來，構建豐富感性與深刻理性相融合的技術世界;（4）課程建設注重知識的邏輯性、整體性，注重初高中銜接;如高中的機器人、電子控制技術等課程，都需要學生在初中打下扎實的基礎，才能順利開展高中課程的學習;（5）以科研引領教學，以教學促進科研。課程建設本身就是教育科研的過程，教研組多年堅持科研，保證了課程建設方向的科學性、先進性。

（二）創立多樣化的組織范式

以面向真實世界培養學生技術素養為主旨，創立“大項目”“大概念”“大綜合”等“多路徑”組織范式，為我國高中技術課程提供實踐路徑和中國樣本。

教學實施過程中，《技術與設計1》是學生學習的基礎，需要了解與經歷設計的一般過程，提升技術意識，培養工程思維，學會創新設計，掌握圖樣表達的方法，提高物化能力。教師從真實世界出發，選擇基于學生學習經驗與認識范疇的“大項目”展開教學設計，設計真情景，讓學生在真實問題解決過程中經歷設計的一般過程，提升技術核心素養。人大附中在2016年3月至今創設了一個大項目——“中醫科技創新實踐”。該項目來源于生活實際，越來越快的生活節奏讓人們期待便攜實用的器械，以迅速消除或者緩解人們工作、學習帶來的疲勞。這其實是設計了一個大的情景，學生在這個情景下，在自己的生活中選擇課題，確定研究方向和設計重點，開展真研究。經過近兩年的實踐和不斷創新，該項目取得了很好的教學效果，2019年3月，該項目在美國技術與工程教師協會（ITEEA）第81屆年會上獲得“優秀項目獎（PROGRAM EXCELLENCE AWARD）”。

《技術與設計2》涉及到四個單元：結構、流程、系統、控制。這四個單元的技術實踐任務既相互獨立，又銜接緊密。比較適合用“大概念”的范式來組織教學活動。學生在真實開放的技術情境中，能深入體會技術設計的一般過程，形成解決方案;能感悟和運用四個單元蘊含的技術思想和方法，構建完整的知識與實踐體系，不斷提升技術學科的核心素養。

選擇性必修或者選修模塊屬于國家課程，供各個學校根據條件選擇性開設。涉及到技術與生活、技術與工程、技術與職業、技術與創造等不同的方向，內容大多比較綜合，適合用“大綜合”的思路組織教學活動。人大附中的“機器人與創新設計”課程模塊等大多數選修、研學課程就是運用“大綜合”思路開展教學活動的典型案例。

（三）探索融入真實情境、嵌入意義建構、體現技術特征的“多樣態”學習方式

通用技術課程倡導以學科核心素養的培養為導向，以學生為中心，實踐為核心的多樣化學習方式。從學生的身心發展規律和技術學習特點出發，立足學生的直接經驗和親身實踐，充分利用現代信息技術，精心設計和組織學生的學習活動，注重創設學生可以感知的多樣化學習情境，采取自主、合作、探究等學習范式，進行體驗、設計、制作、試驗等技術實踐活動，培養學生的學科核心素養。

教學過程中，教師根據教學目標，制定教學內容和教學方式，通過多樣化的學習方式，適時激發學生的學習動力。如人大附中鼓勵學生結合現代信息技術采用翻轉課堂的教學方式開展教學活動，關注學生的學習狀態，在實踐中取得了很好的效果。在選擇性必修課模塊“電子控制技術”課程中，教師將知識性內容進行分類處理編寫了校本化教材，并配備了生動易懂視頻微課，有利于學生在課堂上開展自主學習和探究。課程在提供完備資料的情況下以翻轉課堂的模式進行，學生能夠掌控自己的學習進度，任課教師能夠進行更有針對性的指導，并記錄學習過程與階段性成果以便結課時給出公正的評價。

為了配合翻轉課堂的教學模式，課程還為每位同學個性化定制了學習內容。校本化教材將課程內容根據難易程度分為三部分，第一部分主要培訓基礎技能，第二部分主要提升學生興趣，第三部分主要啟發創新思維和培養創新能力。這三部分課程內容并不需要彼此銜接，對于一位同學來說本課程不需要完成前一個階段才能進入下一階段，也就是說允許“跳級”。在上完基礎技能培訓的課后，教師可以根據學生對技術掌握的程度，建議該生是否跳級學習。課堂上，學生在教材和微課的輔助下自主研究，教師進行一對一答疑。

對于有能力進入到第三階段的學生來說，教師非常鼓勵學生自己找出真實問題來解決，也想盡各種辦法為學生們提供真實問題，這對提升學生的技術意識、工程思維兩個核心素養非常有利。例如，社團的學生針對食堂高峰擁擠的問題，提出了制作自動漢堡機的想法，課堂上的學生就為自動漢堡機配置了控制系統，使其可以具有語音點餐，自動加熱肉餅、添加醬料和蔬菜的功能。在這個過程中，學生的創新設計、圖樣表達和物化能力得到大幅度提升。該項目參加了全國青少年電子信息智能創新大賽（總決賽）獲得高中組一等獎。針對漢堡機的醬料添加效果不理想的問題，教師繼續研發了幾種醬料添加裝置，為課堂上的同學提供了控制對象，提升了學生們學習和研究的興趣。同學們在日常生活中總能發現問題，比如，針對麻將的骰子容易滾落丟失的問題，可否做一個不用投的骰子？能否讓服裝社的學生在T臺走秀時，效果更炫一點？還有很多其他的問題，學生在課堂上勇于創新，敢于嘗試，做出了很多有意思的項目。對于這些有創新精神的學生來說，將他們做出的創新作品收入校本教材是對他們最大的肯定，這種做法也可以激勵以后的學生。

（四）創設豐富感性與深刻理性有機融合的課型和教學方式

技術課程突破原有的二元對立思維，把技術的豐富感性與深刻理性有機結合，倡導“動手做”走向“動腦做”，開發融入真實情境、浸潤人格陶冶、體現技術靈性的技術設計、技術制作、技術試驗、技術探究等學習方式，通過設計實踐培養學生對技術思想的領悟力和理解力，改良了高中學生技術課程學習生態。

縱觀國際組織和不同國家研制的核心素養內容，當面向未來的挑戰而預測學生應具備的關鍵能力和必備品格時，基本都關注了社會責任、合作交流、創造性解決問題等方面，而我國則在文化基礎領域著重強調應兼備科學精神與人文底蘊。這些既是全面發展的人的基礎，亦是教育培養的核心目標。為此，教育必須做出積極的應對。

人大附中通用技術課程的開發，就特別關注科技與人文的融合，將環境、社會、人文等元素融入技術課程，從而實現了技術工具到技術人文的融合。2018年人大附中虛擬現實技術實驗室開設了一門虛擬現實技術輔助實現國際理解教育的課程。教師引導學生從技術視角分析社會問題，用技術手段解決社會問題。學生在課堂中提出了諸如災害安全逃生、熱帶雨林保護、海洋資源保護、飛行安全意識、世界歷史發展的設想、理解阿爾茲海默癥病人、利用觸覺感知為視障患者提示安全信息等項目設想，并且在課程中提出了較為完善的解決方案。根據學生的反饋可以看出，課程能夠讓學生理解學習技術并與自身生活相互聯系，對學生理解技術、生成技術意識具有極大的影響。

（五）開展基于真實問題解決的項目式教學評價研究

2016年，人大附中通用技術教研組開展了全國教育科學“十三五”規劃教育部重點課題“基于STEAM理念的項目式教學研究”。課題基于STEAM理念，項目來源于真實問題，科學、有效的評價手段和理論指引非常重要。STEAM教育在教學目標上由學科素養向核心素養轉變、教學內容由單一性項目向專題性項目轉變、教學方式由特定方式到多樣化轉變、學習結果由問題解決向內涵理解轉變、教學評價從過程評價向動態評價五個方面的課堂教學變革，期望通過課堂變革得以提升學生核心素養和綜合實踐能力，加速學生全面發展的進程，培育更多的21世紀創新型復合人才[7]。

1.項目式教學評價量規的設計

對于項目式教學的評價標準與其它教學形式的評價具有本質的不同，項目式教學評價具有項目管理的特點，很難僅僅通過學生最后呈現出來的結果對學生學習的效果進行準確評價。需要針對教學中的不同環節分別制定評價指標以及評價標準。評價量規通常會對于某種評價指標列出一系列標準，定義并描述所要從事或需要評估的項目的重要組成部分。例如：針對學生完成項目后對項目的講解和展示，可以分為三方面進行評價——內容、實施過程以及回答問題。評價量規需要為每項標準明確指定表現質量水平的標準，這樣的標準通常是表現性標準。

合理的評價量規的制定有助于教師了解學生的成長，制定相應的教學計劃，同時更能促進課程、評價、教學保持一致。在項目式教學的評價過程中，由于學生的項目不同或者實施過程不同，評價量規的制定通常是對于學生參與項目的過程狀態進行評價，教師能夠使用統一的標準并且公平地對待每一位學生。

課程《虛擬現實技術》中“VR交互系統的設計”這一STEAM項目式教學就使用了制定評價量規對學生項目進行評價（如表2所示）。鑒于篇幅所限，除了表中所列的幾個評價項目，實踐中還考察了項目實現能力、合作溝通能力、口頭演講技巧、展示性及功能產品的可拓展性等項目。

2.基于SOLO分類理論的評價

“SOLO”（Structure of the Observed LearningOutcome）意為可觀察學習結果的結構。SOLO分類評價理論是香港大學教育心理學教授比格斯（J.B.Biggs）首創的一種學生學業評價方法，是一種以等級描述為特征的質性評價方法。這種方法具有堅實的實踐基礎和完整的理論體系。

教學評價的依據是學生的學業質量標準。教師針對學習過程中學生應該掌握的核心素養設計評價表，能夠及時地獲得學生學習效果的反饋，進而提高教學效果。人大附中在教學中應用SOLO理論設計了《新能源小車測試交流與評價》一課，對學生的學習效果進行評價，收到很好的效果（如表3所示）。

3.創意產品設計的熵權法評價

通用技術課程多是基于產品設計的項目活動對于同一主題下創意產品設計，學生的作品最后都不一樣，用傳統的評價方法很難做出科學、客觀的評價。在這種情況下，熵權法就是一種很好的選擇。熵權法是一種客觀賦權法，是按照指標觀測值提供的信息大小來確定指標權重的評價方法。熵是對不確定性的一種度量，根據每個指標的變異程度，運用信息熵計算指標的權重，可為多指標評價提供數據支持。

教師在教學中利用學生為了解決食堂就餐高峰擁擠而研制校園漢堡機的真實情境，生發出校園漢堡機醬料添加功能實現的真實問題，在項目評價時嘗試應用了熵權法對校園漢堡機自動醬料添加裝置進行全方位評價（如表4所示）。教師采用熵權法進行評價，對于不同的創意，根據熵權法得到不同的評價結果，最終是指向學生創意產品設計的整個過程，是以人為本的評價方案，每一組同學都會在評價中獲得進一步學習與改進的信息，真正實現教、學、評相統一。

四、實驗效果及思考

基于真實問題解決的通用技術教學設計策略，在實踐中豐富了技術課程的價值理論體系，促進了教師專業發展，加速創新人才的培養，為教育賦能，效果明顯。

（一）豐富了技術課程的價值理論體系

在實施過程中更加明確了“作為過程的技術”“作為知識的技術”“作為物品的技術”“作為創造的技術”“作為意志的技術”相統一的技術觀，創造性建構了面向真實世界，聚焦核心素養的基礎知識、基本技能、基本思想、基本經驗、基礎人格“五基一體”課程培養體系，豐富和發展了通用技術的教學理論（如圖3所示）。這種認識和技術觀，將有效指導技術課程的進一步建設和發展。

（二）促進了通用技術教師專業發展

學校制定了這樣一個教師專業發展的策略（如圖4所示）。通過專家引領、同伴互助，教師自我反思達到拓寬通用技術教師教育教學理論視野，提高基本教學技能和教育教學水平，促進教師專業發展，提升教師學術能力及職業幸福感，最終高效達成教學目標。

這個模型從課程建設內涵、教師專業發展內涵、教師專業發展方式三個維度，概括了教師在課程建設過程中提升專業素養的途徑和方法。通過教學設計、教學實施和教學評價三個環節不斷挖掘課堂教學內涵，課程主題在往年的基礎上不斷迭代，逐年創新，在豐富課程教學內涵的同時，為教師的專業知識、專業能力的提升打下堅實的基礎，促進了教師的專業理念和師風師德建設，實現教師專業發展內涵建設。

圖4的模型還強調了教學的關鍵點在課堂，教師專業成長應從每一節課做起，課堂是素質教育的主戰場。在教育實踐中，尤其是基于真實問題解決的教學設計策略確定后，教師們發現僅僅關注課堂是不夠的。教師還應學會課程設計，從課堂教學到項目教學，再發展到課程設計。圖5為人大附中通用技術組在實踐中提煉的課程設計與開發的模型。

教師在課堂教學、課程建設等方面收獲進步，實現了教師的專業發展。近幾年，通用技術教研組先后出版20余冊校本教材，在國家級刊物發表文章10余篇，申請國家專利12項，探索出一條通用技術教師快速成長的模式和途徑。

（三）在真實問題解決中發現與培養創新人才

人大附中在創新人才培養，尤其是拔尖創新人才的發現與培養方面，有非常深厚的底蘊。通用技術課程承載著發現、培養拔尖創新人才的使命。近十幾年來，教研組在科技競賽方面成績斐然（如表5所示）。當然，創新人才不能僅僅看競賽成績，二者沒有必然關系，但每一個孩子在競賽過程中表現出來的創造性潛質，是我們研究的重點。探尋創造性人才成長的規律，進一步應用到教育教學中，發現與培養更多的創造性人才，為國家的發展打下堅實的基礎。

五、結語

基于真實問題解決，指向核心素養的教學設計策略，在理論上豐富了技術教育的價值體系，在實踐層面提出具體實施的途徑和方法，經過多年的探索和思考，效果顯著。同時也注意到，這種模式有鮮明的學校特色和區域特征，課程素材的廣泛性和普適性還有待進一步推廣、驗證，課程成果需要進一步固化。