STEM教育視角下的通用技術(shù)教學(xué)的實(shí)踐研究

戴厚貴

摘要：隨著STEM教育逐漸成為教育界的前瞻性話題，越來越多的教育工作者嘗試將STEM教育引入到中小學(xué)學(xué)科教學(xué)之中。

本文結(jié)合理論和實(shí)踐探尋出一套STEM教育理念與通用技術(shù)融合的教學(xué)活動(dòng)模型，并在教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)用。這是一個(gè)克服傳統(tǒng)教學(xué)方式缺陷的探索，為教育工作者提供了一種新的思路。

關(guān)鍵詞：STEM? STEM理念? 通用技術(shù)

引言

目前，在我國(guó)如何將STEM教育引入中小學(xué)學(xué)科教學(xué)已經(jīng)成為教育界前瞻性的話題。探索STEM教育與通用技術(shù)課程融合的具體策略，創(chuàng)建以學(xué)習(xí)者為中心的教學(xué)新模式，是擺在通用技術(shù)教師面前的重要課題。

一、STEM教育視角下的通用技術(shù)教學(xué)實(shí)踐的必要性

（一）國(guó)家政策的指引

STEM教育視角下的跨學(xué)科融合的教學(xué)實(shí)踐是時(shí)代對(duì)教育的要求，也是國(guó)家政策指引下學(xué)科教學(xué)的需要。2015年9月教育部就《關(guān)于“十三五”期間全面深入推進(jìn)教育信息化工作的指導(dǎo)意見》提出建議，學(xué)校應(yīng)探索與實(shí)踐STEM教育等新教育模式。由此可見，STEM教育視角下的跨學(xué)科融合的教學(xué)實(shí)踐乃是大勢(shì)所趨。

（二）通用技術(shù)的學(xué)科特點(diǎn)與需要

通用技術(shù)有著立足于實(shí)踐，注重創(chuàng)新、高度綜合的特點(diǎn)。通用技術(shù)學(xué)科的教育，不應(yīng)僅局限于建立獨(dú)立知識(shí)系統(tǒng)，而應(yīng)該更多地提倡跨學(xué)科融合。在學(xué)習(xí)的方式方面，應(yīng)該倡導(dǎo)通過團(tuán)隊(duì)合作解決問題，在真實(shí)的復(fù)雜情境下進(jìn)行學(xué)習(xí);在教育方面，應(yīng)強(qiáng)調(diào)理論和實(shí)踐的結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生把知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中去;在資源的形式方面，應(yīng)強(qiáng)調(diào)對(duì)資源的開放，有效地支持教育活動(dòng)。在這一背景下，通用技術(shù)教育必須與STEM教育進(jìn)行深度的融合。

二、構(gòu)建STEM教育視角下的通用技術(shù)教學(xué)活動(dòng)模型

筆者通過借鑒了經(jīng)典的ADDIE教學(xué)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合多年的教學(xué)實(shí)踐提出了一套STEM教育理念與通用技術(shù)融合的教學(xué)活動(dòng)模型（以下簡(jiǎn)稱教學(xué)活動(dòng)模型）。具體教學(xué)活動(dòng)模型見圖1：

（一）前端分析

前端分析主要通過對(duì)STEM教育目標(biāo)具體分析，對(duì)學(xué)習(xí)者自身情況和學(xué)習(xí)具體內(nèi)容的分析，為更好開展教育學(xué)習(xí)實(shí)踐活動(dòng)工作奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

（二）項(xiàng)目設(shè)計(jì)

項(xiàng)目設(shè)計(jì)的主要形式是以前端分析為基礎(chǔ)，選擇具有STEM教育性質(zhì)的項(xiàng)目主題，需要利用多學(xué)科知識(shí)來解決項(xiàng)目的主題，同時(shí)設(shè)定難度適中、有吸引性的問題，在確定項(xiàng)目主題后，教師就需要對(duì)學(xué)習(xí)活動(dòng)的任務(wù)進(jìn)行劃分并引導(dǎo)學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)。

（三）資源設(shè)計(jì)

學(xué)生正確選擇各種學(xué)習(xí)實(shí)踐資源并用來組織進(jìn)行各種學(xué)習(xí)實(shí)踐活動(dòng)，是學(xué)生學(xué)習(xí)一門課程必須經(jīng)歷的過程。因此，教師需要為每個(gè)學(xué)生精心設(shè)計(jì)課堂學(xué)習(xí)活動(dòng)資源，供他們自由選擇并進(jìn)行分配，這一選擇環(huán)節(jié)對(duì)整個(gè)課堂教學(xué)過程來說尤為重要。

（四）活動(dòng)設(shè)計(jì)

活動(dòng)設(shè)計(jì)包括了創(chuàng)設(shè)情境、制作解決方案、操作實(shí)踐和分享交流四個(gè)主要的環(huán)節(jié)。在實(shí)施學(xué)習(xí)活動(dòng)的過程中，以項(xiàng)目教學(xué)為主線，遵循STEM教育理念：講科學(xué)、學(xué)技術(shù)、做工程、求藝術(shù)、究數(shù)學(xué)，探索STEM教學(xué)的高效性。

（五）評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)

評(píng)價(jià)的重點(diǎn)應(yīng)該是對(duì)一個(gè)學(xué)生的日常學(xué)習(xí)生活方式的整體評(píng)價(jià)，既要注重學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的正確掌握，又要注重學(xué)生能力的綜合訓(xùn)練，學(xué)習(xí)實(shí)踐過程中的主動(dòng)參與度。

三、STEM教育視角下通用技術(shù)教學(xué)活動(dòng)的典型案例

以蘇教版選修課程《電子控制技術(shù)》中的5.1節(jié)《開環(huán)電子控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用》為例。實(shí)踐結(jié)果表明，采用紙上談兵的枯燥講解方式，不如讓學(xué)生親自設(shè)計(jì)一款具體的產(chǎn)品，這樣更能激發(fā)學(xué)生的積極性。通過項(xiàng)目教學(xué)法，學(xué)生不只了解STEM教育概念的基礎(chǔ)，而且在潛移默化中理解STEM教育的意義，領(lǐng)會(huì)STEM教育的理念，做到了學(xué)以致用。在STEM教育的視角下，通用技術(shù)的教學(xué)活動(dòng)模式是這樣的：

（一）前端分析

學(xué)習(xí)者

掌握一定的電子控制技術(shù)相關(guān)理論，具有操作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，但無設(shè)計(jì)實(shí)用電子控制系統(tǒng)的經(jīng)歷。

學(xué)習(xí)內(nèi)容

學(xué)習(xí)開環(huán)電子控制系統(tǒng)和閉環(huán)電子控制系統(tǒng)相關(guān)知識(shí);光控、聲控和延時(shí)等電路原理;電子元件的作用和名稱;焊接的方法。

STEM目標(biāo)

科學(xué)（Science）：開環(huán)、閉環(huán)電子控制系統(tǒng)的科學(xué)辨識(shí);電子元件的科學(xué)認(rèn)識(shí);電路原理的科學(xué)講解。

技術(shù)（Technology）：設(shè)計(jì)電路;焊接電路;測(cè)試電路。

工程（Engineering）：觸摸延時(shí)燈、智能衣柜燈、自動(dòng)樓道燈三個(gè)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和制作。

數(shù)學(xué)（Mathematics）：電子器件的使用;電路各種參數(shù)的設(shè)定，關(guān)于時(shí)間的編程。

（二）項(xiàng)目設(shè)計(jì)

項(xiàng)目主題

主題：“智能電燈”——開環(huán)電子控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用

1.智能小夜燈 2.智能衣柜燈 3.智能樓道燈

項(xiàng)目設(shè)計(jì)依據(jù)

1.貼近生活，激發(fā)學(xué)生興趣。

2.多種選擇，促進(jìn)個(gè)性學(xué)習(xí)。

（三）資源設(shè)計(jì)

活動(dòng)資源

1.互聯(lián)網(wǎng)+輔助學(xué)習(xí)包（微課、課件、項(xiàng)目任務(wù)書、方框圖演示動(dòng)畫）

2.演示教具（利用電子百拼搭建的聲控電路、延時(shí)電路、光控電路教具）

3.活動(dòng)器材（萬用表、多種電子元器件庫(kù)、面包板、焊接工具、直流電源等）

評(píng)價(jià)工具

1.學(xué)習(xí)成果評(píng)價(jià)。

2.課堂觀察表。

（四）活動(dòng)設(shè)計(jì)

創(chuàng)設(shè)情境

自編自制微課：“求助熱線”

1.情境內(nèi)容：“求助熱線”接收到求助信息，為生活中需要電子控制系統(tǒng)的求助者解決難題。需要解決的問題分別：1）方便去衛(wèi)生間的智能夜燈 2）智能衣柜燈 3）智能樓道燈。

2.項(xiàng)目選擇：各位隊(duì)長(zhǎng)以抽簽的形式抽取本團(tuán)隊(duì)的項(xiàng)目，并領(lǐng)取模型。

3.項(xiàng)目要求：各團(tuán)隊(duì)根據(jù)求助者的需求，分析模型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，正確地設(shè)計(jì)電路并嘗試安裝到模型上。

制作解決方案

——講科學(xué)

（Science）

設(shè)計(jì)分析

1.對(duì)開環(huán)、閉環(huán)電子控制系統(tǒng)的科學(xué)識(shí)別。

2.對(duì)電路進(jìn)行科學(xué)講解：教師演示并講解自制的三個(gè)控制電路教具。學(xué)生完成項(xiàng)目任務(wù)書上的補(bǔ)充電路圖，教師對(duì)其指導(dǎo)和點(diǎn)評(píng)。

3.對(duì)電子元件的科學(xué)認(rèn)識(shí)：進(jìn)行我說我說游戲，一人描述電子功能，另一人猜名，10秒鐘看哪組同學(xué)猜得多;利用flash軟件繪制方框圖，選擇傳感器、控制電路、輸出等元器件圖標(biāo)，將其拖到正確的位置，完成智能小夜燈、衣框燈、樓道燈的方框圖。

操作實(shí)踐

——學(xué)技術(shù)

（Technology）

設(shè)計(jì)電路

1.在項(xiàng)目任務(wù)書上畫電路圖。

2.用語言描述功能和使用方法。

3.用電子百拼套材搭建設(shè)計(jì)電路。

4.將成果用手機(jī)拍照發(fā)到微信群。

做工程

（Engineering）建立工程

正確設(shè)計(jì)電路并嘗試安裝到模型上。

求藝術(shù)

焊接電路

1.焊接方法：播放自制微課。

2.找錯(cuò)誤：從五個(gè)焊接視頻中，各找一處錯(cuò)誤。

3.焊接電路：檢測(cè)電子元件、設(shè)計(jì)安裝圖、分工焊接電路。

究數(shù)學(xué)

（Mathematics）

測(cè)試電路

學(xué)會(huì)使用萬用表對(duì)電路進(jìn)行檢測(cè);

測(cè)試電路各種參數(shù)的設(shè)定對(duì)功能的影響;

延時(shí)時(shí)間控制。

分享交流

演示電路

展示電路并功能實(shí)現(xiàn)。

（五）評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)

交流評(píng)價(jià)

八、自評(píng)他評(píng)

1.團(tuán)隊(duì)自評(píng)：各小組就小組合作、電路設(shè)計(jì)、電路焊接、功能實(shí)現(xiàn)四個(gè)方面自評(píng)。

2.求助者點(diǎn)評(píng)：求助者現(xiàn)場(chǎng)就學(xué)生設(shè)計(jì)點(diǎn)評(píng)。

結(jié)語

可見，基于STEM教育的視角，教師們打破章節(jié)的限制，采用項(xiàng)目教學(xué)法，將知識(shí)的概念融入設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，突出STEM教育中知識(shí)的融合理念，運(yùn)用多科的知識(shí)來解決通用技術(shù)的問題，做到STEM教育理念和普通技術(shù)的水乳交融。

因此，筆者提出了以通用技術(shù)為核心的STEM教學(xué)實(shí)踐課程，結(jié)合理論和實(shí)踐探尋出一套STEM教育理念與通用技術(shù)融合的教學(xué)活動(dòng)模型，并在教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)用，為普通中小學(xué)教育工作者提供了一種新的思路。

參考文獻(xiàn)：

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