STEM教育視角下的通用技術教學的實踐研究

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教育引入到中小學學科教學之中。

本文結合理論和實踐探尋出一套STEM教育理念與通用技術融合的教學活動模型，并在教學實踐中應用。這是一個克服傳統(tǒng)教學方式缺陷的探索，為教育工作者提供了一種新的思路。

關鍵詞：STEM? STEM理念? 通用技術

引言

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

一、STEM教育視角下的通用技術教學實踐的必要性

（一）國家政策的指引

STEM教育視角下的跨學科融合的教學實踐是時代對教育的要求，也是國家政策指引下學科教學的需要。2015年9月教育部就《關于“十三五”期間全面深入推進教育信息化工作的指導意見》提出建議，學校應探索與實踐STEM教育等新教育模式。由此可見，STEM教育視角下的跨學科融合的教學實踐乃是大勢所趨。

（二）通用技術的學科特點與需要

通用技術有著立足于實踐，注重創(chuàng)新、高度綜合的特點。通用技術學科的教育，不應僅局限于建立獨立知識系統(tǒng)，而應該更多地提倡跨學科融合。在學習的方式方面，應該倡導通過團隊合作解決問題，在真實的復雜情境下進行學習;在教育方面，應強調理論和實踐的結合，引導學生把知識運用到實踐中去;在資源的形式方面，應強調對資源的開放，有效地支持教育活動。在這一背景下，通用技術教育必須與STEM教育進行深度的融合。

二、構建STEM教育視角下的通用技術教學活動模型

筆者通過借鑒了經(jīng)典的ADDIE教學設計的經(jīng)驗，結合多年的教學實踐提出了一套STEM教育理念與通用技術融合的教學活動模型（以下簡稱教學活動模型）。具體教學活動模型見圖1：

（一）前端分析

前端分析主要通過對STEM教育目標具體分析，對學習者自身情況和學習具體內容的分析，為更好開展教育學習實踐活動工作奠定了堅實的理論基礎。

（二）項目設計

項目設計的主要形式是以前端分析為基礎，選擇具有STEM教育性質的項目主題，需要利用多學科知識來解決項目的主題，同時設定難度適中、有吸引性的問題，在確定項目主題后，教師就需要對學習活動的任務進行劃分并引導學生完成學習任務。

（三）資源設計

學生正確選擇各種學習實踐資源并用來組織進行各種學習實踐活動，是學生學習一門課程必須經(jīng)歷的過程。因此，教師需要為每個學生精心設計課堂學習活動資源，供他們自由選擇并進行分配，這一選擇環(huán)節(jié)對整個課堂教學過程來說尤為重要。

（四）活動設計

活動設計包括了創(chuàng)設情境、制作解決方案、操作實踐和分享交流四個主要的環(huán)節(jié)。在實施學習活動的過程中，以項目教學為主線，遵循STEM教育理念：講科學、學技術、做工程、求藝術、究數(shù)學，探索STEM教學的高效性。

（五）評價設計

評價的重點應該是對一個學生的日常學習生活方式的整體評價，既要注重學生對學習內容的正確掌握，又要注重學生能力的綜合訓練，學習實踐過程中的主動參與度。

三、STEM教育視角下通用技術教學活動的典型案例

以蘇教版選修課程《電子控制技術》中的5.1節(jié)《開環(huán)電子控制系統(tǒng)的設計和應用》為例。實踐結果表明，采用紙上談兵的枯燥講解方式，不如讓學生親自設計一款具體的產(chǎn)品，這樣更能激發(fā)學生的積極性。通過項目教學法，學生不只了解STEM教育概念的基礎，而且在潛移默化中理解STEM教育的意義，領會STEM教育的理念，做到了學以致用。在STEM教育的視角下，通用技術的教學活動模式是這樣的：

（一）前端分析

學習者

掌握一定的電子控制技術相關理論，具有操作實踐經(jīng)驗，但無設計實用電子控制系統(tǒng)的經(jīng)歷。

學習內容

學習開環(huán)電子控制系統(tǒng)和閉環(huán)電子控制系統(tǒng)相關知識;光控、聲控和延時等電路原理;電子元件的作用和名稱;焊接的方法。

STEM目標

科學（Science）：開環(huán)、閉環(huán)電子控制系統(tǒng)的科學辨識;電子元件的科學認識;電路原理的科學講解。

技術（Technology）：設計電路;焊接電路;測試電路。

工程（Engineering）：觸摸延時燈、智能衣柜燈、自動樓道燈三個工程項目的設計和制作。

數(shù)學（Mathematics）：電子器件的使用;電路各種參數(shù)的設定，關于時間的編程。

（二）項目設計

項目主題

主題：“智能電燈”——開環(huán)電子控制系統(tǒng)的設計和應用

1.智能小夜燈 2.智能衣柜燈 3.智能樓道燈

項目設計依據(jù)

1.貼近生活，激發(fā)學生興趣。

2.多種選擇，促進個性學習。

（三）資源設計

活動資源

1.互聯(lián)網(wǎng)+輔助學習包（微課、課件、項目任務書、方框圖演示動畫）

2.演示教具（利用電子百拼搭建的聲控電路、延時電路、光控電路教具）

3.活動器材（萬用表、多種電子元器件庫、面包板、焊接工具、直流電源等）

評價工具

1.學習成果評價。

2.課堂觀察表。

（四）活動設計

創(chuàng)設情境

自編自制微課：“求助熱線”

1.情境內容：“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.項目選擇：各位隊長以抽簽的形式抽取本團隊的項目，并領取模型。

3.項目要求：各團隊根據(jù)求助者的需求，分析模型的結構特點，正確地設計電路并嘗試安裝到模型上。

制作解決方案

——講科學

（Science）

設計分析

1.對開環(huán)、閉環(huán)電子控制系統(tǒng)的科學識別。

2.對電路進行科學講解：教師演示并講解自制的三個控制電路教具。學生完成項目任務書上的補充電路圖，教師對其指導和點評。

3.對電子元件的科學認識：進行我說我說游戲，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，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。

操作實踐

——學技術

（Technology）

設計電路

1.在項目任務書上畫電路圖。

2.用語言描述功能和使用方法。

3.用電子百拼套材搭建設計電路。

4.將成果用手機拍照發(fā)到微信群。

做工程

（Engineering）建立工程

正確設計電路并嘗試安裝到模型上。

求藝術

焊接電路

1.焊接方法：播放自制微課。

2.找錯誤：從五個焊接視頻中，各找一處錯誤。

3.焊接電路：檢測電子元件、設計安裝圖、分工焊接電路。

究數(shù)學

（Mathematics）

測試電路

學會使用萬用表對電路進行檢測;

測試電路各種參數(shù)的設定對功能的影響;

延時時間控制。

分享交流

演示電路

展示電路并功能實現(xiàn)。

（五）評價設計

交流評價

八、自評他評

1.團隊自評：各小組就小組合作、電路設計、電路焊接、功能實現(xiàn)四個方面自評。

2.求助者點評：求助者現(xiàn)場就學生設計點評。

結語

可見，基于STEM教育的視角，教師們打破章節(jié)的限制，采用項目教學法，將知識的概念融入設計項目中，突出STEM教育中知識的融合理念，運用多科的知識來解決通用技術的問題，做到STEM教育理念和普通技術的水乳交融。

因此，筆者提出了以通用技術為核心的STEM教學實踐課程，結合理論和實踐探尋出一套STEM教育理念與通用技術融合的教學活動模型，并在教學實踐中應用，為普通中小學教育工作者提供了一種新的思路。

參考文獻：

[1]張教會.STEM教育視角下小學信息技術學習活動模型的設計[D].濟南：山東師范大學，2019.6.

[2]擺玉龍，孫洪陽，賈金元.STEM教育理念下的電子科學項目教學研究[J].教育文化論壇，2018（5）：2123.