運用實驗探究方法增效通用技術教學

張勇

摘要：闡述了通用技術教學中實驗探究法的特殊意義與優勢，論證了教學中實驗探究法的實施策略、實驗目標確定的針對性策略、實驗材料和工具的選擇策略以及實驗程序和方法的制定策略。這種將科學探究方法與通用技術教學進行有機結合所產生的系統優化效應，能讓學生更加透徹地理解和記憶通用技術課程知識點，強化創新設計和動手實踐能力，培養發現、分析和解決問題的行為習慣。

關鍵詞：通用技術;實驗探究;核心素養;STEM教育

通用技術課程是繼信息技術之后，對當代高中生開設的第二門技術性課程，通用技術新課標中表明這門課的性質是：提高學科核心素養為宗旨，以設計學習、操作學習為主要特征，是一門立足實踐、注重創造、體現科技與人文相統一的課程。而實驗探究法是通過實驗的形式有計劃地進行實踐探究得出一定的科學結論，因此它是一種與通用技術新課標緊密結合的教學手段。

一、實驗探究法在通用技術教學中的意義與優勢

實驗探究法就是學生按照老師的計劃和要求完成課堂內相應實驗，通過對實驗過程的實施和對結果的分析進行自主探究學習的一種方法，它是一種立足實踐創新和自主學習的教學方法。實踐證明這種教學形式有利于調動學生的積極性，有利于培養學生的創新精神，有利于增強學生獨立思考、實踐探究的能力，是一種多贏且行之有效的學生課堂學習方法。

通用技術核心素養包含了技術意識、工程思維、創新設計、圖樣表達和物化能力五個方面，很明顯很多傳統教學手段已經不能完全滿足教學的需求，而實驗探究法通過實驗實施能有效的提升學生的創新設計、工程思維和物化能力，通過自主探究能增強學生的技術意識，提高學生圖樣表達、語言表達和交流能力，它是實現發展學生通用技術課程核心素養的一種行之有效的方法。

STEM教育已經成為了世界教育的發展趨勢，中國也不例外，而STEM教育中也明確指出當前教育是要把科學、技術、工程、數學四大學科的綜合知識，從應用到運用融會貫通，因此實驗探究法也是推行STEM教育的重要教學手段之一。

二、實驗探究法運用于通用技術教學的實施策略

通用技術是整個高中階段最年輕的課程，它不像物、化、生這些學科已經形成了一套完善的實驗教程和設施，因此老師對實驗的方法和器材的選擇要花費很大的精力，設計和選擇的是否合適也直接決定了這節課的課堂效果，一般選擇實驗的原則是：

（一）實驗目標確定的針對性策略

首先，實驗項目的確定應該具有明確的目標性和針對性，以保證實驗過程和結果的有效性。針對性和目標性的前提是實驗項目的確定要與課本知識點相結合。雖然使用這種教學手段的過程是為了提高學生的動手實踐、設計創新和自主探究的能力，但實驗的最終目的還是讓學生理解和掌握課程知識，如果實驗跟課程內容脫節那么就會變成是一節單純的活動課，表面上看起來非常熱鬧實際上脫離了通用技術教學的方向。

（二）實驗材料和工具的選擇策略

從技術意識、工程思維、創新設計和材料科學的角度思考，選用常見的實驗材料和工具，保證大部分同學都能在課堂中進行實驗。從當前通用技術課程開展的情況來看，大部分學校并沒有專門的實驗室，也沒有專門的實驗員，這必然限制實驗的難度和廣度，在材料和工具的選擇上就要因陋就簡，盡量保持普適性，滿足大多數同學的需求和水平。如果材料和工具太多、太復雜那么老師準備和布置就會花費大量的精力和時間，甚至會出現學生不會使用的現象，這樣無疑增加了教師的課程實施的難度，而且效果會大打折扣。

（三）實驗程序和方法的實施策略

從工程和技術的角度制定科學的實驗實施操作步驟和方法，采用一些較為簡單和內容容易理解的實驗，讓大部分同學都能夠實施實驗和創新設計。實驗探究法就是讓學生在實施實驗的過程中，探究出自己的想法和結論，如果實驗都不能正常進行，那么后面的探究就是一個空談，所以我們要考慮到現代高中生的知識水平、理解和動手能力，設計出大部分學生能夠實施的實驗，這樣才能保證課堂的效果。

三、實驗探究法運用于通用技術教學的實施方法

通用技術課程雖然具有其他學科教學的共性特點，同時也具備其自身的技術性課程標準，因此要以培養通用技術核心素養為宗旨，提高學生技術素養為目的來開展教學。在通用技術課堂中使用實驗探究法一般可分為兩種形式。

（一）實驗實施探究

把課堂中的知識設計成若干個小實驗，讓學生在實驗實施的過程中進行自主探究，教師總結歸納，最終讓學生掌握課程知識。比如在講解“怎樣挑選材料”這節課時，為了讓學生深刻的體會到怎樣挑選材料和材料的選擇對作品制作的重要性，可以設計若干個小實驗，讓同學們在實驗中認知。

例如：502膠水是瞬間超強粘合劑，在課堂上讓學生使用502膠水分別把一次性筷子和兩種泡沫十字交叉連接到一起（相同材料和相同材料相連接）。在實驗實踐的過程中學生發現502膠水能快速的固化粘結好兩根一次性筷子，而兩種泡沫不僅不能粘結，而且會腐蝕材料的本身。通過學生對實驗過程、結果的探究和老師的引導、歸納，讓學生理解：連接材料選擇非常重要，選擇不恰當就會導致連接失敗，甚至會損壞材料。

再如：模型制作時，路燈是很多作品需要實現的設施，教師提供三根竹制路燈桿讓學生進行選擇，通過導線與電源連接形成一個路燈模型，說明選擇的理由。通過實施實驗，學生發現兩根導線不能貫穿最小路燈桿，從而不能與電源形成回路;燈泡會隨著兩根導線一起嵌入到最大的路燈桿內，會影響發光效果，所以只有選擇合適的那根路燈桿才能成功完成一個路燈模型的制作（如下圖）。通過這個實驗的實施讓學生探究到挑選的材料時要根據自己的需求選擇它的形狀、大小、顏色等因素。

這種教學方法相比以前的單純講授模式，整個課堂學生的積極性更高，紛紛表述了自己的探究過程和結論，學生成為了課堂的主角，成為了學習的主人，在這一過程中老師輕松進行歸納總結，學生愉快的接受知識，達到了預期教學目標。實驗實施探究讓學生通過“做”和“思”獲取知識，既能讓學生對所學的知識獲得更加清晰的印象，從中獲取記憶深刻的認識，又能培養學生的動手實踐能力，同時也降低了學生在認識客觀事物時的難度，達到綜合能力的提升。

（二）創新設計探究

創新設計探究就是學生在課堂上按照老師布置的要求，動手實踐做出創新作品，老師組織學生進行技術實驗，通過對技術實驗的分析、歸納和總結出課本知識點的過程。譬如在講解“探究結構”這一節可以使用2018年青少年建筑模型教育競賽創新項目“紙結構承重賽”活動，開展一堂創新設計探究課。

這個實驗活動的材料和工具簡單，只需2張A4紙、鉛筆、固體膠和直尺所以非常適合在課堂上開展。課前把制作的規則和要求發給學生自行理解，這樣就只需課堂上講解重要的規則，大大節省了時間。現實生活中的建筑用來承重的柱子一般是長方體或者圓柱體的，而紙結構最容易實現的是圓柱體，因此要求學生把承重主體設計成圓柱體。在課堂上讓學生根據自己的生活經驗和知識水平設計圓柱體的高度、厚度、大小和加固點等等，根據自己的創新設計制作出自己組的紙承重結構，老師作為評委把每一組的結構進行承重試驗，承重最大的三組學生在班上交流自己的制作方法和過程，最后老師引導學生回歸課本，自主探究出影響結構穩定性和強度的各個因素。通過這節課的創新設計制作活動，學生把影響結構穩定性和強度的因素都探究的很透徹，比如：一些柱子做的很細，雖然硬度大但是根本放不穩，這就說明了支撐面積的大小對結構穩定性的影響;有些柱子做的太大，盡管穩定性很好，但是由于橫截面積太小，讓結構受到的應力太大，結構很容易被破壞;高的柱子比低的柱子承重少，說明了重心位置對結構穩定性的影響;有皺折的紙承重比光滑的紙少，說明材料對結構強度的影響等等。

這種教學方法相比以前的一些教學模式，充分激發了學生自主發現、積極參與的欲望，整個課堂學生的求知欲更高，認真的設計自己的創新作品，并在技術實驗中探究總結自己的得失，體會到了技術和設計的重要性。創新設計探究讓學生在“創新”和“實踐”中獲得知識，不僅讓學生對知識理解更深刻、記憶更牢固，而且培養了學生的實踐能力、探究能力、分析解決問題的能力及創新精神，達到學生綜合素質全面發展的教學目標。

四、學以致用，以用促學

在通用技術課程教學中，以前使用最多的教學模式就是講解案例或者老師在講臺做實驗學生觀看，很明顯單純使用這些教學方法達不到發展學生通用技術課程核心素養各方面的的要求。而實驗探究法，很好的彌補了傳統教學方法的不足，讓學生在課堂中進行創新設計、動手實踐和自主探究，它更好的符合了通用技術的核心素養的發展和課程標準的要求。通過這種教學方法的運用也讓學生逐漸養成了使用所學的知識解決實際問題的習慣，學生發現宿舍的晾衣架存在的一些問題：襪子容易掉落、不方便晾鞋子、晚上收衣服不方便等，針對這些問題他們進行了創新設計，形成了很多優秀的設計方案，改變了晾衣架的結構，方便了自己的日常使用。能夠把自己課堂所學運用于生活當中解決實際問題，讓每一個學生有了成就感和榮譽感，這樣的學習就會事半功倍，相得益彰。

通過實驗實施探究和創新設計探究讓學生把技術和科學放到同等的重要地位，越來越重視技術性課程的學習。實驗探究法符合STEM的課程理念，在當代教育改革中是一種非常重要的教學方法。對于一門年輕的課程，要有效的使用這種方法，我們還需要深入的鉆研課程核心素養和課程標準，設計出符合通用技術課程標準的實驗，讓學生有更多自主探究空間方能達到更好的效果。

參考文獻：

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