核心素養背景下通用技術項目式學習初探
——以制作橋模型為例

◆趙洋 趙言言

0 前言

普通高中通用技術學科核心素養包括技術意識、工程思維、創新設計、圖樣表達、物化能力五個方面，體現了技術學科特質的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力[1]。通用技術教學強調立足于技術實踐，面向現實生活和真實世界的問題，是發現問題、明確問題、設計方案、實施問題解決、評價問題的解決過程。項目式學習是把學習的過程置于復雜、有意義的真實問題情境中，讓學生之間通過相互討論、相互合作來解決問題，最終培養學生解決問題能力、協作能力、終身學習能力的教學方式。通用技術學科核心素養與項目式學習理念不謀而合，都是將學生置于真實的問題情境中逐漸發展學生的能力。為此，本文嘗試采用項目式學習開展通用技術教學，探討項目式學習在通用技術學科教學中的設計與實踐，以求推動通用技術教學方式變革，達到培養學生技術核心素養的目標。

1 核心素養背景下通用技術項目式學習設計流程

項目式學習（Project-based Learning，簡稱PBL）源自美國教育家杜威的“做中學”思想，后由克伯屈的設計教學法發展而得名。巴克教育研究所的《項目式學習教師指南》中提到，項目式學習是指學生完成與現實生活相關的項目式學習，選擇和利用最優的資源，通過實踐和探究不斷內化吸收，最終獲得完整而具體的知識，形成專門的技能并獲得發展[2]。劉景福等認為，PBL是把相關的學科概念和原理融入真實的問題情境中，借助多種學習資源，采用探究式的學習模式進行探究，在規定的時間里解決一系列相關問題，最終制作作品并將作品推銷給客戶[3]。夏雪梅認為，項目化學習是以學科內的關鍵概念或能力為載體，指向學科本質，學生在學習過程中進行合作性探索和問題解決，最終完成知識與技能在情境中建構[4]。

根據項目式學習理念，結合通用技術教學實踐，筆者認為核心素養背景下通用技術項目式學習是以學科核心素養培養為導向，基于真實問題情境引入通用技術相關概念和原理，引導學生借助多種資源開展任務探究活動，通過自主學習、小組協作等方式建構技術知識、發展學生的技術思想和工程思維，提高學生運用技術原理認識和解決技術問題的綜合能力。其具體設計流程如下。

確立項目主題項目主題的確定要依據通用技術課程標準和學習者特征，要考慮項目承載的知識點所能達成的學科核心素養，而且項目問題要切合學生實際生活，指向真實生活問題解決。項目內容符合通用技術學科特點，突出設計和操作學習，可以是技術設計活動、技術制作活動、技術探究活動等，要能體現出技術育人整體價值。

確定項目目標項目目標指引著項目學習的方向，是學生在學習之后能做什么以及思想和行為的改變。通用技術課程目標的表述，在原來三維目標基礎上，提出五個方面的學科核心素養。學科核心素養是制訂項目目標的指引，在制訂的過程中應注重兩個方面：一是要考慮教學評一體化；二是要把技術意識、工程思維、創新設計、圖樣表達、物化能力等核心素養整合嵌入目標中。

設計項目活動通常情況下，通用技術項目式學習的終極結果就是完成作品制作。首先，教師要根據完成作品所需要知識與技能，將項目分解成一系列漸進式的子任務，并且要給子任務分配適當的時間。同時，根據子任務要求，設計評價方式和標準。其次，由于項目式學習注重學生自主學習，并且客觀上存在學生差異化，要給學生設計完成項目所需的學習支持工具和資源。

制訂評價計劃項目式學習過程中，如何知道達到最終的學習目標？這就需要對項目全過程和結果進行評價。評價不僅關注學生的知識學習，還要關注學生如何在情境中應用知識和技能。項目式學習的評價設計由評價目標、評價方法和評價工具組成：首先要明確評價目標是什么，然后根據評價目標、學生狀況選擇適當的評價方法，最后創建支持這種評價方法的工具。

2 “制作橋模型”項目設計與實踐

教學分析“制作橋模型”項目源自《技術與設計2》（粵科版）第一章“結構與設計”第三節“結構設計”教學內容，該項目不僅涵蓋結構與設計知識的學習和應用，還涉及《技術與設計1》中設計、試驗、模型、工藝等知識。在橋設計和制作過程中，學生需要綜合運用《技術與設計1》中學習過的設計概念、設計的一般過程、原則和評價相關知識，運用設計的基本思想和方法；還要學會對結構進行受力分析，構思、權衡和比較橋梁設計方案，要學會繪制橋的技術圖樣，選擇合適的工藝，正確操作工具加工材料并進行技術試驗。經過模型制作、測試、交流、展示和評價等環節，學生可以形成規范操作加工的意識和能力，有效培養創新精神和創新思維，最終實現技術核心素養全面提升[5]。

學習者特征本課的教學對象為高二學生，他們在學習生活中已經對結構有了感性認識，對結構的概念、分類以及受力特征有了初步了解。在“制作橋模型”項目的第一個知識儲備階段，教師要提前加工處理“結構與設計”前兩節內容作為知識儲備鏈接呈現給學生，讓學生通過自主學習和小組合作完成結構基礎知識的學習，包括力學角度下的結構的含義以及分類、結構的受力分析、結構的穩定性和強度的主要影響因素。此外，學生已經學習過《技術與設計1》，對設計分析有一定的認識，而且知道設計的一般過程、設計原則和評價，有制作橋梁模型的實踐基礎，但是缺少將結構與設計結合起來解決問題的意識和能力。

項目學習目標依據通用技術五大學科核心素養要求，通用技術項目式學習要能增強學生的技術意識，提升學生的創新設計、圖樣表達和物化能力，培養學生的工程思維。具體包括：技術意識方面，經歷橋梁知識調查、橋梁設計和制作的活動過程，知道橋梁在人類生活、經濟發展中的重要作用，理解技術因人而生的價值觀，形成對現實結構穩固性問題的探究欲望；工程思維方面，經歷將結構知識應用于橋梁模型設計的過程，能根據設計要求對橋梁形狀、使用材料、制作工藝等進行分析，利用系統思想綜合比較和權衡，確定最佳橋梁模型制作方案；創新設計方面，在設計橋梁模型方案的過程中，能夠基于調查的橋梁知識進行大膽構思，多角度思考并提出獨特創意，體驗創新設計帶來樂趣；圖樣表達方面，能根據設計方案要求，使用草圖表達自己的創造思路，并最終繪制出橋梁模型三視圖或加工圖，體驗參與技術問題討論時技術語言的重要性；物化能力方面，能根據設計方案動手制作出橋梁模型，實現方案到實物的轉化，體驗模型制作、裝配、調試的整個過程，提高動手實踐能力。

項目式學習活動設計

1）創設情境，引入項目。結合本地的交通狀況，教師提出建造橋梁問題，引導學生進入真實場景中，然后提出項目任務：用木條、冰棒棍等制作橋梁模型。要求：橋的結構要合理、美觀，形狀不限；制作的橋梁模型跨度不小于30厘米，橋孔高度不低于15厘米，橋面寬度不小于8厘米；承重物的質量不小于500克，承重物質量與橋自身質量的比值越大越好。教師在明確建橋任務后，提出與建橋相關的問題，例如：橋梁的類型有哪些？一座橋是如何受力的？不同類型的橋有什么優缺點？有哪些材料來建造橋梁？

2）活動探究，積累經驗。

環節1：信息收集，形成報告。此環節旨在讓學生搜索橋梁圖片，了解不同類型橋梁類型具有獨特結構。首先，學生利用網絡等途徑，收集橋梁圖片并進行歸類；其次，學生通過繪制各類橋梁的簡易圖，嘗試找到不同類型橋梁的結構特點；最后，學生討論總結并形成報告，包括梁橋、拱橋、斜拉橋、懸索橋等的結構特征。

環節2：自主探究，初識橋梁結構受力。此環節主要通過虛擬實驗室認識結構或構件上的各種力，進而分析橋梁不同結構類型受力。首先，學生訪問虛擬實驗室，深化對拉力、壓力、剪切力、彎曲力和扭轉的認識[7]；然后，教師指導學生分析梁橋、拱橋、斜拉橋、懸索橋和桁架橋所受的拉力和壓力，并將受力分析結果畫在不同類型橋梁圖片上。

環節3：動手試驗，制作桁架。此環節讓學生通過制作桁架，理解三角形桁架相對于其他多邊形框架不易變形。首先，教師讓學生觀察桁架橋的圖片，找出桁架橋結構中的形狀；其次，教師給出試驗材料（兩端開孔50厘米長桐木條和螺栓），讓學生聯結成三角形、四邊形，制作完后分別在三角形和四邊形的頂點和邊上施加外力，觀察兩種形狀的變化，結合已學知識總結三角形較四邊形具有良好的穩定性；最后，教師分發冰棒棍，讓學生采用不同的連接方式（釘接、膠接等）連接成桁架。

環節4：角色扮演，虛擬造橋。此環節主要讓學生扮演工程師角色體驗BRIDGE IT造橋游戲，從而感受工程師思考解決問題的過程。首先，教師給學生講解游戲建橋的基本步驟，以及如何測試和返回修改；其次，學生按照游戲的等級，記錄每次造橋設計的迭代過程，對橋梁承受的荷載進行分析，反思搭建過程的不足，思考如何更好地分散荷載。

3）工程設計、技術制作。此環節旨在讓學生通過小組合作動手實踐完成由構思到橋梁模型制作整個過程，以此體驗工程設計過程。首先，小組成員基于所學橋梁知識，結合項目限制條件，進行頭腦風暴和構思，繪制草圖，分析橋的力學結構，并確定橋梁類型、大小和盡寸。其次，小組成員制訂計劃、分工實施，選擇合適工具和材料動手造橋，在造橋過程中注意記錄所遇到問題。橋梁模型完成制作后，根據項目對橋梁設計的要求對做好的橋梁模型進行承重試驗，小組成員記錄試驗過程并撰寫試驗報告。最后，小組展示，組間交流造橋方法與過程，互相改進學習。

4）評價總結。此環節主要采用多種評價方式，多角度評估學生的項目學習過程。在項目實施的不同階段，使用的評價手段和方法不同，分發給學生或小組的評價工具和量表不同：在項目作品展示和匯報階段，針對項目作品的評價包括知識的運用，作品的創新性、功能性、實用性，成果展示、表達能力等；在項目試驗檢測階段，把技術試驗評價表分發給學生，涉及技術試驗數據記錄是否齊全、操作是否規范、小組分工是否合理等維度；項目結束和反思階段，收集學生填寫的觀察、日志和合作檢查表，小組成員評價表等，進行項目總體評價。教師針對不同階段的評價反饋給出相應的指導建議。

3 教學反思

“制作橋模型”的項目式學習契合了深度學習的理念，可以讓學生圍繞項目問題通過調查和分析并嘗試解決問題、完成任務，從而獲得知識和學習能力。學生通過橋梁知識的收集、設計分析、方案構思、模型制作、試驗、評價，加深對結構設計一般過程的認識，對結構知識的掌握程度從單純理論上的理解上升到靈活應用的層面。在整個項目學習過程中，學生按照項目要求，小組合理分工，通過自主探究、合作學習和動手實踐等方式體驗從方案構思到模型物化的整個過程。在完成任務的過程中會遇到各種各樣的問題，學生主動動手探究，在探究中不斷分析解決問題，不斷嘗試改進，最后完成自己的橋模型制作。通過項目學習，學生不僅加深了對通用技術知識的理解，而且綜合能力得到有效鍛煉。此外，在項目實施各個階段都設有自評和互評環節，學生自覺充當起小評委，評價其他組或被評價，有助于培養批判性思維。

項目式學習雖然強調和充分發揮學生的主體性，但并不意味教師主導作用弱化了，教師引導在項目式學習各個活動環節依然非常重要。因為每個學生的自律性、自主性有很大差異，教師要提前了解并指導小組組建，注重科學化、合理化分組。在項目實施前期，教師要指導學生明確項目目標、項目過程、項目方法、項目成果及具體的評價方法；在項目實施過程中，教師要監督各小組的學習進度，及時提供幫助，通過積極引導和啟發、評價等方式督促學生完成項目學習；在項目接近尾聲時，教師還要指導學生針對項目過程進行自評，針對項目成果進行互評，整理評價結果并做好項目反饋。

4 結論

項目式學習是立足于體驗和實踐并注重創造性的活動，和傳統的教學模式比較起來，項目實施過程和最終結果并重。在項目選擇和設計時，要注重學生碎片化知識和相關知識技能的整合，實現理論與實踐過程的統一。本文以項目“制作橋模型”為例，探討和展示高中通用技術學科項目式學習的實施流程，對項目式學習實施各個環節進行分析。新版通用技術課程標準強調項目式學習對學生學科核心素養培養的重要性。學生經歷橋模型的設計與制作，增強了技術問題意識，鍛煉了圖樣表達和物化能力，初步形成了工程思維，核心素養得到有效提升。