創客教育理念下的高中通用技術教學探究

中小學教師應促進學生核心素養發展，培養“全面發展的人”，提高學生人文底蘊、科學精神、學會學習、健康生活、責任擔當、實踐創新六大核心素養^[1]。《普通高中通用技術課程標準（2017年版）》強調發展學生技術意識、工程思維、創新設計、圖樣表達和物化能力五個方面的學科核心素養^[2]。為解決學科教學中的問題，筆者應用“做中學”、創客教育和勞動教育的理念，尋找問題的根源及解決辦法，探究適合通用技術學科課程內容的教學模式。

一、通用技術學科教學中存在的問題及解決辦法

通用技術學科作為非高考科目，存在天然的短板，課程教學以單一知識的傳授和機械化金工、木工的基本操作練習為主，缺乏與新技術的聯系，不注重培養學生利用技術解決實際生活問題的意識和能力。造成上述問題的主要原因如下：一是學科地位薄弱，受重視度不高。通用技術非高考科目必修課程，沒有明確的考核標準和要求，導致學科教學中出現缺課時、缺場地和缺器材的問題;二是缺乏專業的師資隊伍和系統化的專業學習培訓;三是教學內容機械化，缺乏創新性，教師以教材為參考資料，通過“講授為主，操作練習為輔”的方式開展學科教學活動;四是教學形式單一，教學資源匱乏。教師一方面受困于專業技術不精，另一方面受困于學校現有的教學環境和資源。由于學科比較年輕，教學資源貧乏，教師可參考的資料少，學習新技術的渠道少。教師要面對現實積極解決問題。

第一，需要轉變教育觀念，滲透創客教育的理念，注重創新能力培養，提升學科價值。教師應將創客教育理念，尤其是“做中學”和“體驗式學習”思想滲透到教學中，讓學生在寓教于樂的活動中學習知識與技能，在自主探究和小組合作的過程中培養創新意識和解決問題的能力^[3]。學生通過“玩中做”“做中學”“學中做”“做中創”，在實踐中體驗，在探索中創新，將跨學科知識充分內化吸收。開展項目學習、自主學習、合作學習、探究學習、移動學習和碎片化學習活動，讓學生創意“智”造，獲得有意義的學習經歷。另外，可以借助創客空間的平臺，設計適合創客與學科融合的教學案例，建設校本課程，同時組織學生參加創客大賽活動，體現學科特色和價值，爭取更多資源。

第二，通過專題培訓和自主學習提升教師專業素養。一方面，學科教學管理部門組織系統化的培訓課程來提升教師們的專業技能，例如繼續教育中心聯合師范類高校開展線上線下結合的培訓，學科教研室根據片區師資情況開展相關專題化的培訓活動。另一方面，技術學科教師要緊跟科技發展，不斷學習新技術，樹立終身學習的意識，不斷提升個人的專業素養。例如，教師可以借助慕課、網絡公開課、“一師一優課”等平臺上提供的公開資源，隨時隨地進行針對性學習，提升自身的專業能力。

第三，調整教師的角色定位，激發學生學習的主動性和主體性。在課程改革的背景下，教師要讓學生成為課堂的主人，在活動中去體驗、去動手做、去創造，保持學習主動性和求知欲。

第四，更新教學方式，豐富教學內容，激發學生潛能。改單一的“講、演、練”為基于真實問題情境的“探究、設計、制作、分享、評價、反思、創新”開展教學活動，結合生活中的問題與案例，豐富活動內容，通過自主探究、小組合作、項目學習等多樣化的方式激發學生的創新潛能。

二、通用技術學科教學模式的設計與應用

隨著創客運動在教育領域逐漸發展成熟，創客教育遍地開花，很多學校創建了創客空間，配備了激光切割機、3D打印機、小型機床鉆床等設備。教師可以充分利用資源創造性地開展創客教育活動，實施創客課程教學等一系列的活動。教授理論性較強的陳述性知識時，教師可以通過案例分析法與研討法開展頭腦風暴研討活動;對于實踐性較強的程序性知識可以通過微項目任務和小組合作的方式學習;對于理論與實踐相結合的知識可以開展基于真實問題情境的大項目活動進行學習，讓學生通過創新設計新產品解決實際問題，樹立正確運用技術的意識，激發創新潛能，提升學科核心素養，建構具有學科特色的教學模式（如圖1）。

（一）頭腦風暴活動

頭腦風暴又稱智力激勵法，即通過小組共同探討某一問題，遵循延遲評判、自由暢想、以量求質、求異創新和綜合改善的原則，激發小組成員大膽思考問題，提出富有創造性的想法和建議，從大量的觀點和建議中提煉最佳方案^[4]。在創客活動中教師多采用這種方法激發學生智慧，讓學生提出創新設想，增強創新意識，促進活動順利開展。在頭腦風暴活動中，學生是中心。他們思考問題，提出有創意的解決方案，從眾多方案中綜合分析并篩選可行方案。學生是問題的分析者、思考者和決策者，教師是活動的參與者、引導者、監控者和評價者（如圖2）。例如，第一章“技術及其巨大作用”和第二章“技術設計的基礎”內容以概念、性質、原則、方法等陳述性知識為主，課堂上教師可以通過情境和案例引發頭腦風暴，激發學生主動探究和思考問題，創造性解決問題。

筆者結合“山村路燈的設計”案例開展頭腦風暴活動，引導學生學習“技術設計的一般過程和方法”。學生分組合作，探討“山村路燈”安裝的具體要求，分析環境、資金、設備、技術等多方面的限定條件，結合生活和已有的認知經驗，集思廣益，大膽地提出多種新穎的解決辦法，繪制思維導圖匯總想法和建議，通過分析和權衡，最后選擇一兩種可行的解決方案。在分析案例的過程中，學生能夠充分理解技術設計的一般過程、技術設計要遵守的一般原則，掌握常用的技術設計方法，將抽象的理論性概念、原則、方法等知識具體化，在解決問題的過程中理解知識，在生活中靈活應用知識，創造性地解決新問題。如此，達到學以致用的目的，培養了學生的技術意識、工程思維和創新設計能力。

（二）微項目活動

微項目是以項目學習為理論基礎的微型活動項目，即結合學生在實踐過程中遇到的問題，開展1課時或2課時容量的教學活動，讓學生通過自主探究和小組合作來解決實際問題，在邊學邊做的實踐過程中完成挑戰性任務，掌握新知識與新技能，收獲學習成果，提升學習的成就感和價值感。在微項目任務的實踐活動中，學生通過小組討論并分析具體任務，明確目標，在“做中學”掌握新知識與新技能，在“學中做”將新知識進行應用，在“做中創”將新技能轉化為解決實際問題的方法。學生是任務的分析者、設計者、執行者、評價者，教師是活動的參與者、引導者、監控者和評價者（如圖3）。例如，第三章“制訂我的設計方案”和第四章“實現方案和評價設計”以實踐性的程序性知識為主，教師在課堂教學中通過項目任務驅動，充分調動學生學習的主動性和積極性，讓學生變被動模仿和練習為主動思考和探究，在親身體驗和實踐創造的過程中掌握新知識與新技能，提升成就感和價值認同感，激發學習熱情。

筆者布置“挑選合適的材料設計校慶廣告宣傳燈”的微項目任務，讓學生學習“挑選合適的材料”。在活動過程中，學生通過小組合作討論分析“校慶廣告宣傳燈”的設計目的和要求，自主學習了解常見材料的特性，根據設計要求和材料的特性選擇合適的材料，之后通過動手設計與測試材料的技術實驗，根據實驗結果修改和調整材料的類型和規格，最后分享并評價任務完成情況。學生在實踐過程中，理解材料的特性，了解不同類型和規格的材料對產品質量的影響，掌握挑選材料的技巧，并根據“校慶廣告宣傳燈”的實際需要選擇合適的材料進行產品設計，盡可能減少資源浪費和環境污染。選材合適有利于后續產品的設計與制作，可以降低加工難度，縮短制作工期，提升產品質量。這樣，學生更容易完成后續的學習任務，更能激發主動學習的積極性，提高成就感。

（三）問題驅動的大項目活動

大項目是基于問題情境，以項目主題為主線開展的一系列教學活動。大項目活動主要以問題情境導入，以學生為中心，以項目任務為主線，通過合作探究驅動，讓學生通過小組合作和實踐創造作品來解決問題，在邊學邊做的過程中掌握知識與技能，體驗實踐創造作品的樂趣，收獲勞動的喜悅和成就感，激發學習的主動性和積極性，提升創新能力。通常，基于真實問題的大項目都比較復雜，涉及的知識面廣、涵蓋的內容多，包含跨學科跨領域的知識與技能，教師常將大項目任務拆分成多個連續的階段性任務實施教學活動，而階段性任務又根據實際情況被拆分成多個具體的小任務。大項目中的階段性任務多以“探究、設計、制作、分享、評價、反思、創新”的方式完成。整個大項目活動過程中，學生通過自主探究和小組合作分析問題，明確設計目標，大膽提出創意解決問題，根據前期的設想方案，設計制作作品，分享勞動成果，收獲成就感，評價作品的優缺點，優化作品，后續根據實際需要對知識進行靈活變通與應用，創造性地解決現實生活中的新問題。學生是活動的分析者、設計者、實踐者、分享者、評價者和運用者，教師是活動的提供者、指導者、監控者、評價者和引導者（如圖4）。

例如，“結構與設計”“流程與設計”“系統與設計”“控制與設計”是理論與實踐結合的知識，獨立成章。在實際解決問題的過程中，多數會涉及各個章節的知識點和跨學科的知識，教師可以應用人工智能、3D打印、智能家居等領域的新技術并結合時代發展的需求，融合4個章節的內容開展理論與實踐相結合的大項目活動，激發和提升學生的學習興趣和對科技發展的關注度，培養學生正確應用技術解決問題的能力，特別是創新能力。

筆者以“智能家居創意設計與制作”為例開展大項目教學活動，將4個章節的內容有序串聯，滲透到項目實施的活動過程中。首先，將大項目活動任務根據人們對智能家居的需求分成智能時鐘、智能天氣預報器、智能門禁、智能燈、智能風扇、智能窗簾等多個階段性任務;之后，將階段性任務劃分成多個連續性的小任務實施教學活動;最后，將多個階段性任務進行統籌整合，形成一個智能的有機整體。

以“智能時鐘”階段性任務為例，筆者將整個教學活動分解成連接Wi-Fi、網絡對時、獲取時間、重組信息、顯示時間多個小任務。學生首先通過小組討論分析并明確設計問題，創造性地構思多種設計方案并擇優選擇方案。隨后，學生應用mPython軟件設計控制程序，將設計好的程序包加載到掌控板上進行時鐘顯示，在實踐過程中不斷調整和測試智能時鐘的性能。在調整和測試之后，他們評價與反思作品中存在的問題并進行優化。最后，他們再結合生活中個性化的需求調整時鐘的顯示方式，靈活變通，解決問題。

為了更好地控制各個智能家電設備，學生需要將完成的階段性任務集成到一個控制中心，而每個階段性任務的完成情況都影響著大項目的實施效果。完成大項目任務是一項系統工程，而每個階段性任務又是一個子系統，它通過編程控制中心執行指定命令來實現對家電設備的控制。在制作前，要確定產品設計與制作的流程，確保各個階段性任務有序進行，盡可能提高工作效率和產品質量。學生完成的所有階段性任務最終需要在立體空間內展示，因此需要設計制作一個模擬的家居環境，并設計結構模型。

在整個大項目活動的過程中，不僅包含了人工智能、物聯網和智能家居的知識與技能，而且滲透了4個章節的內容，學生在解決問題的過程中，收獲創造成果的喜悅和成就感，提升了創新能力和學科核心素養。優秀的作品可以再提升，參加創客大賽，促進學生創新能力的發展。另外，教師開展大項目活動，利用創客空間的設備和資源、勞動教育的場地和課時，結合通用技術學科特點，可以建設校本課程，編寫校本教材，豐富學科教學資源，提升學科價值。

筆者在多年的通用技術學科教學中根據自身的經驗，提出問題和應對辦法，在教學中探究適合本校特色的學科教學模式，為學科教師提供參考建議。教師需要不斷學習和改進，逐漸提升個人的專業素養。希望在未來的學科教學中有越來越多的有價值、可操作、易實施的教學資源，為學科教師指引方向，提供借鑒。

注：本文系廣東省教育科研“十三五”規劃2019年度教育科研一般項目課題“基于開源硬件的創客課程校本化的應用研究”（課題編號：2019YQJK046）的成果。

參考文獻

[1] 核心素養研究課題組.中國學生發展核心素養[J].中國教育學刊，2016（10）：1-3.

[2] 中華人民共和國教育部.普通高中通用技術課程標準：2017年版[S].北京：人民教育出版社，2018：1-4.

[3] 陳剛.創客教育的課程觀[J].中國電化教育，2016，358（11）：11-16.

[4] 李彤彤.基于設計思維的創客教育教學模式設計與應用研究[D].上海：華東師范大學，2019.

（作者系廣東省廣州市第八十六中學教師）

責任編輯：祝元志