通用技術跨學科課程的進階設計與實踐探索

張桂鳳 于曉雅

[摘? ?要]落實通用技術跨學科課程有三種常見模式：技術學科外延的綜合模式、任務驅動多學科的融合模式、跨學科大概念統整的主題模式。通用技術學科課程的進階設計，應立足核心素養的培育，呈現學習內容的進階、學習方式的進階、學習思維的進階過程及思考，從而促進學生綜合能力的提升。

[關鍵詞]通用技術;多學科融合;跨學科;進階

通用技術課程倡導面向現實生活和真實世界解決問題，這需要學生在復雜情境中進行有意義的學習實踐，并通過實踐培養素養。真實情境中的問題探索和解決，往往需要整合不同學科知識的能力，尋找課程聯結的可能性，生發出跨學科素養，如創造性、協作溝通等。在學科課程基礎上融合跨學科課程的優勢，幫助學生完善知識體系，是落實從技術到素養的路徑之一。因此，本文立足核心素養培育，結合課程改革的要求，探索通用技術跨學科課程實踐，力爭實現從“學習內容跨界”到“學習過程優化”再到“思維能力進階”的目標。[1]

一、通用技術本土化跨學科課程常見模式

跨學科課程在學校實踐中屬于活躍群體，以北京市海淀區開展的跨學科課程為例，目前“跨”學科的存在模式大致有三種：技術學科外延的綜合模式、任務驅動的多學科融合模式和跨學科大概念統整的主題模式。三種模式主要通過STEM項目式課程的方式在學校課堂教學、社團課程和課后服務中實施，體現跨學科、跨界、跨領域多元融合的特征。三者各有側重、各具特點，都有其借鑒價值。

1.技術學科外延的綜合模式

由通用技術學科向外延伸到相關學科的部分內容，是基于課程內容知識的多學科教學整合，通過兩個或兩個以上學科的學習，獲取相關聯的概念和技能。如“哈利波特主題音樂會”課程，主要以技術學科為主，要求學生設計制作一件智能樂器。在課程實施中，學生體驗設計的一般過程，落實結構、控制等學科大概念，同時還需要信息技術的編程、物理的聲學、音樂的樂理音階等多學科知識能力。由通用技術教師授課，外延學科內容由學生自主跨學科學習后實施。

2.任務驅動多學科融合模式

由不同學科教師共同開發實施，學科界限不清晰，并不完全按照學科的角度劃分，學生在一個活動中需要兼顧不同學科的知識和視角，學習不同學科的概念和技能。以“小豆芽的大思路”課程為例，其內容圍繞綠豆發芽展開，探究影響種子發芽的因素。學生需要獲得化學學科的濃度配制、營養液配制、PH內容介紹、物理學科的多因素分析、生物學科的植物生長（溫度，光照，PH值，營養液等）、技術學科的“生態園”裝置設計制作等知識，涉及化學、物理、生物、技術等多個學科。項目本身可拓展，如拓展為“智能發芽機”或與未來航天相關的主題均可。多學科教師分別按任務進度和涉及的學科內容依次授課。

3.跨學科大概念統整主題模式

在學科視角之上，以跨學科大概念統整為主題，通過應用不同學科的知識和方法解決一個真實世界的問題，獲得相關聯的概念和技能，形成學習經驗，是真正基于真實情境的主題、以問題為中心的跨學科課程。以《魚類“牧羊犬”——仿生機械魚設計與制作》為例，內容圍繞大概念“系統與相互作用”開發跨學科項目。將機械魚控制系統分為動力子系統、傳動子系統、數據采集子系統、平衡控制子系統四部分，分別從系統與外觀結構、系統與電控結構、系統與數據結構及系統與平衡結構的視角，得出四個子系統的大概念：機械魚仿生外觀結構與零件安裝位置的相互關系、動力及傳動系統與前進速度的相互關系、數據顯示程序與數據采集和通信接口的相互關系、姿態調整與平衡狀態的相互關系。在超越學科視角下，認識到四個子系統內部及系統之間的“相互作用”，形成系統是由相互作用和相互依賴的若干組成部分結合成具有特定功能的有機整體的大概念。多學科教師分別按主題和核心大概念，結合項目進度和涉及的學科內容依次授課。

二、通用技術跨學科課程的進階設計

目前，以一個學科為主要載體，聚焦學科關鍵概念和能力，進行學科與學科、學科與生活、學科與人際的聯系和拓展，用項目化的形式呈現出來，是落實跨學科課程的可行途徑之一。項目化學習設計有六個維度：核心知識、驅動性問題、高階認知、學習實踐、公開成果和全程評價。學科素養體現在關鍵概念或能力，跨學科素養體現在學習實踐和認知策略，問題、成果和評價整合在真實情境中，體現學科素養和跨學科素養的融合。[2]

依據項目化學習設計的維度，結合落實效果較好的跨學科整合模式，建構“通用技術學科課程—通用技術多學科課程—跨學科主題整合課程”的進階（見圖1），強調以項目式學習和跨學科實踐解決真實問題。引領學生進行學習方式的轉變，使學生的技術學習過程成為主動建構知識、不斷拓展能力、發展核心素養的過程。

1.技術學科課程：從基礎知識到知識應用

技術學科課程主要包含技術理解、技術設計、技術應用。技術理解是指有關技術的事實、概念和方法等內容;技術設計是指問題的發現與明確、設計分析、方案構思、方案表達、方案交流與評價等;技術應用是指有關工具和設備的使用、有關工藝的選用和技術試驗等。

2.技術多學科課程：從知識理解到知識深化

技術多學科課程在原有知識的基礎上加入多學科知識和方法，設計與應用內容中加入科學知識、數學方法、工程視角以及科學探究等，兼顧不同學科，每個學科是獨立的，以技術學科為主。

3.跨學科主題課程：從整合技術到真實問題解決

跨學科主題課程整合不同學科的知識方法，有明確的目標，通過問題、概念、成果進行項目設計實施，構建知識網絡，加深多學科核心概念的理解和遷移，解決真實問題或現實需求。

三、通用技術跨學科課程的進階實踐

進階的實踐起點從項目課例開始，以“《定位小車》1.0版——《新能源動力小車》2.0版——《新能源動力汽車模型系統與生態環境》3.0版”的過程進階為例。

“定位小車”的課例共16課時，涵蓋通用技術結構、流程、系統、控制等核心概念，學生的解決方法多以橡皮筋或電機做動力，以線繩控制開關或定時器控制時間等方式停止，能完成基本定位功能。

從學科常規項目1.0版開始，加入物理、化學、數學等多學科知識方法，如新能源、機械能守恒、車的進化史等內容，關注科學探究，用工程的視角延伸拓展技術素養的底蘊和價值，加入甘特圖、成本管理等內容，生成2.0版。通過加入新內容，學生的解決方法逐漸多元，加入了風能、重力勢能、化學能、單片機編程等。

在2.0版的基礎上，繼續提煉多學科的核心概念，生成課例的跨學科核心大概念：系統與環境。補充跨學科課程科目中缺失的通識性學科知識、收集學科間條件性知識、跨學科方法論知識以及社會發展及學科前沿知識。用認知邏輯和學科邏輯消除學科知識壁壘，強化知識聯結，豐富學科知識。具體實施時，通過“選定主題→構建跨學科知識聯系圖→確定大概念→確定問題→調查調研→專家思維→學情分析和環境分析→確立方案”的方式，設計和實施某個跨學科大概念統整的主題項目。以挑戰性任務和驅動性問題幫助學生開展獨立或協作探索，調動學生的主動性，進一步加深對多學科本質的理解，從而解決一個問題、滿足一項需求或創造一件作品。比如，在新能源汽車模型系統與生態環境的主題下建構的大概念系統課程，對于車的外型要求不斷提高，對涉及車內部系統的關系、車與外部環境系統的關系的認知要求不斷進階，需要學生對能源與生態環境的思考不斷深入。學生解決問題的關注點更加廣泛，延伸到車輪骨架設計、能量計算、汽車產業改善等問題。通過課程的不斷進階，突破技術課程價值文化壁壘，用新工具和新觀點探悉學科本質，培養學生核心素養，加深學生對世界的關注和理解（見表1）。

以上，從技術單學科課程到由技術學科向外延伸，從融合多學科知識的課程，再到發揮學科合力的跨學科主題課程，由單學科學習逐漸走向跨學科融合，跨越學科界限探尋課程模式、教學方式，培養學生跨學科思維品質，實現了從技術到素養再到創新的課程發展。

四、跨學科課程實踐效果及小結

為了確保學生在跨學科課程學習中真正受益，除了設計表現性評價外，研究者還聚焦創新能力，對北京市海淀區6所實驗學校共567名學生進行了問卷調查。調查分別在新入學的第一學期初和第二學期末進行。問卷采用四點評價，學生根據自己的實際情況選擇“完全符合、基本符合、很少符合、完全不符合”，以檢驗通用技術跨學科課程對培養學生創新思維是否有效。[3]結果表明，學生的原創性、想象力、情感意圖以及對社會問題的敏感度有所提升，學生更喜歡解決問題，能實現自己的想法，學會了一些創新方法并樂于表達，所提出的解決方案具有一定的創新性和高效性，創造性表達和創造性解決問題能力顯著提升。特別是“我喜歡和朋友們分享我的想法”一項，學生一學年的增值比例達到24.8%。一些在傳統知識傳授課堂中一言不發的學生，在跨學科項目式學習中逐漸變得敢于發言，活躍并樂于分享（見表2）。

在跨學科課程設計實踐的初始階段，一些教師往往認為，在有限的課時內能落實學科核心素養已然不易，再進行跨學科實踐不太現實。但在真實情境中的問題解決，不可能只依靠通用技術一門學科。從學科發展和教學落實的角度，應逐漸摒棄通用技術教學中的偽情境、假問題，要激發學生高階思維發展，真正提高學生解決真實問題的能力。跨學科課程設計與實施促使學生探究學科之間的復雜聯系及核心概念，幫助學生獲得正確的世界觀，不是為了“跨”而“跨”，更不是隨意設計幾個活動或項目就能算作跨學科課程。雖然本研究在實踐初級的總結階段，尤其在跨學科主題的整合課程中，對如何整合的技術問題做了實踐探索，但對于整合什么等價值問題的思考還有待深入，這些問題將會在未來的實踐研究中不斷突破與完善。

參考文獻

[1]于曉雅.STEM教育價值指向：創造性解決真實世界問題[J].中國民族教育.2021（04）：23.

[2]夏雪梅.項目化學習設計：學習素養視角下的國際與本土實踐[M].北京：教育科學出版社，2018：11.

[3]何麗丹，李克東，鄭云翔，等.面向創造力培養的STEM教學模式研究[J].開放教育研究，2019，25（04）：66-74.

（責任編輯 郭向和? ?校對 姚力寧）