基于STEM理念的高中通用技術項目式教學研究

曲從雷

摘 要：STEM理念來源于國外，是針對國際人才競爭所提出并實施的一項國家教育策略。目前我國在各階段的教育教學中積極推廣這一理念。STEM理念的核心是多學科的交叉、融會貫通。該理念是各個學科的整合，并連接起各個學科交會的一個橋梁，而高中通用技術正是溝通各個學科的良好橋梁，是STEM理念實施并發展的一個良好的平臺。因此，將STEM理念融入高中通用技術課程中，對于全面提高學生的綜合素質大有益處。

關鍵詞：STEM理念；高中通用技術；項目式教學

隨著新課程改革的提出，國家越來越重視對學生綜合素質、核心素養的培養，努力把學生培養成全面發展型人才。全面發展型人才，不僅需要掌握基礎理論知識，還需要具備一定技能，并能將各學科整合，將知識和技能融會貫通，從而可以解決生活中的實際問題。而將STEM理念融入高中通用技術的教學正符合這一要求。因此，將STEM理念融入高中通用技術項目式教學中是可行又可靠的，值得教師推廣和思考。

一、STEM理念包含的核心內涵

（一）STEM理念強調跨學科整合

STEM是科學（Science），技術（Technology），工程（Engineering），數學（Mathematics）四門學科英文首字母的縮寫，是科學、技術、工程和數學教育的總稱。STEM教育的跨學科性，要求學生對科學、技術、工程、數學的知識與能力進行綜合把握，培養出具有科學的眼光、嚴密的邏輯思維、創新的實驗設計、有效解決問題的綜合性人才。在分科教學的當下，基于STEM理念所開展的教學，能夠讓學生深入進行學習掌握，掌握解決問題的多種思維和綜合能力，從而讓學生更加高效地直面和解決復雜多變的問題。這種跨學科性的教育方式，滿足了學生對真實問題的需要，也需要讓學生從多個視角來看待分析問題，鍛煉學生的綜合思維，讓學生更好地適應未來的成長和發展。

（二）STEM理念強調探究式學習

探究式學習是STEM理念的核心特征之一，它強調通過主動探索、實驗和體驗的過程來獲得知識。在高中通用技術項目式教學中，STEM理念鼓勵學生深入探究通用技術的本質原理，挖掘其背后所蘊含的科學知識。鼓勵學生通過動手操作以及實際操作的方式，來理解抽象型的通用概念。并且要求學生在教師指引下通過提出問題，設計實驗以及圍繞實驗進行探究的形式，得到最終的成果。這種學習方法不僅能夠培養學生的科學精神，還能夠讓學生學會如何系統地解決所遇到的問題，為接下來的成長奠定了堅實的基礎。

（三）STEM理念強調創造力養成

在STEM教育中，創造力的培養是其中的關鍵內容。在高中通用技術項目式教學的過程當中，強調創造性思維和實踐操作能力的相互結合，在項目驅動以及設計下，教師能夠激發學生的想象力，培養學生的創新精神。讓學生在解決一些通用的技術問題時，通過現有的知識和技能，突破傳統方式的困境。從新穎的角度作為切入點，不斷地找到關鍵所在。并且在啟迪學生視野的情況下，幫助學生認識到創新的重要性，為其提供創新的工具和環境。這種教學模式能夠讓學生在接下來的發展當中更好地理解以及應用通用技術[1]。

二、高中通用技術項目式教學的特點

（一）項目式教學注重以問題解決為導向

項目式教學強調以問題解決為核心，要求學習活動圍繞現實生活中的具體問題展開。在STEM理念下，高中通用技術的項目式教學特別注重培養學生的問題識別、分析和解決能力。學生需要主動探索問題的本質，動手實踐，集合科學、技術、工程和通用技術等多學科的知識來尋找最優解決方案。教師的角色轉變為指導者和協助者，幫助學生建立問題解決的框架，從而使學生能夠獨立思考，應對未來社會和工作中遇到的各種挑戰。

（二）項目式教學注重以實踐應用為根本

事實上對于項目式學習而言，實踐應用是項目學習的根本出發點，也是最終的落腳點。尤其是在STEM理念下，STEM教育強調知識與實際應用的緊密結合。借助項目式教學學生可以將理論知識具象化地展示出來，通過動手實踐來深化理解。這種教學方法，需要讓學生在真實或者是模擬的實踐當中，通過探索設計實踐和測試來進行完成，最終得到屬于自身獨一無二的結論。在這個過程里，學生需要將學科知識應用到實際情境當中，還需要發揮出自己的思維，強化自身的綜合素養。

（三）項目式教學注重以學生合作為前提

就目前而言，高中通用技術的項目式教學，其中一個關鍵的要素就是注重學生的合作。項目式教學需要讓學生圍繞某一主題或者某一問題進行深入且廣泛的學習，在這個環節里，只靠學生一個人的努力是遠遠不夠的，需要讓學生以小組為單位進行合作。融合STEM理念，在清晰的分工交流協作過程中養成探索的精神，同時合作學習能夠幫助學生掃清學習上的問題。實現學生思維上的互補，為學生提供多元化的學習環境，幫助學生更好地了解世界。

三、高中通用技術項目式教學策略

（一）指明項目方向，提升學生興趣

在當前的高中通用技術課堂上，堅持探究性原則，要求學生從復雜的現象中尋找科學信息，并提出科學問題，能主動嘗試從科學角度運用所學知識和方法尋求解決問題的策略，建構對生活圖景的理解，是教師努力的方向。基于STEM理念下的項目教學，要想讓其發揮出應有的作用，教師應當在高中通用技術課堂當中，讓學生明確本章節的項目側重點以及項目難點所在，提高學生高中通用技術水平，實現學生的全面發展。

例如，在進行教學“結構功能的實現”的時候，為了能夠讓學生了解本章節的教學目標，幫助學生理解結構的功能以及實現的方法。首先，在開展項目化教學之前，教師需要給學生介紹項目的主題以及目的。讓學生在用科學的眼光結合技術工程知識的同時，理解結構功能的實現方式。先去讓學生了解一些最基礎的結構，比如說桿件結構、板殼結構、砌體結構等。通過這些簡單的知識，給學生打下良好的基礎。隨后，教師要讓學生了解結構功能實現的方式和目的。讓學生思考如果想要實現支撐的功能，那么其結構應當滿足哪些特點？通過這樣的問題，讓學生逐步掌握結構的特性。在此之后，教師可以讓學生圍繞生活當中存在的事物，用與結構相關聯的內容，實現一個簡單的功能，比如說制作一個可開蓋的儲物箱。這種項目的本質目的是讓使用通用技術解決生活問題。在實際項目環節，鼓勵學生將理論知識轉化為實踐應用，讓學生在設計結構、完成結構后，不斷改進結構以及重新規劃結構。

（二）分配項目任務，強化學生體驗

STEM理念注重學生跨學科能力的養成以及創新意識的提升。在課堂開始階段，迅速集中學生的注意力，把他們的思緒帶進特定的學習情境，激發起學生濃厚的學習興趣和強烈的求知欲，對一堂課的成功與否起著至關重要的作用。因此，在開展項目化學習的課堂里，教師要合理地給學生分配好項目任務，要讓不同能力的學生，都能夠得到與自身能力相匹配的任務。落實項目化學習的細則，提升項目化學習的作用[2]。

例如，在進行教學“設計金屬筆筒加工流程”的時候，這是一個典型的設計類項目。在通用技術當中，屬于簡單但并且具有創造力的項目內容。針對這個項目，教師可以根據學生的特點和任務量的情況，將學生分配完小組之后發放不同的任務。首先，需要學生針對這個項目，開展項目規劃設計。思考金屬筆筒的樣式以及可能用到哪些加工流程。讓學生思考金屬筆筒在加工的過程中，需要哪些物料以及需要哪些制造工藝？并且鼓勵學生將每一部分的工藝規劃情況和實現情況給整合出來。不同的學生完成不同的內容，并且讓學生動手進行實踐。比如說一部分學生去繪畫圖紙，詳細給出金屬筆筒的參數，確定金屬筆筒的款式、花紋外表以及深度和最大的儲存量。另一部分學生設計金屬筆筒的加工流程包括切削、車銑。另一部分學生可以思考金屬筆筒外觀花紋的制作方式。比如電鍍、彩繪、印花等。每個學生都需要利用自身所學的通用技術，給出自身的加工方案。在這種分配任務的過程中，能夠提高學生的問題解決能力和思維創新能力。

（三）開展項目探究，加深學生理解

圍繞STEM理念設計完任務之后，除了要給學生分配不同的任務之外，還需要引導學生進行深刻探究，充分挖掘具有一定價值的、生動有趣的、有利于學生主動探索的事作為教學的素材，讓學生從校園的實際問題中進行主題探究，體會學習的意義和樂趣，圍繞項目從不同的角度給出自己的看法。在這個過程當中，教師可以讓學生運用不同的方法同時進行結合，根據項目的知識點進行廣泛思考和應用。最后再遴選出可行的方案，并進行嘗試。以這樣的方法能夠肯定學生的地位，提升項目化教學的質量[3]。

例如，在進行教學“設計與實施雨水收集池水位控制系統”的時候，為了能夠加深學生對通用技術的理解，讓學生能夠用科學的眼光看待生活，把STEM理念落實在實處。首先教師可以在課堂的開始，先給學生講解一些最基礎的與項目相關的科學原理。如水文循環、水壓、水位測量技術等，以及工程設計基礎，如傳感器的使用、控制系統的原理等。接下來讓學生圍繞這個項目設計一個雨水收集池水位控制系統。首先，讓學生思考雨水收集池和控制系統能夠滿足哪些功能。比如說收集池能夠在下雨天收集雨水，當雨水未達到既定的收集量時，則會一直打開收集開關。當雨水收集達到收集量時，則會關閉收集開關。最后如果收集池中的水位高于既定水位時，需要實現排水功能。在明確收集池的功能之后，讓學生從概念設計、材料選擇以及系統組成到實現方案進行深入討論，鼓勵學生利用科學和工程知識設計出一個可行的控制系統的初步方案。最后，讓學生根據自己所設計的方案，動手建構模型或者是制作原型。當學生出現問題的時候，需要不斷調整和優化支撐的方案。以這樣的方式，能夠讓STEM理念融入項目的探索當中完善學生的思維邏輯。

（四）匯報項目結果，展示學生成果

為了能夠及時衡量STEM理念下項目式教學的實際情況，在讓學生根據項目內容給出自己的方案之后，還需要讓學生匯報自己的項目的結果，鼓勵學生給出自己的項目成果。在這個環節里，學生需要整理自己在項目當中進行探索的思路以及自己通過項目式學習獲得了哪些內容？而教師可以根據學生所得到的結果加以補充，讓學生了解自己還存在著哪些不足，并且針對學生薄弱的項目成果進行補充，要讓學生能夠在高中通用技術中獲取更多的知識。

例如，在進行教學“實現校園雨水收集與利用系統的設計方案”的時候，教師可以在課堂開始時，讓學生根據上述流程完成項目的初步設計。項目探索的過程中，可以讓學生從多個角度共同出發。為實現同一功能，從工程學的角度上探尋不同的解決方法，然后當學生能夠給出自己的方案之后，教師可以讓學生帶著自己所得到的項目報告或者項目模型，進行一場簡單的項目展示，其中要包括項目結果的分析以及項目過程中會出現的難點或者是重點內容，在這一環節里教會學生使用PowerPoint制作相應的海報，來清晰地表達自己的信息。然后，學生需要在班級內進行展示，給出自己所用到的技術和材料，以及如何克服其中的困難，讓學生將自己的計算過程和演算圖紙或者是所得到的模型與他人進行分享。而教師可以針對學生項目當中亮眼的地方以及需要改進的地方提出建議，鼓勵學生不斷完善自己的項目。以這樣的方法，學生不僅能夠展示自己的項目，還能夠在整個過程當中，體驗到STEM教育的綜合性和實用性。

（五）反思項目流程，完善學生思維

STEM教育理念推崇學生的全面發展，更注重學生思維的完善程度。在教學實踐中，應充分發揮評價的診斷、導向、激勵、啟發、改進、創造的功能，關注個體的進步和多方面的發展潛能，尤其是在項目化教學的當下，教師要根據學生所得到的成果及時進行評價。評價的環節可以從多個方面共同進行展開，讓學生在自我評價的過程中，思考自己還存在哪些問題，在幫助學生找到問題的前提之下，真正增強學生個人的通用技術水平[4]。

例如，在進行教學“設計并制作站立式辦公桌”的時候，當學生能夠針對這個項目完成自己的模型或者是項目流程示意圖之后，教師需要在項目結束之后鼓勵學生進行全面的項目反思。學生需要思考整個項目的每個階段，從初始設計思想、材料選擇、制作過程到最終的測試和調整。這個反思的過程，可以讓學生通過小組討論的方式來彼此互相糾錯。在此之后，教師要鼓勵學生進行自我評價，衡量自己的項目過程中，認為自己成功或者是需要改進的地方，并給自己提供建議。最后教師也可以通過一些簡單的問題對學生進行評價，可以讓學生思考“在設計和制作站立式辦公桌的過程中遇到了哪些挑戰？如何克服這些挑戰的？如果給你一個機會重新設計，你會做出哪些改變？”通過這種系統的反思和評價過程，學生不僅能夠從項目中學習到知識和技能，還能夠培養批判性思維、解決問題的能力以及終身學習的態度，這些都是STEM教育所倡導的核心素養。

結束語

綜上所述，在高中階段以STEM理念為依據，以項目化學習為途徑所開展通用技術的學習，既能夠增強學生的學習興趣，又能夠強化學生的學習體驗。圍繞項目，能夠讓學生在探究的道路上越行越遠，也能夠培養學生團結合作的意識。教師應當明確項目化教學的優勢所在，確保項目化學習的可能性。積極拓展項目化學習的方式，要讓學生從生活出發，感知通用技術的存在，并且培養學生自主思考自主發展的能力，實現學生的長遠發展。

參考文獻

[1]張艷艷.例談高中通用技術創新實驗課程中項目式學習法的運用[J].亞太教育，2022（24）：87-90.

[2]林建鋒.項目教學法在高中通用技術課程中的應用探究[J].高考，2023（11）：148-151.

[3]張艷艷.基于循證理念的高中通用技術項目式學習評價研究[D].桂林：廣西師范大學，2023.

[4]吳瑕，吳大永，陳衛華.高中通用技術課程實施項目式學習的實證研究[J].中國現代教育裝備，2023（20）：46-49.