UbD模式下通用技術大單元教學設計探究

教育改革不斷深入推進的當下，高中通用技術課程肩負著培養學生技術素養的重要使命。但當前通用技術教學存在內容零散、方法單一等問題，難以有效提升學生的綜合能力。UbD（Understanding by Design）模式為通用技術教學帶來了新的思路，其以明確的學習目標為指引，逆向設計教學活動，有助于構建系統、高效的教學體系。將UbD模式應用于通用技術大單元教學設計中，有利于優化教學過程，提高教與學的質量，進而促進學生全面發展。

在UbD模式下，整合主題是通用技術大單元教學設計的關鍵一步。通過圍繞一個核心主題，將分散的知識點串聯起來，能幫助學生構建系統的知識體系。工程思維作為通用技術課程的重要培養目標，強調從整體出發，綜合考慮各種因素，以解決問題為導向進行思考和設計。

在教學“結構與設計”時，采用整合主題的方式，將“設計并制作一個穩定的簡易書架”作為核心主題，把結構與穩定性、材料的選擇與使用、工具的正確操作等多個知識點融入其中。在教學過程中，引導學生分析書架的功能需求，思考如何根據這些需求確定書架的結構形式。例如，為了讓書架能夠承載一定重量的書籍，學生需要考慮書架的立柱和橫板的連接方式，是采用榫接、焊接還是螺絲固定等。接著，教師讓學生分組討論并繪制書架的設計草圖。在這個過程中，學生需要運用所學的結構與穩定性知識，合理安排書架的各個部分，確保書架在放置書籍時不會倒塌。在制作階段，學生要根據設計方案選擇合適的材料，如木材、金屬等，并使用工具進行加工和組裝。

通過確定核心主題，將分散的知識有機整合，能讓學生在具體情境中運用工程思維。以“設計并制作簡易書架”為例，學生在分析需求、設計草圖、選擇材料和制作的過程中，鍛煉了從整體出發思考和解決問題的能力，有助于發展工程思維。

一、整合主題，發展工程思維 二、任務驅動，深化技術意識

技術意識強調對技術的理解、應用與評估，任務驅動能促使學生主動探索技術知識，將理論與實踐緊密結合。通過設定具體、明確且具挑戰性的任務，激發學生內在的學習動力，使其在完成任務過程中，不斷加深對技術的認知，提升技術素養，形成正確的技術觀。

在講解“加工工藝”這一內容時，設計任務驅動的教學方式，教師提出“手機支架”這一任務。任務布置后，學生迅速行動起來。有的小組開始收集市面各種手機支架的資料，分析其中的結構和功能。在制作手機支架時，學生遇到了諸多難題，比如選擇哪種結構支撐手機、選擇哪種材料制作等。面對這些問題，學生沒有畏難退縮，而是積極查閱資料、相互討論。運用所學的設計知識，學生設計不同材料的技術試驗，根據設計的需求選擇合適的材料。有的學生選擇了微型機床對木材進行鋸割、鉆孔、打磨等加工工藝，有的小組選擇了激光切割機對薄木板進行切割和雕刻等加工工藝，有的學生選擇了熱彎器對亞克力板進行受熱塑型，還有的學生嘗試用3D打印技術設計并制作手機支架。在這個過程中，學生不僅深入理解了設計的概念、方法和原則，還學會了如何根據設計需求合理選擇材料和加工工藝，以達到最佳效果。最終，各小組都完成了富有創意和可行性的手機支架方案和原型。

以“手機支架”為例，學生在完成任務的過程中，主動探索、積極思考，將設計知識應用于實際。面對難題，學生查閱資料、相互討論，不斷優化設計方案，加深了對設計的理解，提升了技術應用能力，形成了正確的技術觀。

三、實踐導向，強化圖樣表達

實踐導向在通用技術教學中對于強化圖樣表達起至關重要的作用。圖樣表達是技術交流與實施的關鍵環節，而實踐是提升這一能力的必由之路。通過在實際操作中運用識讀和繪制圖樣的方法，學生能深入理解圖樣的內涵與規范，增強對技術信息的捕捉和轉化能力，進而提升圖樣表達的準確性。

在學習“識讀電子電路圖的基本方法”時，采用實踐導向的教學策略。教師為學生準備了一系列不同復雜程度的電子電路圖如光控燈、音樂門鈴等，要求學生識讀并分析其工作原理。一開始，學生面對復雜的電路圖感到無從下手，元件符號繁多、線路連接錯綜復雜。但教師并未直接給出答案，而是引導學生從簡單的電路模塊入手，逐步分析。有的學生仔細觀察元件符號，查閱相關資料，弄清楚每個元件的功能；有的學生則嘗試沿著線路走向，分析電流的流動路徑。在分析過程中，學生不斷交流討論，分享自己的發現和困惑。隨著實踐的深入，學生逐漸掌握了識讀電子電路圖的方法，能夠準確識別元件、理清線路連接，并分析出電路的工作原理。之后，教師還讓學生根據所學知識，嘗試繪制簡單的電子電路圖。學生運用識讀時積累的經驗，精心繪制，遇到問題時再次參考已有的電路圖后進行分析。

通過實踐導向的教學法，教師成功地強化了學生識讀電子電路圖的能力，使他們在實際操作中感受到理論知識的價值與應用。這一實踐活動不僅增強了學生的技術信息處理能力，還增強了學生的溝通能力。

四、學科融合，提高物化能力

學科融合在現代教育中發揮著日益重要的作用，尤其是在技術教育領域。將不同學科的知識與技能結合，學生不僅能夠提高對物理和化學概念的理解，也能夠在實際應用中提升自己的物化能力。

在進行“制定設計方案”課程的教學時，以一個設計校園創意機器人的項目為例，以此積極踐行學科融合的理念。教師引導學生不僅關注通用技術知識，還融入信息技術、數學和藝術學科知識。在信息技術方面，引導學生運用各種傳感器（超聲波、紅外傳、灰度等）和執行器（馬達、舵機等），編程實現自主避障和清潔垃圾。藝術領域，鼓勵學生發揮創意，設計具有美感的機器人外觀。數學上，指導學生運用幾何知識計算機器人的尺寸、角度，確保結構的合理性。在設計過程中，學生們分組合作，有的負責收集資料，有的進行力學計算，有的進行外觀設計。例如，某學習小組在設計校園草地清潔機器人時，運用生物知識確定了機器人的拱六足結構以增強穩定性，通過信息技術編程確定了機器人的避障和清潔功能的實現方式，還借鑒了校園白綠的藝術元素，為機器人增添了獨特的文化韻味。在制作模型階段，學生運用各種材料，將設計方案逐步變為實物。遇到問題時，學生相互討論，從不同學科角度尋找解決方案。

融合多學科的教學活動，成功地提升了學生的物化能力，他們在設計過程中不僅理解了理論知識，還有效地應用于實踐。通過校園創意機器人的設計，學生深刻感受從不同學科角度思考問題、解決問題的重要性。團隊合作與相互討論也促進了學生的創新思維與解決問題能力的提升。

五、聯系生活，激發創新設計

技術教育應以真實生活需求為導向，通過創設生活化的技術情境，引導學生發現技術改進空間，培養“技術服務于生活”的創新意識。這種基于生活場景的創新實踐，能有效激活學生技術思維，促進知識向能力的加速轉化。

在“系統的優化”這節課上，以“智能家居系統升級”為項目載體，要求學生對已完成作品進行迭代設計。某學習小組將簡易書架改造為智能閱讀系統，集成LED護眼燈帶、書本重力感應裝置和藍牙音箱模塊；手機支架升級為車載智能支架，添加GPS定位與語音控制功能。光控燈項目迭代為智能情景照明系統，通過添加人體紅外傳感器和手機APP控制模塊，實現“人來燈亮、人走燈熄”的智能化管理。音樂門鈴改造為智能安防終端，集成人臉識別與遠程報警功能。校園創意機器人升級為家庭服務機器人，添加語音交互系統和物品遞送模塊。各小組在迭代過程中，主動研究物聯網通信技術，嘗試構建家庭設備聯動系統。例如智能閱讀系統檢測到書本開啟時，自動聯動情景照明調節光線，并通過藍牙音箱播放背景音樂。

生活化的技術迭代實踐，使學生在真實需求驅動下完成從“技術應用”到“技術創造”的跨越。這種教學模式不僅深化了學生對技術的理解，也培養了學生的創新設計能力。學生通過解決現實生活中的問題，真切感受到技術的價值，形成了“技術創新改善生活”的積極認知，綜合素養得到有效提升。

綜上所述，運用UbD模式進行高中通用技術大單元教學設計，能夠有效提升學生的工程思維能力。在整合主題、任務驅動、實踐導向、學科融合和生活聯系等多方面的部署下，學生不僅能夠掌握必要的技術知識，還能在實際情境中培養創新能力。這種教學設計不僅符合當前教育改革的方向，也為學生未來的發展奠定了堅實的基礎。教師在設計課程時應積極借鑒UbD模式的理念，結合實際教學需求，探索更能促進學生全面發展的多樣化教學路徑，以促進通用技術教育的進一步創新與發展。

注：本文系廣州市2024年度教育科學規劃重點課題“基于‘UbD’模式下的通用技術大單元教學設計實踐研究”（課題立項編號：202315870）階段性成果。