基于通用技術課程核心素養的STEAM項目教學的探索與實踐

陳宏萍

摘要：STEAM教育的教學方式和理念，與高中通用技術學科核心素養的培養高度融合。STEAM教育對培養學生的技術素養有借鑒優勢，本文主要探索STEAM項目教學，構建高中通用技術課程內容《結構與設計》部分的教學框架并進行應用探究。

關鍵詞：通用技術 核心素養 STEAM教育 項目教學

一、STEAM教育與通用技術的關聯

STEAM教育的多學科整合教學方式，把所學知識串聯起來，通過遷移、應用、轉化，最后以某種形式展現出來，可能是工程作品、畫、模型等。在此過程中學生的創新意識、思維、發現問題和解決問題的能力等得到培養。而高中的通用技術以培養學生的核心素養為主旨，是立足實踐、科技與人文統一的一門學科。學生在學習過程中，經歷發現問題、解決問題的環節，通過實踐性活動，綜合運用各個學科知識，創新設計、表達想法到最后呈現作品。這個過程和STEAM教育的理念非常相似。

二、基于學科核心素養的STEAM項目確立

為了融合通用技術學科核心素養，更好地體現、落實“項目選擇—項目設計—項目實施—項目歸納”這一過程，讓學生成為課堂主體，合作探究、小組協作自主學習方式被廣泛應用。考慮到方便取材、學生操作以及融合的章節數量，進行對比后確定了項目主題，以小項目《紙橋設計與承重》為主題探索蘇教版必修二第一章《結構與設計》內容，以此開展教學實踐，既實現知識的跨學科交叉融匯，又促進了學生核心素養的發展。項目主要分成以下三個部分進行。

階段任務一：認識橋的結構

圍繞問題：查閱古今中外典型橋梁，分析其結構，為了使其穩定和承重，進行了怎樣的設計？應用了哪些原理？其受力情況如何？結構的穩固性應用在身邊的哪些方面？請舉例。

方式：小組合作，查閱、收集、整理、分享資料，討論思考。

設計意圖：①學生主動思考探索結構類型和受力情況，結構設計中科學原理的應用。②學生在收集過程中，了解結構穩固的重要性，在生活中運用。結構設計是技術與文化的融合，體現一定的時代特征和意義，感知為此設計者們所付出的努力。③在分享、思想碰撞的過程中，相互促進學習。

階段任務二：合作探究試驗

圍繞問題：①探究影響結構穩定性的因素;

②探究影響結構強度的因素;

③比較不同形狀的紙承受壓力的大小;

④不同截面形狀的紙柱構成的懸臂的強度。

方式：小組合作探究。

設計意圖：學生在試驗中控制變量應用，試驗數據記錄，多次試驗嘗試、試驗過程問題和結果的分析等;培養學生科學嚴謹的態度、技術意識、工程思維等，考查學生的知識遷移能力。

階段任務三：紙橋設計與最大承重測試

圍繞問題：紙橋設計承重要求。

①小組內設計并制作一個紙制橋，盡量提高它的承重能力;

②制作過程中，只能用所提供數量的材料（A4紙和固體膠）進行，不可用其他物質代替;

③承重試驗環節，每個小組同學到指定位置進行測試，并進行數據記錄。

方式：小組合作、頭腦風暴、思考研究。

設計意圖：①學生在設計制作試驗過程中，結合已有經驗，結合構件間的連接方式、形狀、橋面的支撐跨度等對強度的影響，進行創新設計，培養遷移能力;②通過實踐探索發現，橋底支撐柱的形狀、支撐面的大小及測試物擺放改變重心位置等因素影響結構的穩定性，隨之影響整體的承重。讓學生在試驗中認識到細節影響結果，培養學生注重對細節的把握及保持嚴謹性。

在有限的課時內，通過項目實踐，學生對結構的認識直觀且感觸深刻，對結構設計充滿興趣。在承重測試階段，注重引導學生從結構思想的角度進行理性的分析、比較、權衡，不斷在測試中發現問題并解決問題，完善方案。收集橋梁資料后分享，通過頭腦風暴，在體驗和分享中獲得快樂和成就感。實施STEAM項目式教學，充分體現出對學生通用技術核心素養的培養，自主學習、合作探究體現得淋漓盡致。

三、以STEAM項目教學方式進行章節知識整合設計

以項目教學方式進行章節知識整合設計有助于學生將理論和實踐結合起來。《結構與設計》中整個章節的內容可劃分為三個部分：第一部分圍繞結構的認識欣賞、結構的受力、類型，觀察日常結構中感受影響穩固的因素;第二部分圍繞結構的穩定性強度及影響因素;第三部分圍繞紙橋結構的設計與承重測試，再次經歷設計的一般過程。在進行項目教學時，圍繞這三部分教學內容，設計相應環節，層層遞進，學生在實踐探索過程中，也融合了各個學科知識，上網查詢和收集資料并分享，運用信息技術課上所學的文字圖片的處理、統計分析等;對結構受力、穩固性探究進行分析時，從物理方面著手，遷移學習，并讓物理老師給予指導，提高設計與試驗的科學性;對古今中外橋梁欣賞，除從技術角度外，還從藝術審美角度、民俗角度進行剖析，欣賞各式各樣的橋;還有運用數學工具進行尺寸的規劃、技術圖樣的繪制、尺寸的標注等。環節設計、課程內容、多學科知識，相互融合，貫穿整個單元，引導學生以小組合作的方式調研、探究、反思，運用已學的知識和技能，探究未知領域，解決問題，充分體現了STEAM項目教學理念，學生在探索、解決問題的過程中，自然而然地學到知識、獲取能力，同時培養了其科學、嚴謹、細致的工作態度。

四、在階段任務中創新設計和物化能力的培養

實踐是創新和物化的根本所在。在學生實踐過程中，如不限定橋梁和橋墩的尺寸，橋面和橋墩的形狀、尺寸以及之間的聯系，給學生充分的空間去創新。如果沒有前期的引導，那么對學生來說可能無從下手。當學生理解之前收集信息和試驗測試中的優點和缺點后，他們就可以利用已有經驗進行遷移。創新可以從模仿開始，學生從基礎量變后質變，最終實現創新。從創新設計到物化過程，通過同伴互助，進行思想碰撞，親歷設計制作過程，結合學生自身能力，教師把控難度，以生成物品為前提，學生的成就感就會增強，提高了其在技術活動中探索的欲望，當然對學生的影響也是持久的。

五、做好項目教學的評價

評價即反思，要做好項目結束后的評價，促進學生對項目整個過程的再次認知和回憶，提高實踐探索過程的有效性。具體評價見表1。

每個小組學生在項目評價過程中進行了深度反思，體會到設計、制作、試驗的苦與樂;經歷過設計和制作過程中出現的意外狀況并積極應對處理;解決小組分工合理性的問題，感受理想和現實的落差，協調團隊合作;在項目進行中處理好遇到的每個問題，這些都是自我學習進步的過程。其實這些解決問題的能力、經驗又何嘗不能遷移到生活、學習和未來工作中呢？

結語

基于通用技術核心素養培養下，STEAM項目教學方式真正實現學生為主體進行知識融合實踐探索學習，使得其創新思維和實踐能力都將得到鍛煉，有助于全面發展。為了實現通用技術課程目標，STEAM項目教學亦將是筆者以后課堂教學探索的方向。

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