基于核心素養發展的通用技術教學設計優化策略的研究
——“控制與設計”單元教學設計分析

曹驪

（如皋市通用技術教育實驗學校，江蘇 南通226521）

本文將以《技術與設計2》第四單元“控制與設計”部分為例，開展基于核心素養發展的通用技術教學設計優化策略研究。對于高一學生，僅憑現有的知識儲備和實踐能力，想要達到理想的教學效果，是有一定難度的。在實踐教學中，圍繞學科核心素養，進行了教學設計的優化改進，起到了良好的效果。

1 確定基于核心素養的教學目標

“通用技術”學科課程主要特征是設計學習和操作學習，因此它的授課形式應有別于傳統學科。教學中，主要采用小組合作探究的學習形式，引導學生完成課程既定的項目任務。在課程實施前需要將班級學生進行合理的小組劃分，前期獲取盡可能多的學生信息，如班級人數，男女比例、文理科傾向、生源質量等。分組過程中引導學生進行科學的組合，主要強調男女、優差比例搭配。同時也需要考慮性格差異，教師可以在今后接觸和觀察學生的基礎上，進行指導性的調整?？紤]到個體的差異性，有的學生可能團隊協作能力強，有的學生動手實踐能力強，有的可能有繪畫的專長。因此，在設定教學目標之初，核心素養的達成不應強加于每個學生，可以先以組為單位設定學習目標。在課程項目任務協作完成、學生感受成功喜悅的同時，激發他們相互學習的意識。這樣，通過組內互補、互助、互學，實現了共同進步。同時，根據小組的特點，基于核心素養設定不同難易程度的分層教學目標，如“控制系統的設計與實施”，是“控制與設計”單元的最后一節，它較全面地檢驗了學生對該單元的核心素養的達成情況，教師可以設定難易程度不同的開、閉環控制系統設計任務，引導小組根據自身實際情況確定項目，量力而行地完成學習。

2 提升圖樣表達水平，促進創新設計方案呈現

“控制與設計”單元的學習重點是控制方框圖的識讀與繪制，這也是學習該章節的教學難點，它直接關系到學生對開、閉環控制系統的正確分析理解，不難發現這部分知識點屬于核心素養中圖樣表達能力培養范疇。在通用技術學科中圖樣表達的作用主要就是希望學生能理解技術對象的和設想，用圖形進行可視化的呈現和交流。控制方框圖的識讀有助于理解控制系統，而學會繪制方框圖主要是建立在理解基礎上的設計呈現，它不僅利于學生對知識的全面掌握，還為后續學生完成創新設計提供了幫助。

為了突破這一重難點，首先，需要引導學生理解控制系統實現原理，把看似復雜、散亂的控制過程進行功能結構劃分，分析控制流程。在理解輸入、控制器、執行器、被控對象、輸出、檢測裝置等相關概念的基礎上，幫助學生總結歸納出各自的功能特征和共性規律，對號入座，學會識讀方框圖。其次，能夠讀懂方框圖，也就能夠輕松突破開、閉環控制系統的區分這一難點。可以結合生活實際，積極引導學生在生活中發現典型控制現象，學會分析控制系統，解決控制系統中出現的問題，如通過抽水馬桶的閉環控制實現，讓學生知道如何節約用水；分析冰箱恒溫控制系統，知道冷藏室結冰可能是溫控器故障等，這樣就做到學以致用，利于學生加深鞏固理解知識點。最后，學生能夠在了解控制系統運行過程的基礎上繪制出方框圖，學會在解決實際問題的過程中，通過專業的技術圖樣進行簡單控制系統的功能設計，呈現一些創新作品，使設計過程規范高效。

3 科學達成物化能力培養目標

物化能力是高中通用技術課程核心素養的重要組成，它直接影響到通用技術教學的實施和成果的最終呈現，是檢驗其他核心素養是否達成的重要評價依據。“控制與設計”單元中的物化能力培養，主要體現在控制系統的設計、制作環節，但受到學生知識儲備的限制，該單元的教學案例所涉及的知識涵蓋面廣、專業性強，在講解中涉及工藝和原理時，學生理解起來明顯吃力。

教師需要進行教學內容的重新篩選改進，盡量列舉學生容易接觸的案例，適當補充難易適中的專業知識。比如在講解冰箱溫度控制系統時，結合控制方框圖，提供冰箱各重要部件實物圖，補充一些制冷技術知識，以方便學生理解。對于專業性太強的案例，可以用簡單的案例替代或使用專業的教學套件實現，如在實踐操作項目“光控燈設計制作”過程中，該項目物化能力培養重點是學生在掌握了開閉環控制后，嘗試設計光控燈系統，并根據提供的電子元器件完成物化作品。學生雖然知道光控燈的功能特性，但該項目需要進行電路設計、電子元器件的組裝，因學生前期只通過物理學科掌握了不多的電學知識，對于大部分學生來說有不小的難度。即使根據設計方案幫助他們完成電路設計，學生也只是機械地模仿完成電路的插接或焊接。而且因為連接不到位，教師后期需要花大量的時間和精力幫學生調試、糾錯，反而沒有足夠的時間指導學生對設計作品進行檢驗、改進，這樣已經偏離了該節的物化能力培養目標。

那么，在教學中如何規避這個問題？其實可以考慮使用“數字邏輯電路教學套件”來改進教學，這些套件的特點是整合了典型的傳感器和邏輯電路，把電子元件按功能進行集成模塊化，化繁為簡，方便重復利用，減少損耗。使用過程中通過模塊間的簡單連接，能快速實現控制系統的搭建，中間復雜的電路控制無需學生去設計。最后只需要將光敏模塊、非門模塊、邏輯主板、led 模塊連接，就能實現光控燈功能，而且只需通過添加一個比較模塊就可以實現開環控制到閉環控制的改變。

4 注重培養學生的技術意識和工程思維能力

高中“通用技術”課程教學是學生技術素養形成的重要途徑，課程中涉及的技能與方法，對學生未來的生活、學習、工作都有著廣泛的遷移價值。在教學中不應只停留于實踐技能的傳授，更多的是要關注學生的技術意識和工程思維能力培養。需要引導學生用技術的眼光看待遇到的問題，教會他們運用系統分析的方法，從整體入手，抓住關鍵要素，比較權衡、篩選出能夠解決問題的方案。學會根據技術規范標準，進行實物模型的結構設計和制作。例如在“簡單控制系統設計與制作”這節課中，就如何糾正學生錯誤的書寫姿勢這一問題，前期應該引導學生進行系統分析，通過相關資料的收集，明確學生書寫時所處的環境、主要的錯誤書寫姿勢、糾正提醒的方式的實現途徑等關鍵問題，完成書寫姿勢檢測裝置的功能和結構設計。同時，可以鼓勵學生利用網絡，進行類似設計的專利查詢，完善、改進自己的設計（如增加久坐提醒的功能），培養他們的創新意識和專利意識。設計方案確定后，明確控制系統中各部分功能和構成，參考相關技術規范要求，選擇合適的功能部件進行控制系統組裝、調試、運行和優化。

“通用技術”學科作為高中階段課程體系中素質教育的重要組成，是一門立足實踐、注重創造、體現科技與人文統一的課程。隨著科技的進步，技術的發展日新月異，“通用技術”課程與時俱進，課程體系涵蓋面越來越廣，各種不同類型的實踐課程給教學帶來了一定的難度。學科核心素養的提出，對于“通用技術”學科教學設計具有重要的指導意義，它明確了學科的培養目標，使教師在優化教學方法、教學內容，以及考核評價等教學環節中有據可依，為學生技術素養的快速形成提供了幫助。