基于學科核心素養的高中通用技術課程教學研究

◇樂山師范學院電子信息與人工智能學院 陳利群

技術能力對個人的職業生涯是非常重要的，而學校素質教育的一個重要組成部分就是技術教育。普通高中通用技術課程的宗旨是提高學生的學科素養，課程的標志性特征為設計思想的學習、動手操作的學習，它是一門既結合實踐應用、注重創造性思維、又展現科學技術與人文相統一的綜合性課程。本文通過對該課程選修一“電子控制技術”部分的教學內容舉例來展開教學研究，探討如何圍繞核心素養開展教學活動。

高中《通用技術》課程的選修一講述有關“電子控制技術”方面的知識。章節設置上包括“電子控制技術結構與組成”，簡要闡述開環電子控制系統與閉環電子控制系統的概念、結構、工作原理、區別及各自優缺點；而“電子控制系統中的傳感器”那章則描述了各種類傳感器的原理及應用；在“電子控制系統中的信息處理與控制電路”章節中，則涵蓋數字電路的基礎和控制電路的介紹。從內容設置可見，選修一內容與電子、信息、自動化工程領域息息相關，高中階段先讓學生了解行業概況和學科知識基礎，可大大激發學生的求知欲。而高中通用技術課程的一系列教材，具有多個專題知識點，比如專題一“對技術的認識”，從技術的含義、技術的價值、性質，到科學與技術的關系、技術的發展史，目標明確地指向其基本的要求：①學習了解科學技術的發展歷史，解開對技術的神秘感、破除迷信。②理解技術可以體現人的能動性和創造力，技術的進步是推動社會發展前進的主要動力。③深刻理解技術的本質特性。④分清技術與科學的關系。而這一專題里面還有眾多豐富的相關內容，包括二氧化碳排放、全球變暖問題；臭氧空洞和紫外線對人類環境的影響；酸雨的形成、硫氧化物、氮氧化物問題；有害廢棄物、核廢料等。另外，專題二為“設計有關知識”，專題三為“通用設計的過程及評價”，專題四為解析“設計應具備的基本能力”，專題五為“結構與設計”，專題六為“流程與設計”，專題七為“系統與設計”，專題八為“控制與設計”，每一個通用技術專題項目都深入淺出地結合生活生產實踐內容，給學生展現出他們未來將從事的行業特點、必備的知識體系、研究方法和設計思路。同時，考慮到學生所處的受教育階段，僅僅粗略地闡明了其基本要求而已。例如，專題八“控制與設計”，結合高中生智力特點和需求特點提出來的基本要求是：①結合生活、生產中實際應用理解控制的含義和作用。②對于簡單的開環控制系統和閉環控制系統構成環節熟練掌握，并能描述出其控制的原理、工作過程。③可以繪制一個閉環控制系統的簡要框圖，理解方框圖里面控制器、執行機構等有關環節的本質作用，明了構成閉環的反饋環節物理層面的具體功能。④可以聯系實踐案例定性地分析影響簡單控制系統運行性能指標的干擾因素，并區分主次。

既然高中通用技術課程中涉及到方方面面的知識，如何在有限的時間里實施有效的教學呢？這是我們需要深入研究的問題。根據《教育部關于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見》，新課標的修訂依然要參考中學生發展核心素養要求，細化各年級、各學科具體的育人目標及任務，明確設立中學生該具備的關鍵能力和必備品格，這些能力和品格將適應個人終身發展和社會發展的需求。尤其重要的是強調個人修養、社會關愛、家國情懷，愈加關注個體自主發展、團隊協作參與、創造創新能力的培養。

1 通用技術核心素養的具體內容

《通用技術》課程的學科核心素養包含五個方面，分別是技術意識、工程思維、創新設計、圖樣表達、物化能力。

簡單地說，技術意識就是人們對技術現象及技術問題的感知和體悟。能夠形象化地理解社會生活生產中的技術規范、標準要求，形成專利意識；有能力理性分析某一技術對人、社會、環境的影響并進行正確評估，樹立技術的安全意識、環保意識，更進一步形成技術倫理及道德意識；始終把控住技術的根本宗旨，深入體會技術與人類先進文明之間的關聯性。

工程思維是利用系統分析和對比均衡為中心要點的一類籌謀規劃思想。希望培養學生正確認識系統、工程的多樣性和復雜性，既能全面地分析系統，又能校正、優化系統，甚至設計系統。深諳實際系統的全部結構、工程執行流程，能用系統、控制等基本理念進行實際運用。

創新設計則是指立足于技術遇到的問題實施創新方案構思以期達到解決技術問題，提升技術水平的過程。希望學生能根據所學，收集資訊信息，通過觀察分析可以提出問題、找尋解決問題的創新性途徑，最終達到解決問題的目標。

圖樣表達是人們對技術對象采用可視化的描述和交流。學習必要的行業繪圖國標要求，能識圖，借助工具可以完成手工繪制、計算機輔助繪制的技術圖樣。也就是掌握技術語言實現正確表達。

物化能力簡而言之就是采用一定的制作方法把設計方案轉化成有用產品的能力，或者對現有產品進行改良和優化的能力。

以上詳盡描述的核心素養要求高而全面，如能讓學生獲得上述能力必將使其成為合格的社會主義建設人才。那么如何在該課程的教學中，潛移默化地培養其相關素養、提升其相關能力呢？

2 根據教學內容設計教學環節

細細解讀理解學科核心素養，涵蓋了未來工程師、普通技術人員、多行業從業者所必備的多項能力，貫穿該“通用技術”教學要求甚至可延伸到大學不少細分學科的教學要求，所以其指導性是廣泛的，圍繞核心素養的培訓手段是靈活多樣的。

以《通用技術》選修一“電子控制技術”第二章“傳感器”中第二節“傳感器及其應用”之“光傳感器及其應用”為例，本節內容既是對傳感器知識的拓展與深化，有為今后進一步學習電子控制系統積基樹本。分析學情，學生已經初步學習了傳感器的理論知識，作為高中階段學生具備較強的觀察能力和一定的抽象思維能力，且對控制技術類課程表現出濃厚的學習興趣。

“光傳感器及其應用”的教學重點是了解常見光傳感器，理解光傳感器的工作原理，教學難點是掌握常見光傳感器的特性及其應用。基于教師為主導、學生為主體的教學理念，在教學的四個基礎環節—“導入新知、構建新知、深入理解、課后延伸”各個步驟精心設計安排教學，謹記圍繞學科核心素養的培養提升。

環節一：回顧舊知、導入新知。從之前所學，壓力傳感器、超聲音傳感器、霍爾傳感器分別是將力信號、超聲波信號、磁信號轉化成為電信號，同樣之處在于都是將非電信號轉化為電信號過程，顧名思義新知識“光傳感器”自然是將光信號轉化為電信號的一類裝置。快速明了地導入當天的新課內容，同時闡明其概念。

環節二：師生互動、構建新知。現場向學生展示光敏電阻，并分發給各學習小組，讓學生用萬用表測量其阻值，然后用不透光的套子遮住光敏電阻再測其阻值，各小組匯報他們的測量結果對比光敏電阻的亮電阻和暗電阻的差別，引導學生得出有關的結論—光信號不同轉變成了阻值的變化（電信號）；向學生介紹光電池板的組成及結構，然后通過實驗將不同強度的光照射到光電池板上，與光電池組成回路的燈泡會隨著光強的變化而發生明暗不同的改變，從實驗中獲取直觀的結論；然后舉例生活中常用的紅外傳感器及其應用……最后回到前面的光敏電阻和光電池特性，提出光敏電阻和光電池為何會有這樣的特性呢？繼而展開對半導體材料三大特性的講解，包括熱敏性、摻雜性和光敏性，當然這堂課主要講解光敏性，光照對半導體材料可以帶來怎樣的性能改變。

環節三：運用知識、深化理解。通過視頻、文檔、圖片等生動形式地向學生介紹光敏電阻常見的兩方面用途—調光電路及作為光控開關的應用；生活生產中，光電池的實際運用可從三個方面展開學習，包括光電轉換、光電檢測和光能利用，教師從多途徑收集有關的學習資料，光傳感器的運用涉獵甚廣，軍用、民用、醫用、采礦、探傷……半導體材料光電池除了作為傳感器還是綠色能源光伏發電的設備。

環節四：課堂小結、課后延伸。小結課堂新內容，布置課后練習要求。一般建議讓學生運用光傳感器設計實用電路。比如要求學生設計一個樓梯間使用的光控同時帶聲控的路燈電路。

3 課堂環節設計的作用

從以上“光傳感器及其應用”的教學環節設計，首先通過復習傳感器的概念引出光傳感器工作原理，來導入新知。然后，現場測試，得出光敏電阻的特性；實驗探究，得出光電池的特性；聯系實際，認識紅外傳感器，在這一過程中，注重師生互動，以此達到構建新知的目的。接下來，結合上一環節，詳細介紹常見光傳感器的應用，聯系實際、深化理解。最后，簡單地進行課堂小結，并布置課后作業。教法上看，教師使用實驗演示并加以講授的方法；學法上看，學生通過觀察加以思考，自主體驗式地進行學習。

教學過程中，在教師的引導下現場測試、實驗探究得出光傳感器的特性，讓學生獲得光傳感器這一技術現象、技術問題具體的感知與體悟，樹立必要的技術意識；通過講解光傳感器及其應用，讓學生學會系統分析光傳感器工作原理，而不是孤立地學習“光傳感器”特性，引導學生形成工程思維模式；最后介紹光傳感器在實際生活、生產中應用的發展趨勢以及目前存在的不足之處，培養學生立足所學，善于發現問題、解決問題，提升學生創新設計能力。

4 結束語

當然上述教學設計舉例中，專門地進行了有利于培養學生技術意識、工程思維、創新能力這三方面核心素養的安排。而物化能力、圖樣表達雖然沒有刻意的設計安排，但是布置的課后作業練習，需要學生設計實用的聲控、光控電燈電路，是可以繪制電路圖并購置材料做出實物產品的，即所謂的圖樣表達及物化能力的培訓。不過，因為高中通用技術課程的課時數非常有限，我們也不必追求所有章節的教學都要生拉硬扯地掛鉤核心素養，只需在教學安排上多動腦、花心思圍繞學科核心素養展開教學即可。