基于學(xué)科核心素養(yǎng)的高中通用技術(shù)課程教學(xué)研究

◇樂(lè)山師范學(xué)院電子信息與人工智能學(xué)院 陳利群

技術(shù)能力對(duì)個(gè)人的職業(yè)生涯是非常重要的，而學(xué)校素質(zhì)教育的一個(gè)重要組成部分就是技術(shù)教育。普通高中通用技術(shù)課程的宗旨是提高學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)，課程的標(biāo)志性特征為設(shè)計(jì)思想的學(xué)習(xí)、動(dòng)手操作的學(xué)習(xí)，它是一門既結(jié)合實(shí)踐應(yīng)用、注重創(chuàng)造性思維、又展現(xiàn)科學(xué)技術(shù)與人文相統(tǒng)一的綜合性課程。本文通過(guò)對(duì)該課程選修一“電子控制技術(shù)”部分的教學(xué)內(nèi)容舉例來(lái)展開(kāi)教學(xué)研究，探討如何圍繞核心素養(yǎng)開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)。

高中《通用技術(shù)》課程的選修一講述有關(guān)“電子控制技術(shù)”方面的知識(shí)。章節(jié)設(shè)置上包括“電子控制技術(shù)結(jié)構(gòu)與組成”，簡(jiǎn)要闡述開(kāi)環(huán)電子控制系統(tǒng)與閉環(huán)電子控制系統(tǒng)的概念、結(jié)構(gòu)、工作原理、區(qū)別及各自優(yōu)缺點(diǎn)；而“電子控制系統(tǒng)中的傳感器”那章則描述了各種類傳感器的原理及應(yīng)用；在“電子控制系統(tǒng)中的信息處理與控制電路”章節(jié)中，則涵蓋數(shù)字電路的基礎(chǔ)和控制電路的介紹。從內(nèi)容設(shè)置可見(jiàn)，選修一內(nèi)容與電子、信息、自動(dòng)化工程領(lǐng)域息息相關(guān)，高中階段先讓學(xué)生了解行業(yè)概況和學(xué)科知識(shí)基礎(chǔ)，可大大激發(fā)學(xué)生的求知欲。而高中通用技術(shù)課程的一系列教材，具有多個(gè)專題知識(shí)點(diǎn)，比如專題一“對(duì)技術(shù)的認(rèn)識(shí)”，從技術(shù)的含義、技術(shù)的價(jià)值、性質(zhì)，到科學(xué)與技術(shù)的關(guān)系、技術(shù)的發(fā)展史，目標(biāo)明確地指向其基本的要求：①學(xué)習(xí)了解科學(xué)技術(shù)的發(fā)展歷史，解開(kāi)對(duì)技術(shù)的神秘感、破除迷信。②理解技術(shù)可以體現(xiàn)人的能動(dòng)性和創(chuàng)造力，技術(shù)的進(jìn)步是推動(dòng)社會(huì)發(fā)展前進(jìn)的主要?jiǎng)恿Α＂凵羁汤斫饧夹g(shù)的本質(zhì)特性。④分清技術(shù)與科學(xué)的關(guān)系。而這一專題里面還有眾多豐富的相關(guān)內(nèi)容，包括二氧化碳排放、全球變暖問(wèn)題；臭氧空洞和紫外線對(duì)人類環(huán)境的影響；酸雨的形成、硫氧化物、氮氧化物問(wèn)題；有害廢棄物、核廢料等。另外，專題二為“設(shè)計(jì)有關(guān)知識(shí)”，專題三為“通用設(shè)計(jì)的過(guò)程及評(píng)價(jià)”，專題四為解析“設(shè)計(jì)應(yīng)具備的基本能力”，專題五為“結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)”，專題六為“流程與設(shè)計(jì)”，專題七為“系統(tǒng)與設(shè)計(jì)”，專題八為“控制與設(shè)計(jì)”，每一個(gè)通用技術(shù)專題項(xiàng)目都深入淺出地結(jié)合生活生產(chǎn)實(shí)踐內(nèi)容，給學(xué)生展現(xiàn)出他們未來(lái)將從事的行業(yè)特點(diǎn)、必備的知識(shí)體系、研究方法和設(shè)計(jì)思路。同時(shí)，考慮到學(xué)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(shè)計(jì)”，結(jié)合高中生智力特點(diǎn)和需求特點(diǎn)提出來(lái)的基本要求是：①結(jié)合生活、生產(chǎn)中實(shí)際應(yīng)用理解控制的含義和作用。②對(duì)于簡(jiǎn)單的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)構(gòu)成環(huán)節(jié)熟練掌握，并能描述出其控制的原理、工作過(guò)程。③可以繪制一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)要框圖，理解方框圖里面控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等有關(guān)環(huán)節(jié)的本質(zhì)作用，明了構(gòu)成閉環(huán)的反饋環(huán)節(jié)物理層面的具體功能。④可以聯(lián)系實(shí)踐案例定性地分析影響簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)運(yùn)行性能指標(biāo)的干擾因素，并區(qū)分主次。

既然高中通用技術(shù)課程中涉及到方方面面的知識(shí)，如何在有限的時(shí)間里實(shí)施有效的教學(xué)呢？這是我們需要深入研究的問(wèn)題。根據(jù)《教育部關(guān)于全面深化課程改革落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)的意見(jiàn)》，新課標(biāo)的修訂依然要參考中學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)要求，細(xì)化各年級(jí)、各學(xué)科具體的育人目標(biāo)及任務(wù)，明確設(shè)立中學(xué)生該具備的關(guān)鍵能力和必備品格，這些能力和品格將適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展的需求。尤其重要的是強(qiáng)調(diào)個(gè)人修養(yǎng)、社會(huì)關(guān)愛(ài)、家國(guó)情懷，愈加關(guān)注個(gè)體自主發(fā)展、團(tuán)隊(duì)協(xié)作參與、創(chuàng)造創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

1 通用技術(shù)核心素養(yǎng)的具體內(nèi)容

《通用技術(shù)》課程的學(xué)科核心素養(yǎng)包含五個(gè)方面，分別是技術(shù)意識(shí)、工程思維、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、圖樣表達(dá)、物化能力。

簡(jiǎn)單地說(shuō)，技術(shù)意識(shí)就是人們對(duì)技術(shù)現(xiàn)象及技術(shù)問(wèn)題的感知和體悟。能夠形象化地理解社會(huì)生活生產(chǎn)中的技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)要求，形成專利意識(shí)；有能力理性分析某一技術(shù)對(duì)人、社會(huì)、環(huán)境的影響并進(jìn)行正確評(píng)估，樹(shù)立技術(shù)的安全意識(shí)、環(huán)保意識(shí)，更進(jìn)一步形成技術(shù)倫理及道德意識(shí)；始終把控住技術(shù)的根本宗旨，深入體會(huì)技術(shù)與人類先進(jìn)文明之間的關(guān)聯(lián)性。

工程思維是利用系統(tǒng)分析和對(duì)比均衡為中心要點(diǎn)的一類籌謀規(guī)劃思想。希望培養(yǎng)學(xué)生正確認(rèn)識(shí)系統(tǒng)、工程的多樣性和復(fù)雜性，既能全面地分析系統(tǒng)，又能校正、優(yōu)化系統(tǒng)，甚至設(shè)計(jì)系統(tǒng)。深諳實(shí)際系統(tǒng)的全部結(jié)構(gòu)、工程執(zhí)行流程，能用系統(tǒng)、控制等基本理念進(jìn)行實(shí)際運(yùn)用。

創(chuàng)新設(shè)計(jì)則是指立足于技術(shù)遇到的問(wèn)題實(shí)施創(chuàng)新方案構(gòu)思以期達(dá)到解決技術(shù)問(wèn)題，提升技術(shù)水平的過(guò)程。希望學(xué)生能根據(jù)所學(xué)，收集資訊信息，通過(guò)觀察分析可以提出問(wèn)題、找尋解決問(wèn)題的創(chuàng)新性途徑，最終達(dá)到解決問(wèn)題的目標(biāo)。

圖樣表達(dá)是人們對(duì)技術(shù)對(duì)象采用可視化的描述和交流。學(xué)習(xí)必要的行業(yè)繪圖國(guó)標(biāo)要求，能識(shí)圖，借助工具可以完成手工繪制、計(jì)算機(jī)輔助繪制的技術(shù)圖樣。也就是掌握技術(shù)語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)正確表達(dá)。

物化能力簡(jiǎn)而言之就是采用一定的制作方法把設(shè)計(jì)方案轉(zhuǎn)化成有用產(chǎn)品的能力，或者對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行改良和優(yōu)化的能力。

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

2 根據(jù)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)

細(xì)細(xì)解讀理解學(xué)科核心素養(yǎng)，涵蓋了未來(lái)工程師、普通技術(shù)人員、多行業(yè)從業(yè)者所必備的多項(xiàng)能力，貫穿該“通用技術(shù)”教學(xué)要求甚至可延伸到大學(xué)不少細(xì)分學(xué)科的教學(xué)要求，所以其指導(dǎo)性是廣泛的，圍繞核心素養(yǎng)的培訓(xùn)手段是靈活多樣的。

以《通用技術(shù)》選修一“電子控制技術(shù)”第二章“傳感器”中第二節(jié)“傳感器及其應(yīng)用”之“光傳感器及其應(yīng)用”為例，本節(jié)內(nèi)容既是對(duì)傳感器知識(shí)的拓展與深化，有為今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)電子控制系統(tǒng)積基樹(shù)本。分析學(xué)情，學(xué)生已經(jīng)初步學(xué)習(xí)了傳感器的理論知識(shí)，作為高中階段學(xué)生具備較強(qiáng)的觀察能力和一定的抽象思維能力，且對(duì)控制技術(shù)類課程表現(xiàn)出濃厚的學(xué)習(xí)興趣。

“光傳感器及其應(yīng)用”的教學(xué)重點(diǎn)是了解常見(jiàn)光傳感器，理解光傳感器的工作原理，教學(xué)難點(diǎn)是掌握常見(jiàn)光傳感器的特性及其應(yīng)用。基于教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的教學(xué)理念，在教學(xué)的四個(gè)基礎(chǔ)環(huán)節(jié)—“導(dǎo)入新知、構(gòu)建新知、深入理解、課后延伸”各個(gè)步驟精心設(shè)計(jì)安排教學(xué)，謹(jǐn)記圍繞學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)提升。

環(huán)節(jié)一：回顧舊知、導(dǎo)入新知。從之前所學(xué)，壓力傳感器、超聲音傳感器、霍爾傳感器分別是將力信號(hào)、超聲波信號(hào)、磁信號(hào)轉(zhuǎn)化成為電信號(hào)，同樣之處在于都是將非電信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)過(guò)程，顧名思義新知識(shí)“光傳感器”自然是將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的一類裝置。快速明了地導(dǎo)入當(dāng)天的新課內(nèi)容，同時(shí)闡明其概念。

環(huán)節(jié)二：師生互動(dòng)、構(gòu)建新知。現(xiàn)場(chǎng)向?qū)W生展示光敏電阻，并分發(fā)給各學(xué)習(xí)小組，讓學(xué)生用萬(wàn)用表測(cè)量其阻值，然后用不透光的套子遮住光敏電阻再測(cè)其阻值，各小組匯報(bào)他們的測(cè)量結(jié)果對(duì)比光敏電阻的亮電阻和暗電阻的差別，引導(dǎo)學(xué)生得出有關(guān)的結(jié)論—光信號(hào)不同轉(zhuǎn)變成了阻值的變化（電信號(hào)）；向?qū)W生介紹光電池板的組成及結(jié)構(gòu)，然后通過(guò)實(shí)驗(yàn)將不同強(qiáng)度的光照射到光電池板上，與光電池組成回路的燈泡會(huì)隨著光強(qiáng)的變化而發(fā)生明暗不同的改變，從實(shí)驗(yàn)中獲取直觀的結(jié)論；然后舉例生活中常用的紅外傳感器及其應(yīng)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(huì)有這樣的特性呢？繼而展開(kāi)對(duì)半導(dǎo)體材料三大特性的講解，包括熱敏性、摻雜性和光敏性，當(dāng)然這堂課主要講解光敏性，光照對(duì)半導(dǎo)體材料可以帶來(lái)怎樣的性能改變。

環(huán)節(jié)三：運(yùn)用知識(shí)、深化理解。通過(guò)視頻、文檔、圖片等生動(dòng)形式地向?qū)W生介紹光敏電阻常見(jiàn)的兩方面用途—調(diào)光電路及作為光控開(kāi)關(guān)的應(yīng)用；生活生產(chǎn)中，光電池的實(shí)際運(yùn)用可從三個(gè)方面展開(kāi)學(xué)習(xí)，包括光電轉(zhuǎn)換、光電檢測(cè)和光能利用，教師從多途徑收集有關(guān)的學(xué)習(xí)資料，光傳感器的運(yùn)用涉獵甚廣，軍用、民用、醫(yī)用、采礦、探傷……半導(dǎo)體材料光電池除了作為傳感器還是綠色能源光伏發(fā)電的設(shè)備。

環(huán)節(jié)四：課堂小結(jié)、課后延伸。小結(jié)課堂新內(nèi)容，布置課后練習(xí)要求。一般建議讓學(xué)生運(yùn)用光傳感器設(shè)計(jì)實(shí)用電路。比如要求學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)樓梯間使用的光控同時(shí)帶聲控的路燈電路。

3 課堂環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)的作用

從以上“光傳感器及其應(yīng)用”的教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)，首先通過(guò)復(fù)習(xí)傳感器的概念引出光傳感器工作原理，來(lái)導(dǎo)入新知。然后，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，得出光敏電阻的特性；實(shí)驗(yàn)探究，得出光電池的特性；聯(lián)系實(shí)際，認(rèn)識(shí)紅外傳感器，在這一過(guò)程中，注重師生互動(dòng)，以此達(dá)到構(gòu)建新知的目的。接下來(lái)，結(jié)合上一環(huán)節(jié)，詳細(xì)介紹常見(jiàn)光傳感器的應(yīng)用，聯(lián)系實(shí)際、深化理解。最后，簡(jiǎn)單地進(jìn)行課堂小結(jié)，并布置課后作業(yè)。教法上看，教師使用實(shí)驗(yàn)演示并加以講授的方法；學(xué)法上看，學(xué)生通過(guò)觀察加以思考，自主體驗(yàn)式地進(jìn)行學(xué)習(xí)。

教學(xué)過(guò)程中，在教師的引導(dǎo)下現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、實(shí)驗(yàn)探究得出光傳感器的特性，讓學(xué)生獲得光傳感器這一技術(shù)現(xiàn)象、技術(shù)問(wèn)題具體的感知與體悟，樹(shù)立必要的技術(shù)意識(shí)；通過(guò)講解光傳感器及其應(yīng)用，讓學(xué)生學(xué)會(huì)系統(tǒng)分析光傳感器工作原理，而不是孤立地學(xué)習(xí)“光傳感器”特性，引導(dǎo)學(xué)生形成工程思維模式；最后介紹光傳感器在實(shí)際生活、生產(chǎn)中應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)以及目前存在的不足之處，培養(yǎng)學(xué)生立足所學(xué)，善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，提升學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。

4 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)然上述教學(xué)設(shè)計(jì)舉例中，專門地進(jìn)行了有利于培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)意識(shí)、工程思維、創(chuàng)新能力這三方面核心素養(yǎng)的安排。而物化能力、圖樣表達(dá)雖然沒(méi)有刻意的設(shè)計(jì)安排，但是布置的課后作業(yè)練習(xí)，需要學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)用的聲控、光控電燈電路，是可以繪制電路圖并購(gòu)置材料做出實(shí)物產(chǎn)品的，即所謂的圖樣表達(dá)及物化能力的培訓(xùn)。不過(guò)，因?yàn)楦咧型ㄓ眉夹g(shù)課程的課時(shí)數(shù)非常有限，我們也不必追求所有章節(jié)的教學(xué)都要生拉硬扯地掛鉤核心素養(yǎng)，只需在教學(xué)安排上多動(dòng)腦、花心思圍繞學(xué)科核心素養(yǎng)展開(kāi)教學(xué)即可。