“大單元”的“大項目”
——“工程思維”核心素養的學歷案教學策略研究

◆浙江省嘉興市第一中學 潘路希

工程思維是通用技術學科的核心素養之一。本文以高中通用技術“控制及其設計”為大單元，以“節水控制系統的設計”為“大項目”，圍繞工程思維核心素養積極開展學歷案教學策略，幫助學生更好地提升工程思維素養。

一、情境導入

在學歷案教學的新課導入時，教師要盡可能為學生構建真實的工程環境，為學生工程思維的培養提供良好的內容要素。

在“控制及其設計”的教學過程中，我以“節水控制系統”為大項目，從制作盆栽自動澆水裝置入手，再以土壤濕度控制系統的搭建活動作為載體，最后以水池水位報警、控制為設計背景，對開環、閉環控制系統進行設計、制作，并模擬設計方案，鍛煉學生的系統分析、創造等能力。

二、任務引領

（一）循序漸進，分步到位

在任務引領的過程中，教師要將內容細分為一個或多個具體任務，再將內容巧妙地融入各個任務中。

在“控制系統的工作過程和方式”的教學中，我采用分步到位的方式，引入不同層次的學習任務，幫助學生熟悉開環、閉環控制系統的基本組成和工作過程，了解控制器、執行器等的作用，用方框圖表達控制系統的工作過程，引導學生嘗試優化系統。

圖1 “土壤濕度控制系統”原理圖

（二）重視分析，提升思維

在“控制系統的工作過程”的教學過程中，針對給盆栽澆水的問題，引導學生通過分析提出解決方案，演示土壤濕度控制系統兩種模式下的功能，繪制系統框圖。引導學生進一步分析系統各部分間的相應作用，嘗試用方框圖表達控制系統的工作過程。最后，通過小組交流和評價，優化控制系統的設計方案。

三、活動實施

（一）問題嵌入，鞏固加深

技術問題的發現、認識、解決是培養學生技術素養的關鍵。在教學中，我將工程問題以“問題串”的形式呈現，進一步引導學生分析與思考。

以“控制系統的設計與實施”教學中“問題串”的設計為例，在提出“如何設計水池水位控制系統”這一核心問題后，我采取“五問五思”模式，幫助學生理解，通過系統搭建活動鞏固認知。在質疑反思與應用遷移中設置相關子問題，幫助學生在對比、優化后進行知識的應用和遷移。

（二）創設選擇，強化能力

工程思維是以系統分析和比較權衡為核心的一種策劃性思想。教師應正確引導學生運用科學的方法對系統進行考察、分析、比較、實驗。

在“控制系統的設計與實施”教學中展示相關元器件，引導學生繪制連接圖再搭建，并在分組展示環節進一步優化，小組成員據此評選出最佳設計小組。學生運用系統分析方法，針對某一技術領域的問題進行要素分析、方案構思和比較權衡。

圖2 水位報警系統工作電路圖

四、評價反思

教師要有意識地引導學生形成優化意識，促進其評估能力的發展。

在“控制系統的設計與實施”教學中，引導學生設計水位報警系統，再結合實際提出該系統的不足，對之前工程項目的成果進行評價。學生通過組內評價、組間評價、教師評價的方式，找尋工程設計和成果中的不足。在經歷多種設計解決方案、實施結果評估、完善設計方案的探究過程后，學生實現了思維的迭代。