指向教學(xué)評一體化的高中通用技術(shù)學(xué)科中項目式活動與開源硬件融合教學(xué)的探究

隨著新課程改革的深入推進，高中通用技術(shù)課程承擔著培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)素養(yǎng)、增強學(xué)生工程實踐能力的重要任務(wù)。然而，當前高中通用技術(shù)教學(xué)仍存在教學(xué)與評價割裂、學(xué)生動手實踐機會不足、課程吸引力不強等問題[1]。作為一種以學(xué)生為中心的教學(xué)模式，項目式學(xué)習(xí)強調(diào)真實任務(wù)驅(qū)動和跨學(xué)科綜合能力培養(yǎng)，為高中通用技術(shù)教學(xué)注入了新的活力。同時，開源硬件技術(shù)的發(fā)展為學(xué)生提供了低門檻、高拓展性的實踐平臺，使技術(shù)創(chuàng)新成為可能。在此背景下，將項目式活動與開源硬件融合，不僅能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能有效落實教學(xué)評一體化。

一、項目式活動與開源硬件融合的必要性

（一）課程改革推動教學(xué)方式轉(zhuǎn)型

新課標背景下的高中通用技術(shù)課程強調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的綜合技術(shù)素養(yǎng)，提出要通過“做中學(xué)”“創(chuàng)中學(xué)”的方式，發(fā)展學(xué)生的技術(shù)意識、工程思維與創(chuàng)新設(shè)計能力。傳統(tǒng)的高中通用技術(shù)教學(xué)多以知識講授為主，缺少實踐環(huán)節(jié)，這使得學(xué)生在課堂上缺少解決真實問題的機會，同時課程內(nèi)容與現(xiàn)實生活脫節(jié)，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力。項目式活動的引入，打破了以知識灌輸為主的單一教學(xué)模式的局限，教師通過真實情境創(chuàng)設(shè)、項目任務(wù)引導(dǎo)和探究式學(xué)習(xí)等方式，可以推動學(xué)生從“接受者”轉(zhuǎn)變?yōu)椤敖?gòu)者”，促使其主動參與問題分析、方案設(shè)計、動手制作與團隊協(xié)作。

（二）開源硬件降低技術(shù)學(xué)習(xí)門檻

作為一種開放、易學(xué)、可編程的電子實踐平臺，開源硬件為高中學(xué)生提供了極佳的技術(shù)學(xué)習(xí)切入口。以Arduino、micro：bit等為代表的開源硬件，具有價格低廉、上手快、資料豐富、擴展性強的特點，能夠幫助學(xué)生快速實現(xiàn)創(chuàng)意構(gòu)想的電子化表達。相比傳統(tǒng)電路設(shè)計與控制系統(tǒng)教學(xué)中需要專業(yè)設(shè)備和復(fù)雜編程語言的門檻，開源硬件更貼近學(xué)生的認知水平，其能讓技術(shù)應(yīng)用變得“可視、可控、可改”。學(xué)生可以通過圖形化編程工具或編寫簡易代碼進行編程控制，實現(xiàn)如光控、聲控、溫控等功能，這極大地增強了學(xué)生學(xué)習(xí)的趣味性。

（三）教學(xué)評一體化提高學(xué)習(xí)深度

教學(xué)、學(xué)習(xí)與評價三者如果割裂開來，容易導(dǎo)致教學(xué)目標難落實、學(xué)生學(xué)習(xí)淺表化、評價流于形式[2]。教學(xué)評一體化理念主張在教學(xué)全過程中融合多元評價，重視過程性評價與結(jié)果性評價的結(jié)合，并引導(dǎo)學(xué)生在任務(wù)的驅(qū)動下不斷調(diào)整學(xué)習(xí)路徑、反思學(xué)習(xí)成果，從而實現(xiàn)真正意義上的深度學(xué)習(xí)。在項目式教學(xué)中，開源硬件所支持的模塊化設(shè)計與階段性成果生成，與分階段、多維度的評價方式十分適配。教師可以圍繞項目的需求分析、方案設(shè)計、編程實現(xiàn)、成品展示等過程，設(shè)置針對性的評價指標，對學(xué)生的技術(shù)能力、工程思維等進行系統(tǒng)性評估。

二、“創(chuàng)意電子燈”項目教學(xué)任務(wù)設(shè)計與實施路徑

（一）教學(xué)任務(wù)設(shè)計

“創(chuàng)意電子燈”項目以開源硬件平臺Arduino為核心，結(jié)合物理感應(yīng)原理與美術(shù)造型設(shè)計知識，不僅要求學(xué)生在真實問題情境中制作具有“自動控制功能 + 創(chuàng)意外觀設(shè)計”的電子燈具，還要求學(xué)生經(jīng)歷從需求調(diào)研、方案設(shè)計、程序編寫、結(jié)構(gòu)搭建到成品展示的全過程，并借助信息技術(shù)工具呈現(xiàn)創(chuàng)意構(gòu)想，最終制作出兼具感應(yīng)調(diào)光、定時開關(guān)等功能，且配有個性燈罩的電子燈具。該項目不僅整合了高中通用技術(shù)課程的核心知識點，還注重引導(dǎo)學(xué)生融合跨學(xué)科知識，在實踐中發(fā)展動手能力、創(chuàng)新意識與綜合思維，有助于實現(xiàn)“以做促學(xué)、學(xué)以致用”的教學(xué)目標。

（二）項目實施路徑

“創(chuàng)意電子燈”項目以小組為基本單位，分階段推進，具體包含以下六個維度。第一，技術(shù)意識維度。在項目初期，引導(dǎo)學(xué)生通過調(diào)研生活中的燈具，理解自動控制、電路連接、光敏電阻等技術(shù)原理。第二，工程思維維度。鼓勵學(xué)生將項目拆解為結(jié)構(gòu)設(shè)計、電路設(shè)計、編程實現(xiàn)等子任務(wù)，通過邏輯推理與系統(tǒng)分析，解決設(shè)計中涉及的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、電源適配、控制邏輯沖突等實際問題。第三，圖樣表達維度。要求學(xué)生繪制燈具結(jié)構(gòu)草圖、電子電路圖與燈罩造型草圖，圖紙需兼顧規(guī)范性和藝術(shù)性。第四，創(chuàng)新設(shè)計維度。借助信息技術(shù)平臺，引導(dǎo)學(xué)生實現(xiàn)結(jié)構(gòu)模擬、圖樣優(yōu)化與程序設(shè)計的創(chuàng)新表達，鼓勵學(xué)生嘗試新穎造型與功能疊加，如在功能上實現(xiàn)呼吸燈效果、語音控制等。第五，物化能力維度。在燈具的搭建與調(diào)試環(huán)節(jié)，學(xué)生需完成從圖紙到實物的轉(zhuǎn)化過程，掌握焊接、電路連接、模塊組合與程序調(diào)試等關(guān)鍵技能，確保設(shè)計方案有效落地。第六，跨學(xué)科知識融合維度。引導(dǎo)學(xué)生整合物理學(xué)科的電學(xué)知識、美術(shù)學(xué)科的造型設(shè)計知識以及信息技術(shù)學(xué)科的程序控制知識，實現(xiàn)多學(xué)科知識的有效遷移與應(yīng)用，提升學(xué)生的整體設(shè)計水平。

三、構(gòu)建“六維”綜合評價框架

（一）技術(shù)意識維度

技術(shù)意識體現(xiàn)為學(xué)生對技術(shù)原理的理解、掌握，以及將其應(yīng)用于解決真實問題的能力。在“創(chuàng)意電子燈”項目中，該維度的評價聚焦于學(xué)生對開源硬件控制原理、感應(yīng)元件工作機制、電路搭建方法的理解程度與實際運用能力。在教學(xué)中，教師可通過引導(dǎo)學(xué)生撰寫設(shè)計說明書、繪制電路原理圖、口頭講解燈具感應(yīng)控制邏輯等，收集評價證據(jù)。評價的核心在于學(xué)生能否將抽象技術(shù)知識與具體應(yīng)用情境建立關(guān)聯(lián)。例如，能否清晰說明光敏電阻如何根據(jù)環(huán)境光變化實現(xiàn)自動調(diào)光，是否理解Arduino通過程序控制LED燈閃爍節(jié)奏的原理等。這類評價不僅能反映學(xué)生的知識掌握程度，更能體現(xiàn)其“技術(shù)感知”能力的提升。教師可采用“課堂提問+學(xué)習(xí)日志+階段匯報”的評價方式，評估學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，推動其技術(shù)意識從被動接受轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃咏?gòu)。

（二）工程思維維度

工程思維是一種系統(tǒng)性分析與解決問題的思維。在“創(chuàng)意電子燈”項目推進過程中，學(xué)生常會遇到感應(yīng)模塊與輸出設(shè)備的兼容性問題、電路布局合理性問題、程序邏輯高效性問題等，這要求學(xué)生具備較強的整體統(tǒng)籌與系統(tǒng)化設(shè)計能力。該維度的評價核心在于學(xué)生如何定義問題、拆解任務(wù)、設(shè)計實施流程并逐步優(yōu)化方案。教師可通過引導(dǎo)學(xué)生提交結(jié)構(gòu)圖、操作流程圖、問題記錄卡等材料，開展診斷式評價。教師尤其需要關(guān)注學(xué)生面對具體問題時的表現(xiàn)，例如電路不通、電源過載、功能異常等情況發(fā)生時，學(xué)生能否進行有效排查與邏輯分析，這是衡量其工程思維發(fā)展水平的關(guān)鍵依據(jù)。為突出評價的過程性，教師可采用“同學(xué)互評 + 教師觀察+ 自我反思”的方式，不僅要關(guān)注最終結(jié)果，更要重視學(xué)生思考與修正問題的過程，使評價成為提升學(xué)生思維的有效工具。

（三）圖樣表達維度

圖樣表達是通用技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)之一，要求圖紙既能精準傳遞設(shè)計信息，又能體現(xiàn)創(chuàng)新審美價值。在“創(chuàng)意電子燈”項目中，學(xué)生需繪制燈具結(jié)構(gòu)圖、外觀造型圖及基本電路圖。這些圖樣的完整性、規(guī)范性與美觀性是圖樣表達維度的評價重點。具體而言，評價需關(guān)注：燈具結(jié)構(gòu)圖是否明確標注尺寸與材料；外觀造型圖是否兼顧造型創(chuàng)意與功能需求；基本電路圖是否清晰區(qū)分電源、輸入、輸出模塊。教師可設(shè)置“圖樣設(shè)計展示”環(huán)節(jié)，讓學(xué)生講解設(shè)計意圖、結(jié)構(gòu)邏輯與創(chuàng)意來源，以此評估其所繪圖紙的準確性與美觀性。此外，教師還可鼓勵學(xué)生開展跨組互評，根據(jù)他人意見優(yōu)化所繪圖紙，實現(xiàn)“以評促改”。總的來說，圖樣表達維度的評價應(yīng)兼顧規(guī)范性與創(chuàng)造性雙重導(dǎo)向，以推動學(xué)生技術(shù)表達能力與審美素養(yǎng)的同步提升。

（四）創(chuàng)新設(shè)計維度

創(chuàng)新設(shè)計能力是學(xué)生將信息技術(shù)工具創(chuàng)造性地應(yīng)用于實際產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)鍵能力。該維度的評價重點在于學(xué)生能否在功能設(shè)置、外觀造型、人機交互等方面提出獨特且實用的創(chuàng)意方案。例如，有的學(xué)生可能會設(shè)計通過語音控制模塊來實現(xiàn)語音開燈的功能，有的學(xué)生則會將環(huán)境因素與燈光節(jié)奏相結(jié)合，設(shè)計出能夠營造溫馨氛圍的照明系統(tǒng)。這些構(gòu)想的實用價值與可實現(xiàn)性是評價的核心。教師可以引導(dǎo)學(xué)生遵循“現(xiàn)有產(chǎn)品調(diào)研一創(chuàng)意構(gòu)思一功能拓展一可行性驗證”這四個步驟開展設(shè)計迭代工作。同時，設(shè)置“創(chuàng)意陳述”與“成果展示”兩個環(huán)節(jié)，分別從表達和成果兩個維度對學(xué)生進行評價。在評價過程中，教師要兼顧創(chuàng)意的原創(chuàng)性、設(shè)計的合理性以及功能實現(xiàn)的有效性，以此引導(dǎo)學(xué)生突破常規(guī)思維的束縛，發(fā)展創(chuàng)新素養(yǎng)。

（五）物化能力維度

物化能力是指學(xué)生將設(shè)計方案轉(zhuǎn)化為具體作品的實踐能力，涵蓋材料選擇、器件連接、結(jié)構(gòu)搭建、程序調(diào)試等關(guān)鍵技能。在“創(chuàng)意電子燈”項目中，該維度的評價重點在于考查學(xué)生是否能夠?qū)⒃O(shè)計圖、控制邏輯與美術(shù)創(chuàng)意有效轉(zhuǎn)化為功能完整、結(jié)構(gòu)穩(wěn)固、外觀協(xié)調(diào)的成品。例如，學(xué)生是否能通過面包板完成基本電路搭建，是否掌握了PWM控制燈光亮度的操作方法，是否能根據(jù)結(jié)構(gòu)圖獨立完成燈罩的裝配等。教師可采用“操作觀察 + 過程記錄+ 成果檢視”的方式進行評價，同時設(shè)置“技術(shù)操作打卡”環(huán)節(jié)，制訂“調(diào)試問題記錄表”，詳細記錄學(xué)生在每個技術(shù)操作步驟中的完成情況及其遇到的各類問題以及相應(yīng)的解決措施。此外，教師應(yīng)鼓勵學(xué)生記錄修改與優(yōu)化的過程，如更換材料的原因、改進連接方式的具體做法、修復(fù)程序漏洞的思路等，以此評估學(xué)生的實踐能力及問題解決能力。教師對最終成果的評價，不能僅局限于評估學(xué)生是否“做出來了”，更要從“做好了”（作品質(zhì)量）以及“做出了獨特性”（創(chuàng)意設(shè)計）等層面進行綜合考量。

（六）跨學(xué)科知識融合維度

跨學(xué)科知識融合能力指學(xué)生將不同學(xué)科知識融會貫通并靈活運用到實際中的能力。在針對這一能力開展評價時，教師應(yīng)關(guān)注學(xué)生能否遷移運用多學(xué)科知識解決實際問題。例如，學(xué)生能否準確運用歐姆定律設(shè)計電阻取值，能否運用構(gòu)圖與色彩知識設(shè)計燈具外觀，能否借助圖形化編程實現(xiàn)對輸入輸出模塊的邏輯控制。教師可設(shè)置“知識來源分析”環(huán)節(jié)，鼓勵學(xué)生用自己的語言闡釋每一項功能設(shè)計背后所依托的學(xué)科知識原理，以此評估學(xué)生在實際操作中整合、遷移知識的能力。

四、項目實施成效分析

（一）學(xué)生綜合素養(yǎng)顯著提升

“創(chuàng)意電子燈”項目的成功實施，使學(xué)生在技術(shù)實踐、創(chuàng)新表達和跨學(xué)科知識融合等方面的綜合素養(yǎng)得到顯著提升。該項目從真實情境出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生深入理解技術(shù)原理，掌握基礎(chǔ)電路搭建與程序控制等技能，提升了他們解決實際問題的能力。在完成項目的過程中，學(xué)生積極運用物理知識分析傳感器的工作原理，借助美術(shù)知識設(shè)計燈具造型，利用信息技術(shù)手段實現(xiàn)功能控制，切實提升了綜合應(yīng)用知識的能力。

（二）教學(xué)方式實現(xiàn)深度轉(zhuǎn)型

“創(chuàng)意電子燈”項目的順利實施，推動通用技術(shù)課程從知識講授向任務(wù)驅(qū)動、項目導(dǎo)向的教學(xué)模式轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)了課堂教學(xué)方式的重構(gòu)[3]。教師秉持\"做中學(xué)、學(xué)中評”的理念，圍繞項目目標設(shè)計任務(wù)，組織學(xué)生自主探索實踐，真正踐行了“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念。教學(xué)過程不再是知識點的單向灌輸，而是將學(xué)習(xí)、實踐與反思有機融合，引導(dǎo)學(xué)生在解決真實問題中學(xué)習(xí)和運用知識。同時，教師角色也從單純的“知識講授者”轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)過程的“引導(dǎo)者”“合作者”。

（三）落實教學(xué)評一體化

在“創(chuàng)意電子燈”項目的實施過程中，“六維”綜合評價框架突破了單純的結(jié)果導(dǎo)向的評價模式的局限，轉(zhuǎn)向?qū)W(xué)生學(xué)習(xí)全過程的關(guān)注。教師從技術(shù)意識、工程思維、圖樣表達、創(chuàng)新設(shè)計、物化能力、跨學(xué)科知識融合六個維度實施評價，有效促進了教學(xué)評一體化。在多樣化的評價活動中，學(xué)生及時審視自己的學(xué)習(xí)表現(xiàn)并靈活調(diào)整學(xué)習(xí)策略，進而增強了學(xué)習(xí)的自我驅(qū)動力。此外，同伴互評、學(xué)生自評與教師評價的有機結(jié)合，不僅顯著提升了評價的客觀性與全面性，更促使學(xué)生在評價中學(xué)會欣賞他人的優(yōu)點，清晰表達自己的觀點，從而全面提升了學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

結(jié)語

項目式活動與開源硬件的融合，不僅為高中通用技術(shù)課程教學(xué)注入了新的活力，還為教學(xué)評一體化的落地提供了可操作的現(xiàn)實路徑。從“創(chuàng)意電子燈”項目的實踐成效來看，以項目為載體，構(gòu)建系統(tǒng)的評價框架，能夠有效提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，助力通用技術(shù)課程實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。

[參考文獻]

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[3］梁惠燕，陳明斌.項目式教學(xué)在高中通用技術(shù)課程教學(xué)設(shè)計中的實施探索［J］.課程教學(xué)研究，2019（8）：39-43.