指向教學評一體化的高中通用技術學科中項目式活動與開源硬件融合教學的探究

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

一、項目式活動與開源硬件融合的必要性

（一）課程改革推動教學方式轉型

新課標背景下的高中通用技術課程強調培養學生的綜合技術素養，提出要通過“做中學”“創中學”的方式，發展學生的技術意識、工程思維與創新設計能力。傳統的高中通用技術教學多以知識講授為主，缺少實踐環節，這使得學生在課堂上缺少解決真實問題的機會，同時課程內容與現實生活脫節，難以激發學生的學習內驅力。項目式活動的引入，打破了以知識灌輸為主的單一教學模式的局限，教師通過真實情境創設、項目任務引導和探究式學習等方式，可以推動學生從“接受者”轉變為“建構者”，促使其主動參與問題分析、方案設計、動手制作與團隊協作。

（二）開源硬件降低技術學習門檻

作為一種開放、易學、可編程的電子實踐平臺，開源硬件為高中學生提供了極佳的技術學習切入口。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，能夠幫助學生快速實現創意構想的電子化表達。相比傳統電路設計與控制系統教學中需要專業設備和復雜編程語言的門檻，開源硬件更貼近學生的認知水平，其能讓技術應用變得“可視、可控、可改”。學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，實現如光控、聲控、溫控等功能，這極大地增強了學生學習的趣味性。

（三）教學評一體化提高學習深度

教學、學習與評價三者如果割裂開來，容易導致教學目標難落實、學生學習淺表化、評價流于形式[2]。教學評一體化理念主張在教學全過程中融合多元評價，重視過程性評價與結果性評價的結合，并引導學生在任務的驅動下不斷調整學習路徑、反思學習成果，從而實現真正意義上的深度學習。在項目式教學中，開源硬件所支持的模塊化設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、方案設計、編程實現、成品展示等過程，設置針對性的評價指標，對學生的技術能力、工程思維等進行系統性評估。

二、“創意電子燈”項目教學任務設計與實施路徑

（一）教學任務設計

“創意電子燈”項目以開源硬件平臺Arduino為核心，結合物理感應原理與美術造型設計知識，不僅要求學生在真實問題情境中制作具有“自動控制功能 + 創意外觀設計”的電子燈具，還要求學生經歷從需求調研、方案設計、程序編寫、結構搭建到成品展示的全過程，并借助信息技術工具呈現創意構想，最終制作出兼具感應調光、定時開關等功能，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課程的核心知識點，還注重引導學生融合跨學科知識，在實踐中發展動手能力、創新意識與綜合思維，有助于實現“以做促學、學以致用”的教學目標。

（二）項目實施路徑

“創意電子燈”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，技術意識維度。在項目初期，引導學生通過調研生活中的燈具，理解自動控制、電路連接、光敏電阻等技術原理。第二，工程思維維度。鼓勵學生將項目拆解為結構設計、電路設計、編程實現等子任務，通過邏輯推理與系統分析，解決設計中涉及的結構穩定性、電源適配、控制邏輯沖突等實際問題。第三，圖樣表達維度。要求學生繪制燈具結構草圖、電子電路圖與燈罩造型草圖，圖紙需兼顧規范性和藝術性。第四，創新設計維度。借助信息技術平臺，引導學生實現結構模擬、圖樣優化與程序設計的創新表達，鼓勵學生嘗試新穎造型與功能疊加，如在功能上實現呼吸燈效果、語音控制等。第五，物化能力維度。在燈具的搭建與調試環節，學生需完成從圖紙到實物的轉化過程，掌握焊接、電路連接、模塊組合與程序調試等關鍵技能，確保設計方案有效落地。第六，跨學科知識融合維度。引導學生整合物理學科的電學知識、美術學科的造型設計知識以及信息技術學科的程序控制知識，實現多學科知識的有效遷移與應用，提升學生的整體設計水平。

三、構建“六維”綜合評價框架

（一）技術意識維度

技術意識體現為學生對技術原理的理解、掌握，以及將其應用于解決真實問題的能力。在“創意電子燈”項目中，該維度的評價聚焦于學生對開源硬件控制原理、感應元件工作機制、電路搭建方法的理解程度與實際運用能力。在教學中，教師可通過引導學生撰寫設計說明書、繪制電路原理圖、口頭講解燈具感應控制邏輯等，收集評價證據。評價的核心在于學生能否將抽象技術知識與具體應用情境建立關聯。例如，能否清晰說明光敏電阻如何根據環境光變化實現自動調光，是否理解Arduino通過程序控制LED燈閃爍節奏的原理等。這類評價不僅能反映學生的知識掌握程度，更能體現其“技術感知”能力的提升。教師可采用“課堂提問+學習日志+階段匯報”的評價方式，評估學生的學習表現，推動其技術意識從被動接受轉變為主動建構。

（二）工程思維維度

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

（三）圖樣表達維度

圖樣表達是通用技術學科核心素養之一，要求圖紙既能精準傳遞設計信息，又能體現創新審美價值。在“創意電子燈”項目中，學生需繪制燈具結構圖、外觀造型圖及基本電路圖。這些圖樣的完整性、規范性與美觀性是圖樣表達維度的評價重點。具體而言，評價需關注：燈具結構圖是否明確標注尺寸與材料；外觀造型圖是否兼顧造型創意與功能需求；基本電路圖是否清晰區分電源、輸入、輸出模塊。教師可設置“圖樣設計展示”環節，讓學生講解設計意圖、結構邏輯與創意來源，以此評估其所繪圖紙的準確性與美觀性。此外，教師還可鼓勵學生開展跨組互評，根據他人意見優化所繪圖紙，實現“以評促改”。總的來說，圖樣表達維度的評價應兼顧規范性與創造性雙重導向，以推動學生技術表達能力與審美素養的同步提升。

（四）創新設計維度

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

（五）物化能力維度

物化能力是指學生將設計方案轉化為具體作品的實踐能力，涵蓋材料選擇、器件連接、結構搭建、程序調試等關鍵技能。在“創意電子燈”項目中，該維度的評價重點在于考查學生是否能夠將設計圖、控制邏輯與美術創意有效轉化為功能完整、結構穩固、外觀協調的成品。例如，學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，是否能根據結構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，同時設置“技術操作打卡”環節，制訂“調試問題記錄表”，詳細記錄學生在每個技術操作步驟中的完成情況及其遇到的各類問題以及相應的解決措施。此外，教師應鼓勵學生記錄修改與優化的過程，如更換材料的原因、改進連接方式的具體做法、修復程序漏洞的思路等，以此評估學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生是否“做出來了”，更要從“做好了”（作品質量）以及“做出了獨特性”（創意設計）等層面進行綜合考量。

（六）跨學科知識融合維度

跨學科知識融合能力指學生將不同學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，教師應關注學生能否遷移運用多學科知識解決實際問題。例如，學生能否準確運用歐姆定律設計電阻取值，能否運用構圖與色彩知識設計燈具外觀，能否借助圖形化編程實現對輸入輸出模塊的邏輯控制。教師可設置“知識來源分析”環節，鼓勵學生用自己的語言闡釋每一項功能設計背后所依托的學科知識原理，以此評估學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）學生綜合素養顯著提升

“創意電子燈”項目的成功實施，使學生在技術實踐、創新表達和跨學科知識融合等方面的綜合素養得到顯著提升。該項目從真實情境出發，引導學生深入理解技術原理，掌握基礎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，學生積極運用物理知識分析傳感器的工作原理，借助美術知識設計燈具造型，利用信息技術手段實現功能控制，切實提升了綜合應用知識的能力。

（二）教學方式實現深度轉型

“創意電子燈”項目的順利實施，推動通用技術課程從知識講授向任務驅動、項目導向的教學模式轉型，實現了課堂教學方式的重構[3]。教師秉持\"做中學、學中評”的理念，圍繞項目目標設計任務，組織學生自主探索實踐，真正踐行了“以學生為中心”的教學理念。教學過程不再是知識點的單向灌輸，而是將學習、實踐與反思有機融合，引導學生在解決真實問題中學習和運用知識。同時，教師角色也從單純的“知識講授者”轉變為學生學習過程的“引導者”“合作者”。

（三）落實教學評一體化

在“創意電子燈”項目的實施過程中，“六維”綜合評價框架突破了單純的結果導向的評價模式的局限，轉向對學生學習全過程的關注。教師從技術意識、工程思維、圖樣表達、創新設計、物化能力、跨學科知識融合六個維度實施評價，有效促進了教學評一體化。在多樣化的評價活動中，學生及時審視自己的學習表現并靈活調整學習策略，進而增強了學習的自我驅動力。此外，同伴互評、學生自評與教師評價的有機結合，不僅顯著提升了評價的客觀性與全面性，更促使學生在評價中學會欣賞他人的優點，清晰表達自己的觀點，從而全面提升了學生的綜合素養。

結語

項目式活動與開源硬件的融合，不僅為高中通用技術課程教學注入了新的活力，還為教學評一體化的落地提供了可操作的現實路徑。從“創意電子燈”項目的實踐成效來看，以項目為載體，構建系統的評價框架，能夠有效提升學生的核心素養，助力通用技術課程實現高質量發展。

[參考文獻]

[1］周毅.項目式教學在高中通用技術教學中的應用［J].高考，2023（28）：42-44.

[2]馬麗娟.高中通用技術課的項目式教學實踐探索：以“多功能置物架設計與制作”為例［J]，中小學數字化教學，2019（4）：41-43.

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