在课堂教学中,如何有效地落实通用技术课程的课程目标,提高学生的学科核心素养是所有通用技术教师都会面临的一个问题。在通用技术课程实施过程中,只有真正领悟了课程的基本理念与课程目标,认识到这门课程与劳动技术、职业技术、科技创新活动等课程的区别与联系,突出技术设计与操作实践,才能更好地实现“提高学生技术核心素养”的课程目标。
通用技术课堂教学方法灵活多样而又富有成效,但也仍有部分通用技术教师所上的通用技术课似是而非。例如,少部分教师认为通用技术课程理应让学生熟练地掌握某些技能,所以在教学时特别强调对某一项技能的熟练操作和掌握,结果因用了较多课时让学生进行一些技能的训练,而无法在规定的课时内完成两个必修模块的教学任务。
另有少部分教师认为通用技术课程应特别关注技术创新,学生学习这门课程是否真正有效,就看其能否拿出在各级学生创新竞赛中高质量的科技小发明获奖作品。因此,教师用了大量时间与精力讲解创新技法,然后组织学生动手制作作品,将通用技术课程等同于科技创新活动课程。
也有少部分教师上通用技术课时采用讲解书本内容的方式,就案例讲案例,纸上谈兵,让学生单纯学习教材文本内容,记忆技术的有关概念、原理和技术实验的结论,没有或很少让学生进行技术实践的活动。
还有少部分教师将较多教学时间花在自己熟悉的专业方面,如原来执教物理课程的教师在进行“结构与设计”内容的教学时,在力的知识、结构的知识、强度的知识等方面做了较大的拓展,增加了教学难度;而精通电子技术的教师在上通用技术课时则详细地讲解一些电器的原理及修理知识。
从上面的案例中,我们看出教师的教学观念无时无刻不在影响着教师的教学行为。之所以出现上述几种不正确的教学现象,是由于部分教师对通用技术课程还缺乏正确的认识。部分教师在进行通用技术课程教学时特别强调对某一项技能的熟练操作和掌握,用了较多课时让学生反复进行技能训练,这主要还是受传统的劳动技术课程教学理念的影响。以往劳动技术课程注重的是学生劳动观点、劳动技能和劳动习惯的培养。教学内容主要是以某些技术项目如“家庭电工”“农作物栽培”“小五金制作”等为载体,以操作技能训练为主线,突出一个个技术点的教学,在教学过程中让学生更多地进行技能模仿与实践。如让学生制作一个小榔头,学生则按照金工的操作要领、要求和顺序,模仿教师的示范动作进行操作。然后,采用全班同学一起或分组合作或独立制作的方式,做出材料、形状和尺寸与教师示范完全一致的小榔头。整个教学过程以技能训练为主,经过反复多次的技能操作训练,达到熟练操作的程度。显然,这是按照劳动技术课程的教学思想来上通用技术课程,注重的是学生对一些基本操作技能的掌握,而忽视了技术设计内容的教学,缺乏对学生创新思维能力培养的过程,不太可能让学生真正领悟到一些重要的技术思想和方法,不符合通用技术课程的理念与要求。
通用技术课程虽然是在劳动技术课程的基础上发展过来的,但是其课程立意更加高远,不再局限于让学生掌握一些生产劳动的基本技能,而是要求学生在这门课程的学习过程中能够更好地理解、选择与使用技术,具有更强的分析和解决技术问题的能力,能够形成积极的技术情感和正确的技术观。概要地说,通用技术课程要实现提高学生技术素养的目标,而不是要通过这门课程的教学让学生掌握某些职业技能。所以,通用技术教师在教学时要特别注意将其与劳动技术和职业技术课程区别开来。
虽然,通用技术课程与学校开展的学生科技创新活动确有相同之处,都注重创新,但部分教师却将通用技术课程完全等同于科技创新活动。教学过程中用大量时间讲解各种创新技法,特别关注学生在科技小发明活动中是否获奖,以学生在科技小发明活动中取得好成绩作为达成课程目标的重要标志,这种做法无论是在教学理念还是教学行为上,都偏离了正确的方向。由于科技创新活动更注重作品的创新性,教师如果将通用技术课程等同于科技创新活动,则不可能按照通用技术课程的要求去系统、有序地推进教学,会忽视对学生发展至关重要的技术思想和方法的教学,难以有效地提高学生的技术素养。出现这种情况往往与部分教师具有比较丰富的学生科技创新辅导经验有关,也与目前部分学校教师教学工作业绩评价方案不够全面和完善有关。由于学校对通用技术教师工作业绩的评价过于强调学生科技竞赛获奖,而对教师是否完成课程基本教学任务关注不够,使得部分教师在教学时就偏离了正确方向。
在实际学科教学中,部分教师教学时确实存在“度”把握不当的问题,如由于自己原来执教物理,或在电子技术方面有专长,教学过程中则在自己熟悉的专业方面做了较大的拓展,增加了教学内容,加大了教学难度。出现这种情况,一方面是由于以往教学的经历和经验所导致的思维定式;另一方面也与缺少有效的培训和教师未认真研读《课程标准》,对通用技术课程目标、理念、内容及教学要求缺乏正确的理解和把握有关。例如部分教师采用传统的讲授方式来进行通用技术课教学,按照教材内容顺序进行讲解,注重让学生记忆有关的技术概念、技术原理和技术实践活动结论,而没有让学生经历应有的技术设计与制作实践活动过程,显然不符合通用技术课程注重实践的特征。学生没有经历具体的设计、制作、测试、评价等技术实践过程,就不可能获得真切的技术体验,也不可能在技术实践过程中领悟其中的技术思想和方法,形成真正的技术方面分析和解决问题的能力。
教材版本:粤教粤科版普通高中通用技术教材《技术与设计 2》(2019 年版)
课型:新授课
课时:1 课时
通过技术试验或技术探究分析影响结构的强度和稳定性的因素,并写出试验报告;结合生活中的实际需求进行简单的结构设计,并绘制设计图样,做出模型或原型。
本节所用教材是粤教粤科版《技术与设计 2》。本册教材第一个技术主题“结构与设计”,共有四个相对独立的技术主题。本节课是第三节的内容,是在该主题中展现学生学习成果的关键一节。本节内容是在认识结构和探究结构的基础上,要求学生按设计要求去分析影响结构稳定性和强度的各种因素,进行简单的结构设计,绘制图样并做出模型或原型,最后以技术试验的方式对制作成果进行检测评价。完成本节内容,有助于学生充分理解结构特性,形成实践性感悟,提升技术核心素养。
1.能对纸制秋千进行结构设计,绘制设计图样,做出承重秋千模型;
2.进行纸制秋千的承重试验,能结合实例分析影响结构稳定性和结构强度的因素,提高创新意识和团队合作的意识,增强社会责任感和使命感;
3.通用技术学科核心素养包括技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力等五个方面。本节内容在这五个方面均有体现,具体如下:
●技术意识:理解设计稳固结构的重要性;
●工程思维:比较权衡影响结构稳定性和结构强度的因素,综合分析;
●创新设计:按需求进行简单的结构设计;
●图样表达:绘制设计图样;
●物化能力:做出模型或原型。
教学重点:能进行简单的结构设计,绘制设计图样,并做出原型或模型;能结合实例分析影响结构稳定性和结构强度的因素。
教学难点:能结合实例分析影响结构稳定性和结构强度的因素。
本节内容在高一下学期开设,学生通过《技术与设计 1》的学习,对技术及其性质已经有了较为全面的理解,亲历过完整的技术设计的一般过程和评价过程,具备了一定的分析问题、解决问题的能力。同时学生通过认识结构和探究结构的学习,了解了影响结构稳固的各种因素。但学习中有些困难也不容忽视,一是在高中学业压力下,让每个学生主动地、全程地、有效地参与通用技术课堂学习难度不小;二是学生在 40 分钟这样短的时间内完成分析影响结构稳固的各种因素,确定结构设计方案,并对其展开实施和验证也存在一定难度。因此,本节用童趣十足的纸秋千制作激发学生探究兴趣,同时引入承重比赛机制来调动学生的参与热情,用小组的集体荣誉推动每位同学的深度参与合作,让学生在实践活动中探索、合作、评价、改进,使学生真正地做到自主学习、学以致用,全面促进其技术思维与能力的发展,从而提升其技术核心素养。
本次课在技术试验室中进行教学。
1.教学方法
实例分析法、创设项目情境、小组合作探究。
2.教学资源
多媒体课件、实物展台与屏幕投影、纸秋千模型、实验器材(一套砝码,最大砝码为 500g)。
每个学生小组配发的材料与工具(共 10 组):
(1)制作材料:每组四张A4 打印纸、一段 10 厘米长的双面胶及胶水,不允许再添加其他材料。
(2)制作工具:剪刀、直尺、铅笔。
1.评价内容
(1)对小组的秋千结构(或设计图样)进行评价。
(2)结构是否完整,设计是否合理,造型是否美观。
(3)秋千结构承重最大质量(承重质量且结构完好者胜)。
2.评价方式
技术试验、小组自评、组间互评、教师评价等。
图 1-1 教学流程框架图
1.导入新课
(1)教师活动
由“工程师之戒”的故事导入,引出当年魁北克大桥的建设过程及坍塌情况。究其原因,是工程师在结构设计上出现失误,擅自延长桥梁主跨长度 100 余米,而忽略了桥身自重。指明工程师之戒的警示作用,牢记教训,使学生充分理解设计安全稳固的建筑结构的重要性。
(2)设计意图
由魁北克大桥坍塌这一历史教训导入新课,创设情境,引起学生关注,使其深刻理解稳固结构对于桥梁等建筑结构重要性,增强学生社会责任感和使命感,渗透德育思想。
2.项目活动介绍
教师活动:大到高楼桥梁,小到一架秋千,生活中的各种结构只有确保稳固才不会发生安全事故,才能保证人民群众的生命财产安全。
如果你受邀设计游乐园中的一款秋千,肯定想设计出安全可靠、造型新颖的产品。其中设计图样、施工论证等过程必不可少,有时候还要制作出模型进行受力分析。那么本节课我们就来一场比赛,每个小组制作一个秋千模型,看看哪个组的秋千最结实,承重能力最强!
(1)制作要求
①每组同学用 4 张A4 纸制作一个秋千模型,秋千的双侧支架、横杆、吊绳和座板都要求纸制,不能用其他材料代替。
②秋千模型整体长度不小于 10 厘米,高度不低于 10 厘米,座板长度不小于 4.5 厘米,宽度不小于 4 厘米(方便摆放砝码)。
③连接方式:以胶水粘贴为主,另每组限配 10 厘米长的双面胶。
(2)评价标准
①秋千结构完整,设计合理,造型美观。
②秋千座板可以承载砝码,在秋千模型没有严重倾斜、弯曲变形及断裂的前提下,承载砝码质量最大的组获胜。
(3)设计意图
创设项目情境,用童趣十足的秋千制作吸引学生兴趣,引入承重比赛机制调动学生积极性和主动性,用小组集体荣誉推动每位同学的参与合作。让学生在实践活动中探究、合作,使学生真正地做到自主学习、学以致用,同时体现“以学生为主体”的教学理念。
3.项目活动解析
(1)师生活动
引导学生分析,“在秋千模型没有严重倾斜、弯曲变形及断裂的前提下,承载砝码质量最大的小组获胜”是考查这个结构稳定性、强度和结构连接的设计。
请学生发言,师生共同回顾第二节课“探究结构”中有关影响结构稳固的主要因素。结构的稳定性与重心位置、支撑面积、形状等因素有关。结构的强度在材料一定的情况下,由形状、横截面积等因素决定。此外结构连接处不牢固也会影响整个结构的承重能力,符合短板理论,哪项出问题都会影响到最终结果。
结构设计的过程类似于我们上学期学的技术设计的一般过程,引导学生回顾“技术设计的一般过程”。
(2)设计意图
“磨刀不误砍柴工”,在学生进行自主实践学习之前的引导分析,可以让学生在活动中有的放矢,不会无从下手。好的活动项目可以激发学生的进取心和挑战欲望,投入更高的学习热情。学生跃跃欲试想验证在“探究结构”中刚学的知识。
4.学生实践,教师指导
(1)师生活动
准备充分,比赛正式开始。
每组学生迅速讨论,分工合作,根据《活动指南》中的活动流程开始设计制作秋千模型。明确问题后,确定设计方案,绘制草图、分工制作。教师巡视指导。
(2)设计意图
以学生为中心,立足学生的直接经验和亲身参与,将新课标的理念融入可操作的实际教学中。
5.技术试验、评价分析
(1)师生活动
组织学生上台对本组秋千模型进行承重试验,并对其他小组的作品进行评价。
请各组学生分析评价自己作品的优点与不足。如为增强结构稳定性采用的设计有哪些,作品的创新设计之处是什么,可能存在的不足,等等。
其他小组同学评价其创意设计、承载能力及外观造型特点。
(2)设计意图
通过技术试验、组间互评、自评等评价活动,使学生进一步加深对影响结构稳定性和结构强度因素的理解,从而在创新设计中增强了体验感悟,真正做到自主学习,提升了技术核心素养。
6.课堂小结
师生活动:承重最佳的组只有一个,但我们每个人都收获满满,经历了结构设计的全过程,也学会了分析影响结构稳固的各种因素。期待各位同学能设计出更好的结构作品!
从以上教学案例我们可以看到,要想有效落实《课程标准》,课堂教学一定要突出设计与实践。这是因为,通用技术课程的实施是以提高学生的技术核心素养为总体目标的,重在培养学生对技术的理解、技术的使用、技术的选择与管理能力,掌握技术设计的一般思想和方法,形成一定的技术探究、运用技术原理解决实际问题以及终身进行技术学习的能力。为了有效地提高学生的技术素养,教学时应该避免出现以操作技能训练为重点、用科技小发明创新活动取代课程教学或注重记忆技术知识等不正确的做法,而应按照课程标准的要求来开展教学工作。因此,教学中应注意以下几个方面。
在通用技术必修模块中,《技术与设计 1》包括“技术及其性质”“设计过程”“设计的交流”“设计的评价”四个主题。在认识技术的基本特性的基础上,以产品设计为载体,从发现技术的问题开始,经过设计方案的制订、原型与模型的制作、方案的优化与最终方案的确定,直到产品的使用说明,让学生经历完整的设计过程的学习。
《技术与设计 2》包括“结构与设计”“流程与设计”“系统与设计”和“控制与设计”四个具有典型意义的、与技术发展密切相联系的主题。“结构与设计”强调从力学的角度理解结构、结构的强度和稳定性等问题,关注简单的结构设计;“流程与设计”强调对流程和流程优化的理解,以及简单流程和流程改进的设计;“系统与设计”则重在对系统的理解,以及如何运用系统的思想解决技术设计问题;“控制与设计”注重控制的含义和控制的应用,以及生活生产中的简单控制系统的设计。这四个主题内容的教学,具有丰富的思想内涵和方法论意义,对提高学生理解技术概念和技术原理、运用技术知识分析和解决技术问题的能力,指导学生的生活、学习及人生规划,都具有广泛的价值。
《技术与设计 1》《技术与设计 2》两个必修模块中包含着丰富的技术设计基本知识与技能,蕴藏着技术方面重要的基本思想与方法,对于提高学生的技术素养具有积极的教育价值,教师应认真做好每一个主题的教学工作。
技术设计是技术的基础内容,也是技术发展的关键。《技术与设计 1》《技术与设计 2》两个必修模块,涉及技术设计的一般过程和技术设计中应考虑的一般思想方法,这些内容有助于发展学生的创新思维品质,是培养学生创新能力的重要载体。教学时,教师要始终关注通用技术的课程目标,践行好课程的基本理念,注重引导学生经历技术设计的全过程,并在技术设计的过程中强化技术设计技能的形成;要结合教学内容充分引导学生进行技术思考,留给学生足够的思维空间和时间;要认真观察学生的学习过程,敏捷地捕捉学生思维的发展状况,适时鼓励、点拨与指导;还要重视引导学生进行作品的技术分析,通过深入细致的分析,让学生体验、理解、领悟具体技术事物中所蕴含的思想方法,并能逐步内化,继而运用技术思想方法去解决具体技术问题。
通用技术课程的教学,既要避免按传统劳动技术课程教学方式那样只注重学生动手操作技能训练的倾向,又要避免完全采取教师讲授,学生倾听、观看的方式,导致学生所能感受的也基本上是课件和视频中的技术事件,仅在纸上做技术设计练习,缺乏动手物化作品的实践活动过程。教学中教师要引导学生去认真实践一些项目的设计任务,如台灯、书架、多功能文具盒、台式相片架、桥梁模型的设计,农村住宅建筑施工的流程设计,教室设计,宾馆自动门模型的设计,蔬菜大棚的恒温控制的设计等;或是学生自选主题,让学生实实在在地进行一些设计实践,在实践中体验和感悟技术思想和方法,切实提高学生的技术设计能力。