STEM教育理念下通用技术项目教学实践初探
陈颖滢
摘 要：本文以STEM教育理论为指导，结合通用技术项目教学中出现的问题，对项目实践执行过程进行探索，旨在提高学生学习参与度，强调学科之间的相互融合，在实现本学科教学目标的同时培养学生解决实际问题的能力和团队协作意识。
关键词：通用技术；STEM教育；项目教学；教学案例
进入21世纪，科学技术的发展已经成为推动社会发展的助推力，发达国家很早就开始注重技术领域的普及教育问题，我国也紧随时代的需求在高中的课程结构中开设了通用技术课程。这个学科诞生至今十余年时间，一线的教师和教育学者都在不断地探索适合国情的教学模式。随着STEM教育理念在我国的不断渗入，STEM教育对人才培养的目的与通用技术的教学目标不谋而合，笔者借鉴STEM教育理念，对通用技术项目教学进行初步的探索与实践。
1 STEM教育概述
“STEM”是科学、技术、工程和数学四门学科的英文名称简称。STEM教育起源于美国的高等教育领域，并不断向中小学教育延伸。它的最早初衷是为了解决美国创新人才的短缺问题，将各学科知识有机整合在一起，从而使学生的创新精神和实践能力得到更好地开发和提升。近年来，STEM教育在中国也是蓬勃的发展，它要求以整合的方式使学科知识相互联系，培养学生在面对真实世界问题时能够灵活地选择知识并应用。在近年的教育研究中， STEM 教育逐渐显现出几个新的核心特征，比如体验性、情境性、协作性等等 [1 ] 。STEM教育不是將重点放在某个特定学科的教育上，而是通过科学、技术、工程或数学等多学科相互关联知识解决实际生活中有一定挑战性、趣味性并贴近学习者生活的问题，强调学习过程的体验感，关注学习者之间的协作精神。
2 STEM教育对通用技术项目教学的启发
研究者根据调研统计，在世界范围内社会分工中实际从事技术与工程方面的人数比例远高于从事科学和数学工作的人数，所以STEM教育侧重关注技术与工程的教育。但是在我国中学课程体系中，科学和数学的教育占比重很高，而技术和工程的教育占比重非常低，不被人们看好。这一反差的教育现象提示我们在重视STEM教育的过程中，应该注重增强技术教育与工程教育的比重，探索一条适合我国的STEM教育路线。
当前有关技术与工程的教育主要是通过技术课程来实现。通用技术课程是我国中学课程体系中为数不多的技术课程之一。该课程的教学目标是提高学生的技术素养，注重多学科知识的综合，运用设计思想解决实际问题。通用技术分为必修和选修模块。必修模块关注的是技术设计的原理与方法，主要是对设计过程的学习，结合结构、流程、系统和控制等基本理论的理解和运用，来解决生活中的实际问题。选修模块主要是培养学生在现实生活中不同领域技术方法的选择和使用。从上述中不难看出，通用技术课程的目标与STEM教育的目标有许多相似之处，例如问题的提出，信息的搜集和整理，技术的实现过程，都是技术与工程教育实现的有效手段。
2.1 通用技术项目教学实践的含义
从国外的STEM教育来看，STEM的实践被大多数学生所接受，特别是在实际动手操作方面，被认为是有趣的和值得投入精力的。校园中基于问题探究的教育教学环境，有利于STEM教育的开展，由此学生学习的主动性、协同能力和人际交互能力相对更好，这也是多数学校整合STEM理念比较典型的做法 [2 ]。STEM教育的体验性特征对于指导通用技术教学有着积极作用，它鼓励学生在实践的过程中参与、体验并获得知识。这一类知识的获得往往蕴含在某个项目问题解决过程中，对于某个项目问题的研究，任务驱动性强，可以打破学科体系使学生主动参与，通过项目的实践教学巩固知识点，适合于当前通用技术的教学 [3 ]。
2.2 通用技术教学实践存在的问题
2.2.1 只关注作品的制作而忽略理论的系统学习
不少教师在项目实践的过程中把课程重点放在作品的制作上，在较难知识点出现时教师直接布置与知识点相关的动手实践任务，要求学生在规定的时间上交作品，就算是一个项目教学的完结。对于整个过程中理论知识的渗入，学生对这些理论知识的运用情况并未深入了解，作品完成之后，作品本身确实可以给学生带来了一定程度的成就感，但是究其课程内的收获或者作品背后承载的知识点，学生往往容易遗忘，回忆这门课程感觉就是一门制作课程，这与通用技术课程的教学目标是背道而驰的。
2.2.2 评价的方式单一
一个作品的完成并不是整个项目教学的终结，还有一个必不可少的评价环节。在实践教学中，不少老师对于评价这个环节重视度不够，评价主要靠教师主观的判断。如果教师对学生们的整个设计过程不了解，相似的两个作品，给出的评价差不多，但是事实上学生付出的努力程度可能是有差别的。另外，STEM教育理念侧重对学生实际解决问题的能力培养和提高，单一的教师评价和结果评价是很难服务于教学，评价的过程应该改变传统单一的方式，强调多元评价主体和角度，比如学生自评、互评和教师评价相结合，过程性评价与总结性评价相结合的评价方式。评价方式的单一会挫伤学生的积极性。
3 通用技术项目教学执行案例
基于上述理论实践的指导和存在问题的研究，笔者选择“手提式旋转花灯”作为项目载体，简要介绍通用技术项目教学实践的设计执行过程。
3.1 教学分析及项目的选择
此项目涉及的知识点较多，既可以加深学生对《技术与设计1》中设计一般过程的了解和运用，又承载《技术与设计2》中抽象的工程类知识，正符合STEM教育理念中对学生多维度思想的培养，并且具有一定的挑战性和趣味性，符合学生的认知水平，在实践中较容易探究出不同的解决方案，让学生充分体验设计的成功和喜悦，更贴近学生的生活，并且材料收集和加工处理难度相对较低，不需要专门的设备支持，可以方便地在普通教室进行项目实践，更有利于项目的开展和实施。教学可以安排在《技术与设计2》第一章第三节《简单结构的设计》中进行，并打破后续章节的顺序，将后续知识点融入此项目中。
3.2 学习任务要求
在项目教学的开始，教师首先要表达明确的项目要求，并且让学生知晓整个项目的要求、各阶段小任务完成时限。四到五名学生为一项目小组，手提式旋转花灯的设计要求为：花灯主体框架材料、点亮方式及旋转控制方式自行选择，长宽不小于120mm，高度不小于150mm，可旋转，成本不高于20元。
3.3 教学实施过程
3.3.1 学习支架搭建
在整个项目中，教师不仅仅是一个旁观者，应该保持对各个环节的控制，管理和帮助。由于此项目时间周期较长，涉及的知识点众多，学生在小组学习中易出现学习行为和学习目标的偏离，因此教师要在各个阶段时限内严格把控，设定每个阶段的小目标，及时通过各种方式了解所有小组学生的学习情况，对于学生出现的不同问题给予适当地反馈和帮助，在每个阶段给出相应的评价标准并加以指导学生的学习。对于评价标准，教师可以引导学生共同参与制定，而不是教师直接给出。师生共同的制定下，评价的标准可以更符合学生的能力水平，学生也更容易接受并按照此標准执行来约束自己的行为和检验自己的收获。在每个阶段结束时，可以安排学生进行小结汇报，也就是过程性评价。例如在方案实现的中期，可以小组派代表给全体学生汇报本阶段小组的进展和成果，任务分配的情况，制作的流程，遇到了哪些问题等等，学生在此过程中可以了解其他小组的学习情况，发挥学生之间的相互监督，相互鼓励的作用，教师也可以借此更全面掌握学生的学习情况，及时调整教学的进度。
3.3.2 原理模型引入
旋转的方式和结构是本项目的重点和难点。由于现在多数学生缺乏生活经验和实践能力，教师在项目初期为避免学生畏难情绪出现，教师可以通过传统跑马灯的模型展示引起学生兴趣，并引导学生仔细观察。这是一种较为简单的旋转控制方式，原理主要是通过依靠加热空气，造成气流，并以气流推动轮轴旋转。STEM教育强调的就是培养学生独立思考和解决问题的能力。因此在项目初期，教师必须采用引导、观察、分析、探究的教学形式，让学生通过观察模型结构以及旋转动力方式，回顾以往学习的物理知识原理，思考它是如何在此模型上应用，同时，将《结构与设计》章节的知识点融入其中。模型的展示不仅可以吸引学生的学习兴趣，而且对学生主动思考、积极探究有一定的意义。
3.3.3 搜集信息
在原理模型展示之后，教师应该提示学生花灯旋转的方式是多种多样的，可以利用思维导图进行引导，鼓励学生分工合作，尽可能全面的搜集相关信息。信息的来源可以是图书馆书面资料、网络信息或者是手工艺人的走访等等，所以该项工作适宜在课上讨论出信息搜集的要点，课后再完成要点具体内容的搜集工作。另外，由于传统跑马灯需要用蜡烛，所以教师在课堂上要特别强调安全的注意事项，鼓励学生选择有阻燃性能的材料并注意用火安全。
3.3.4 方案的构思与实现
为了能够按时完成项目的要求，小组学生之间必须充分发挥团队精神，对花灯主体结构、样式、旋转部分的结构以及各部件之间的有效连接和安全注意事项等问题展开设计分析和试验测试，对结构方面的知识点进一步巩固加深。另外，此项目是一个简单的控制系统模型，工程中较难理解的流程、系统和控制等的概念原理在学生方案呈现的过程中也不断地进行着实践。
3.3.5 最终成果展示和评价
项目作品完成后，学生在主观感情上都迫切地想了解其他小组的完成情况和本组的作品好坏，顺应学生的需求，便于学生之间的学习互助，可以进行展示和评价，并组织每个小组推荐一名成员对本组的作品以及设计方
案进行讲解，然后学生们根据事先制定好的评价表对照本组和其他小组的作品分别进行打分。获得分数并不是我们最终的目的，我们的最终目的是通过各小组的评价表，了解在制作中本小组有哪些不足和其它小组的优点，并在评价交流中巩固对知识的理解。
经历了这样的项目教学实践后，教师可以有效地将通用技术教材《技术与设计2》中的相关知识与学生的其他学科知识整合在一起，在STEM理念的指导下，取得了不错的教学效果。学生对知识的认识更加清晰明了，在实践运用中不断巩固加深对知识的理解，并主动内化为自身的知识储备；同时，学生动手操作能力也相应得到了锻炼。因此，STEM教育理念下的项目教学实践是对通用技术学科教学的开展，是一个不错的新尝试。
摘 要：本文以STEM教育理论为指导，结合通用技术项目教学中出现的问题，对项目实践执行过程进行探索，旨在提高学生学习参与度，强调学科之间的相互融合，在实现本学科教学目标的同时培养学生解决实际问题的能力和团队协作意识。
关键词：通用技术；STEM教育；项目教学；教学案例
进入21世纪，科学技术的发展已经成为推动社会发展的助推力，发达国家很早就开始注重技术领域的普及教育问题，我国也紧随时代的需求在高中的课程结构中开设了通用技术课程。这个学科诞生至今十余年时间，一线的教师和教育学者都在不断地探索适合国情的教学模式。随着STEM教育理念在我国的不断渗入，STEM教育对人才培养的目的与通用技术的教学目标不谋而合，笔者借鉴STEM教育理念，对通用技术项目教学进行初步的探索与实践。
1 STEM教育概述
“STEM”是科学、技术、工程和数学四门学科的英文名称简称。STEM教育起源于美国的高等教育领域，并不断向中小学教育延伸。它的最早初衷是为了解决美国创新人才的短缺问题，将各学科知识有机整合在一起，从而使学生的创新精神和实践能力得到更好地开发和提升。近年来，STEM教育在中国也是蓬勃的发展，它要求以整合的方式使学科知识相互联系，培养学生在面对真实世界问题时能够灵活地选择知识并应用。在近年的教育研究中， STEM 教育逐渐显现出几个新的核心特征，比如体验性、情境性、协作性等等 [1 ] 。STEM教育不是將重点放在某个特定学科的教育上，而是通过科学、技术、工程或数学等多学科相互关联知识解决实际生活中有一定挑战性、趣味性并贴近学习者生活的问题，强调学习过程的体验感，关注学习者之间的协作精神。
2 STEM教育对通用技术项目教学的启发
研究者根据调研统计，在世界范围内社会分工中实际从事技术与工程方面的人数比例远高于从事科学和数学工作的人数，所以STEM教育侧重关注技术与工程的教育。但是在我国中学课程体系中，科学和数学的教育占比重很高，而技术和工程的教育占比重非常低，不被人们看好。这一反差的教育现象提示我们在重视STEM教育的过程中，应该注重增强技术教育与工程教育的比重，探索一条适合我国的STEM教育路线。
当前有关技术与工程的教育主要是通过技术课程来实现。通用技术课程是我国中学课程体系中为数不多的技术课程之一。该课程的教学目标是提高学生的技术素养，注重多学科知识的综合，运用设计思想解决实际问题。通用技术分为必修和选修模块。必修模块关注的是技术设计的原理与方法，主要是对设计过程的学习，结合结构、流程、系统和控制等基本理论的理解和运用，来解决生活中的实际问题。选修模块主要是培养学生在现实生活中不同领域技术方法的选择和使用。从上述中不难看出，通用技术课程的目标与STEM教育的目标有许多相似之处，例如问题的提出，信息的搜集和整理，技术的实现过程，都是技术与工程教育实现的有效手段。
2.1 通用技术项目教学实践的含义
从国外的STEM教育来看，STEM的实践被大多数学生所接受，特别是在实际动手操作方面，被认为是有趣的和值得投入精力的。校园中基于问题探究的教育教学环境，有利于STEM教育的开展，由此学生学习的主动性、协同能力和人际交互能力相对更好，这也是多数学校整合STEM理念比较典型的做法 [2 ]。STEM教育的体验性特征对于指导通用技术教学有着积极作用，它鼓励学生在实践的过程中参与、体验并获得知识。这一类知识的获得往往蕴含在某个项目问题解决过程中，对于某个项目问题的研究，任务驱动性强，可以打破学科体系使学生主动参与，通过项目的实践教学巩固知识点，适合于当前通用技术的教学 [3 ]。
2.2 通用技术教学实践存在的问题
2.2.1 只关注作品的制作而忽略理论的系统学习
不少教师在项目实践的过程中把课程重点放在作品的制作上，在较难知识点出现时教师直接布置与知识点相关的动手实践任务，要求学生在规定的时间上交作品，就算是一个项目教学的完结。对于整个过程中理论知识的渗入，学生对这些理论知识的运用情况并未深入了解，作品完成之后，作品本身确实可以给学生带来了一定程度的成就感，但是究其课程内的收获或者作品背后承载的知识点，学生往往容易遗忘，回忆这门课程感觉就是一门制作课程，这与通用技术课程的教学目标是背道而驰的。
2.2.2 评价的方式单一
一个作品的完成并不是整个项目教学的终结，还有一个必不可少的评价环节。在实践教学中，不少老师对于评价这个环节重视度不够，评价主要靠教师主观的判断。如果教师对学生们的整个设计过程不了解，相似的两个作品，给出的评价差不多，但是事实上学生付出的努力程度可能是有差别的。另外，STEM教育理念侧重对学生实际解决问题的能力培养和提高，单一的教师评价和结果评价是很难服务于教学，评价的过程应该改变传统单一的方式，强调多元评价主体和角度，比如学生自评、互评和教师评价相结合，过程性评价与总结性评价相结合的评价方式。评价方式的单一会挫伤学生的积极性。
3 通用技术项目教学执行案例
基于上述理论实践的指导和存在问题的研究，笔者选择“手提式旋转花灯”作为项目载体，简要介绍通用技术项目教学实践的设计执行过程。
3.1 教学分析及项目的选择
此项目涉及的知识点较多，既可以加深学生对《技术与设计1》中设计一般过程的了解和运用，又承载《技术与设计2》中抽象的工程类知识，正符合STEM教育理念中对学生多维度思想的培养，并且具有一定的挑战性和趣味性，符合学生的认知水平，在实践中较容易探究出不同的解决方案，让学生充分体验设计的成功和喜悦，更贴近学生的生活，并且材料收集和加工处理难度相对较低，不需要专门的设备支持，可以方便地在普通教室进行项目实践，更有利于项目的开展和实施。教学可以安排在《技术与设计2》第一章第三节《简单结构的设计》中进行，并打破后续章节的顺序，将后续知识点融入此项目中。
3.2 学习任务要求
在项目教学的开始，教师首先要表达明确的项目要求，并且让学生知晓整个项目的要求、各阶段小任务完成时限。四到五名学生为一项目小组，手提式旋转花灯的设计要求为：花灯主体框架材料、点亮方式及旋转控制方式自行选择，长宽不小于120mm，高度不小于150mm，可旋转，成本不高于20元。
3.3 教学实施过程
3.3.1 学习支架搭建
在整个项目中，教师不仅仅是一个旁观者，应该保持对各个环节的控制，管理和帮助。由于此项目时间周期较长，涉及的知识点众多，学生在小组学习中易出现学习行为和学习目标的偏离，因此教师要在各个阶段时限内严格把控，设定每个阶段的小目标，及时通过各种方式了解所有小组学生的学习情况，对于学生出现的不同问题给予适当地反馈和帮助，在每个阶段给出相应的评价标准并加以指导学生的学习。对于评价标准，教师可以引导学生共同参与制定，而不是教师直接给出。师生共同的制定下，评价的标准可以更符合学生的能力水平，学生也更容易接受并按照此標准执行来约束自己的行为和检验自己的收获。在每个阶段结束时，可以安排学生进行小结汇报，也就是过程性评价。例如在方案实现的中期，可以小组派代表给全体学生汇报本阶段小组的进展和成果，任务分配的情况，制作的流程，遇到了哪些问题等等，学生在此过程中可以了解其他小组的学习情况，发挥学生之间的相互监督，相互鼓励的作用，教师也可以借此更全面掌握学生的学习情况，及时调整教学的进度。
3.3.2 原理模型引入
旋转的方式和结构是本项目的重点和难点。由于现在多数学生缺乏生活经验和实践能力，教师在项目初期为避免学生畏难情绪出现，教师可以通过传统跑马灯的模型展示引起学生兴趣，并引导学生仔细观察。这是一种较为简单的旋转控制方式，原理主要是通过依靠加热空气，造成气流，并以气流推动轮轴旋转。STEM教育强调的就是培养学生独立思考和解决问题的能力。因此在项目初期，教师必须采用引导、观察、分析、探究的教学形式，让学生通过观察模型结构以及旋转动力方式，回顾以往学习的物理知识原理，思考它是如何在此模型上应用，同时，将《结构与设计》章节的知识点融入其中。模型的展示不仅可以吸引学生的学习兴趣，而且对学生主动思考、积极探究有一定的意义。
3.3.3 搜集信息
在原理模型展示之后，教师应该提示学生花灯旋转的方式是多种多样的，可以利用思维导图进行引导，鼓励学生分工合作，尽可能全面的搜集相关信息。信息的来源可以是图书馆书面资料、网络信息或者是手工艺人的走访等等，所以该项工作适宜在课上讨论出信息搜集的要点，课后再完成要点具体内容的搜集工作。另外，由于传统跑马灯需要用蜡烛，所以教师在课堂上要特别强调安全的注意事项，鼓励学生选择有阻燃性能的材料并注意用火安全。
3.3.4 方案的构思与实现
为了能够按时完成项目的要求，小组学生之间必须充分发挥团队精神，对花灯主体结构、样式、旋转部分的结构以及各部件之间的有效连接和安全注意事项等问题展开设计分析和试验测试，对结构方面的知识点进一步巩固加深。另外，此项目是一个简单的控制系统模型，工程中较难理解的流程、系统和控制等的概念原理在学生方案呈现的过程中也不断地进行着实践。
3.3.5 最终成果展示和评价
项目作品完成后，学生在主观感情上都迫切地想了解其他小组的完成情况和本组的作品好坏，顺应学生的需求，便于学生之间的学习互助，可以进行展示和评价，并组织每个小组推荐一名成员对本组的作品以及设计方
案进行讲解，然后学生们根据事先制定好的评价表对照本组和其他小组的作品分别进行打分。获得分数并不是我们最终的目的，我们的最终目的是通过各小组的评价表，了解在制作中本小组有哪些不足和其它小组的优点，并在评价交流中巩固对知识的理解。
经历了这样的项目教学实践后，教师可以有效地将通用技术教材《技术与设计2》中的相关知识与学生的其他学科知识整合在一起，在STEM理念的指导下，取得了不错的教学效果。学生对知识的认识更加清晰明了，在实践运用中不断巩固加深对知识的理解，并主动内化为自身的知识储备；同时，学生动手操作能力也相应得到了锻炼。因此，STEM教育理念下的项目教学实践是对通用技术学科教学的开展，是一个不错的新尝试。
