基于通用技术课程核心素养的STEAM项目教学的探索与实践
陈宏萍
摘要：steam教育的教学方式和理念，与高中通用技术学科核心素养的培养高度融合。STEAM教育对培养学生的技术素养有借鉴优势，本文主要探索STEAM项目教学，构建高中通用技术课程内容《结构与设计》部分的教学框架并进行应用探究。
关键词：通用技术 核心素养 STEAM教育 项目教学
一、STEAM教育与通用技术的关联
STEAM教育的多学科整合教学方式，把所学知识串联起来，通过迁移、应用、转化，最后以某种形式展现出来，可能是工程作品、画、模型等。在此过程中学生的创新意识、思维、发现问题和解决问题的能力等得到培养。而高中的通用技术以培养学生的核心素养为主旨，是立足实践、科技与人文统一的一门学科。学生在学习过程中，经历发现问题、解决问题的环节，通过实践性活动，综合运用各个学科知识，创新设计、表达想法到最后呈现作品。这个过程和STEAM教育的理念非常相似。
二、基于学科核心素养的STEAM项目确立
为了融合通用技术学科核心素养，更好地体现、落实“项目选择—项目设计—项目实施—项目归纳”这一过程，让学生成为课堂主体，合作探究、小组协作自主学习方式被广泛应用。考虑到方便取材、学生操作以及融合的章节数量，进行对比后确定了项目主题，以小项目《纸桥设计与承重》为主题探索苏教版必修二第一章《结构与设计》内容，以此开展教学实践，既实现知识的跨学科交叉融汇，又促进了学生核心素养的发展。项目主要分成以下三个部分进行。
阶段任务一：认识桥的结构
围绕问题：查阅古今中外典型桥梁，分析其结构，为了使其稳定和承重，进行了怎样的设计？应用了哪些原理？其受力情况如何？结构的稳固性应用在身边的哪些方面？请举例。
方式：小组合作，查阅、收集、整理、分享资料，讨论思考。
设计意图：①学生主动思考探索结构类型和受力情况，结构设计中科学原理的应用。②学生在收集过程中，了解结构稳固的重要性，在生活中運用。结构设计是技术与文化的融合，体现一定的时代特征和意义，感知为此设计者们所付出的努力。③在分享、思想碰撞的过程中，相互促进学习。
阶段任务二：合作探究试验
围绕问题：①探究影响结构稳定性的因素;
②探究影响结构强度的因素;
③比较不同形状的纸承受压力的大小;
④不同截面形状的纸柱构成的悬臂的强度。
方式：小组合作探究。
设计意图：学生在试验中控制变量应用，试验数据记录，多次试验尝试、试验过程问题和结果的分析等;培养学生科学严谨的态度、技术意识、工程思维等，考查学生的知识迁移能力。
阶段任务三：纸桥设计与最大承重测试
围绕问题：纸桥设计承重要求。
①小组内设计并制作一个纸制桥，尽量提高它的承重能力;
②制作过程中，只能用所提供数量的材料（A4纸和固体胶）进行，不可用其他物质代替;
③承重试验环节，每个小组同学到指定位置进行测试，并进行数据记录。
方式：小组合作、头脑风暴、思考研究。
设计意图：①学生在设计制作试验过程中，结合已有经验，结合构件间的连接方式、形状、桥面的支撑跨度等对强度的影响，进行创新设计，培养迁移能力;②通过实践探索发现，桥底支撑柱的形状、支撑面的大小及测试物摆放改变重心位置等因素影响结构的稳定性，随之影响整体的承重。让学生在试验中认识到细节影响结果，培养学生注重对细节的把握及保持严谨性。
在有限的课时内，通过项目实践，学生对结构的认识直观且感触深刻，对结构设计充满兴趣。在承重测试阶段，注重引导学生从结构思想的角度进行理性的分析、比较、权衡，不断在测试中发现问题并解决问题，完善方案。收集桥梁资料后分享，通过头脑风暴，在体验和分享中获得快乐和成就感。实施STEAM项目式教学，充分体现出对学生通用技术核心素养的培养，自主学习、合作探究体现得淋漓尽致。
三、以STEAM项目教学方式进行章节知识整合设计
以项目教学方式进行章节知识整合设计有助于学生将理论和实践结合起来。《结构与设计》中整个章节的内容可划分为三个部分：第一部分围绕结构的认识欣赏、结构的受力、类型，观察日常结构中感受影响稳固的因素;第二部分围绕结构的稳定性强度及影响因素;第三部分围绕纸桥结构的设计与承重测试，再次经历设计的一般过程。在进行项目教学时，围绕这三部分教学内容，设计相应环节，层层递进，学生在实践探索过程中，也融合了各个学科知识，上网查询和收集资料并分享，运用信息技术课上所学的文字图片的处理、统计分析等;对结构受力、稳固性探究进行分析时，从物理方面着手，迁移学习，并让物理老师给予指导，提高设计与试验的科学性;对古今中外桥梁欣赏，除从技术角度外，还从艺术审美角度、民俗角度进行剖析，欣赏各式各样的桥;还有运用数学工具进行尺寸的规划、技术图样的绘制、尺寸的标注等。环节设计、课程内容、多学科知识，相互融合，贯穿整个单元，引导学生以小组合作的方式调研、探究、反思，运用已学的知识和技能，探究未知领域，解决问题，充分体现了STEAM项目教学理念，学生在探索、解决问题的过程中，自然而然地学到知识、获取能力，同时培养了其科学、严谨、细致的工作态度。
四、在阶段任务中创新设计和物化能力的培养
实践是创新和物化的根本所在。在学生实践过程中，如不限定桥梁和桥墩的尺寸，桥面和桥墩的形状、尺寸以及之间的联系，给学生充分的空间去创新。如果没有前期的引导，那么对学生来说可能无从下手。当学生理解之前收集信息和试验测试中的优点和缺点后，他们就可以利用已有经验进行迁移。创新可以从模仿开始，学生从基础量变后质变，最终实现创新。从创新设计到物化过程，通过同伴互助，进行思想碰撞，亲历设计制作过程，结合学生自身能力，教师把控难度，以生成物品为前提，学生的成就感就会增强，提高了其在技术活动中探索的欲望，当然对学生的影响也是持久的。
五、做好项目教学的评价
评价即反思，要做好项目结束后的评价，促进学生对项目整个过程的再次认知和回忆，提高实践探索过程的有效性。具体评价见表1。
每个小组学生在项目评价过程中进行了深度反思，体会到设计、制作、试验的苦与乐;经历过设计和制作过程中出现的意外状况并积极应对处理;解决小组分工合理性的问题，感受理想和现实的落差，协调团队合作;在项目进行中处理好遇到的每个问题，这些都是自我学习进步的过程。其实这些解决问题的能力、经验又何尝不能迁移到生活、学习和未来工作中呢？
结语
基于通用技术核心素养培养下，STEAM项目教学方式真正实现学生为主体进行知识融合实践探索学习，使得其创新思维和实践能力都将得到锻炼，有助于全面发展。为了实现通用技术课程目标，STEAM项目教学亦将是笔者以后课堂教学探索的方向。
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