STEM理念融入高中通用技术课程的实践与探索
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作者:许建明
[摘 要]高中通用技术课程具有实践性强、综合度高、兼顾工程与系统思想的特点，是发展STEM教育的良好平台。可参考STEM教育的6E模型，将其运用于通用技术课程的教学设计，结合科学探究思维和工程设计实践，引导学生运用跨学科知识解决实际问题，发展学科核心素养。
[关键词]STEM;通用技术;融合;高中;核心素养
近年来，以跨学科整合为核心，通过问题学习、项目学习以及工程设计等方式[1]提升学生综合素养的STEM教育模式备受中小学校青睐。 在STEM教育本土化进程中，开发STEM课程是落实STEM教育、培养学生跨学科素养的关键。高中新课程改革中新增的通用技术课程与STEM教育的体验性、设计性、综合性等观点不谋而合。在此，将探寻基于STEM教育的通用技术课程教学设计模式。
一、STEM教育与高中通用技术课程融合
的可行性
1.STEM教育本土化应顺应新课改的发展趋势
高中新课程改革的方向提出：从必修到选修，提供基于个性的教育;从书本到实践，提供基于生活的教育;从分科到综合，提供基于项目的教育;从边缘到核心，强化体育和艺术教育[2]。为此，我国的STEM教育应根植于基础教育课程，在现有模式上，改进教学形式，丰富课程内容，革新教育理念，顺应新课程改革的发展趋势，助力实现我国中长期教育改革的发展目标，实现素质教育。
2.通用技术是融合STEM教育的良好载体
高中通用技术课程是一门以提高学生技术素养为主旨，以设计学习、操作学习为主要特征的普通高中学生必修的课程[3]。它强调各学科、各领域知识的联系和综合运用，具有高度的综合性;通过工程化思想进行产品的设计、制作与评价，是对学科体系的超越;它还包含道德、环保、艺术等因素，体现出一定的人文特征。而STEM教育强调跨学科整合，注重实践过程与解决实际问题的能力，旨在培养学生的思维、探究、协作、设计能力。由此可见，二者有很多相通之处。以通用技术课程为载体发展本土STEM教育，有利于开展基于问题或项目的教学，培养学生利用知识解决实际问题的能力，为构建满足学生多样化发展需求的通用技术课程体系指明了方向。
二、STEM教育的6E模式
2014年，美国国际技术与工程教育学会（ITEEA）提出的6E模型是近年來备受推崇的课程设计模式[4]。该模式结合了“科学探究”思维和“工程设计”实践，让学生在“需要知道”和“需要做”的螺旋上升过程中感知和洞察真实情景中的问题，利用跨学科的知识解决实际问题，是落实STEM教育整合性理念的有效课程设计模式（见图1）。
三、应用6E模型的高中通用技术课程案例分析
1.教学设计分析
本案例以苏教版《电子控制技术》第三章“电子控制系统的信号处理”为基础，以具有一定挑战性和趣味性的“简易电子密码锁设计”为项目载体，符合高二学生的认知水平。学生在已有知识技能的基础上可以探究出不同设计方案，这对于增强学生学习的信心、培养其项目设计管理能力具有一定的促进作用。同时，此项目涉及知识点较多，既有逻辑电路的理解和运用，又包含了继电器、Multisim电路仿真、开环电子控制系统设计等，在项目实施过程中可以打破章节顺序，把不同章节的知识融入项目，以实现“做中学”。
2.融合教学目标
在确定项目教学目标时，要综合考虑教材给出的单元目标、学科核心素养、STEM教育理念，在知识、技能、情感方面进行融合。表1是以通用技术学科素养[3]为指标，根据上述方法确定的整个项目的学习目标。
3.优化教学过程
教学过程实质上是教和学相结合与统一的活动[7]，它是一条主线，将课程资源、项目载体、教学策略等“串”起来，最终达成教学目标。为此，“简易电子密码锁设计”项目可分为8个课时实施。教师首先要创设真实问题情境，激发学生的兴趣与动机，引导他们通过合作学习、数学计算、系统分析、技术知识和技能的综合运用，设计工程方案并制作模型。接着，将任务难度升级，学生通过知识和技能的迁移，深化对工程设计的理解。最后师生对项目过程和模型作品进行评价，对出现的问题进行反思，这一过程将锻炼学生自我分析与评价的能力。图2列出了本项目涉及的STEM学科知识地图，表2是依据6E模型设计的教学过程。
总之，在融入STEM教育理念的通用技术教学中，需要打破教材框架对知识进行重组，坚持因地制宜、自主开发的原则设计项目。当然这也对教师的专业能力与跨学科整合理念提出了要求，促使他们通过自主学习和相关培训不断提升自己的能力。此外，课前结合学习性评价[8]与通用技术课程的特点设计项目评价模式，对于监控、指导和促进高效学习亦有重要影响。
参考文献
[1]傅骞，刘鹏飞.从验证到创造——中小学STEM教育应用模式研究[J].中国电化教育，2016（4）：71-78.
[2]张志勇.普通高中课程教学改革新方向[EB/OL].https：//wenku.baidu.com/view/e9ca0c3b 7f21af45b307e87101f69e314332fab1.html.
[3]中华人民共和国教育部.普通高中通用技术课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.
[4]谢丽，李春密.物理课程融入STEM教育理念的研究与实践[J].物理教师，2017（4）：3-4.
[5]顾建军.设计与技术1[M].江苏：江苏教育出版社，2009.
[6]秦换鱼.STEM教育与高中通用技术课程的融合研究[J].中国现代教育装备，2019（10）：66-69.
[7]李秉德.教学论[M].北京：人民教育出版社，1991.
[8]沈艺，郭琪琦，张海银.STEM课程的评价领域及学习性评价策略[J].中小学教师培训，2019（4）：46-50.
（责任编辑 郭向和）
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