指向核心素养的技术跨学科融合教学策略

指向核心素养的通用技术跨学科融合教学策略——以“自制学具一一立体几何模型”项目教学为例摘要随着国家创新人才驱动战略的启动，STEM教育愈发呈现出蓬勃发展之势STEM教育的核心特征是跨学科融合，宗旨是培养具有全面科学素养和创新探究能力的人才普通高中通用技术课程，以提高学生的学科核心素养为主旨，以设计学习、操作学习为主要特征，倡导基于大过程、大概念、大综合进行直面真实情境和任务的项目学习可见，二者在教学方式和教学理念上均有诸多相似之处该文在进行跨学科整合的教学实践中,提出了指向学科核心素养的通用技术跨学科融合教学设计模型,并以“自制学具一一立体几何模型”为案例开展教学实践，旨在充分运用跨学科融合的教学方式，更好地促进学生核心素养的养成，为通用技术的创新教学变革提供新思路关键词跨学科学习，核心素养，通用技术，STEM教育

一、引言普通高中通用技术课程，是一门立足实践、注重创造、体现科技与人文相统一的课程，对落实立德树人根本任务、实施国家创新驱动发展战略有重要作用⑴通用技术新课程标准中凝练的五大核心素养，成为了引领技术课程改革和育人模式变革的指南针，为通用技术的教学指明了方向，然而在实际的教学过程中,

（3）设计方案，比较筛选本环节是根据上述设计分析和方案构思，引导学生展开思维碰撞，提出解决问题的多个方案，通过草图绘制将大脑中的构思转换为可视的设计方案，在组内互相分享交流，通过小组讨论、分析选定最佳方案

3.技术制作各组根据制订的方案，结合选定的材料和连接方式，选用恰当工具分工合作完成作品教师引导根据各组具体情况给予指导和建议，如选择木材制作的小组，要引导他们注意合理规划材料、精确测量尺寸，及安全操作木工工具选择3D打印的小组，要让学生用己学的123DDesign软件进行各部件的三维建模，然后用3D打印机打印出连接杆、连接角、连接环等部件，最后组装成完整的作品

4.测试优化本环节旨在检验作品是否达到了设计要求教师组织学生根据设计要求进行技术测试，针对测试中存在的问题，从结构、材料、外观等方面入手提出优化方案，反复改进完善作品

5.评价创新本环节旨在引导学生进行作品展示交流和评价首先，组织学生展示完成的作品，分享设计及制作过程中的困难与收获，这些真实的交流，让学生们真切地感受到设计的魅力、创新的魅力，让学生潜移默化地养成不怕困难、勇于探索、善于动脑的优良品质其次，组织学生开展自评、互评，利用评价量表对设计过程和设计成果进行评价，具体评价指标包括学生的团队合作能力、实践创新能力、知识运用能力、图样表达能力等在交流与总结、评价与反思的过程中，逐渐强化学生的问题解决意识、创新实践意识，引导学生由简单的“动手做”走向有目标、有创意的“动脑做”

三、结束语培养学生核心素养是落实立德树人根本任务的一项重要举措,也是适应世界教育改革发展趋势、提升我国教育国际竞争力的迫切需要核心素养的发展需要借助一定的载体，而跨学科学习作为一种着眼于培养复合型创新型人才的全新教育范式，给发展通用技术学科核心素养创造了条件O本文从通用技术学科性质出发,结合实践经验，提出了跨学科融合的教学设计模型，以期更好地促进学科核心素养的达成，为通用技术跨学科融合提供了参考但如何准确把握核心素养和跨学科学习的内涵，还需要在实践中去不断探索和总结教师往往习惯于传统的教学方式，而忽略或者不习惯于核心素养的达成，如何让核心素养在课堂中真正落地，是技术教师们面临的共同难题，亟需教师们在教学策略、学习方式、教学评价等方面进行改革与创新⑵2016年教育部《教育信息化“十三五”规划》文件指出，有条件的地区和学校要积极探索信息技术在众创空间、跨学科学习（STEAM教育）、创客教育等新的教育模式中的应用⑶STEM教育因而越来越受到人们的关注STEM教育的核心特征是跨学科融合？跨学科融合旨在模糊学科界限，提高学科间的联系度，并以问题解决或项目学习的形式，将其运用到真实的问题情境中,旨培养学生问题解决能力、创新应用能力，促进高阶思维能力发展，这为高中生发展核心素养提供了前提与保障⑸基于此，本文将跨学科教育理念运用于通用技术核心素养的培养中，构建了指向学科核心素养的通用技术跨学科融合教学设计模型，并以“自制学具一一立体几何模型”为案例开展教学实践，旨在充分运用跨学科融合的教学方式，更好地促进学生核心素养的形成，为通用技术的创新教学变革提供新思路

二、指向核心素养的通用技术跨学科融合教学设计模型本文结合跨学科学习的五个要点⑹，经过反复实践运用、不断总结提炼，构建了“一核，二基，五环”从“目标一方式一流程”三个维度构建了的通用技术跨学科融合教学模型如图1所示“一核”是目标以培养核心素养为教学目标通用技术的课堂教学要始终围绕核心素养这一目标进行设计“二基”是方式即采用以教师为主导，学生为主体的教学方式，将学生作为活动过程的主体，在学习方式、时间管理、进度把控的选择等方面给学生更多自由发挥的空间将教师作为活动过程的引导者，但并不是给出项目主题后便完全放任不管，而是适当参与引导第一，教师需要向学生提出具体的、明确的问题及任务，以便学生沿着清晰的思路和流程解决问题；第二，教师要在探究、实践的过程中给予一定指导，当学生遇到困难时要提示学生进行新旧知识联接、学科知识联接，以便免学生陷入困难后产生畏难情绪导致无法完成活动任务；第三，教师要在课堂中对学生的课堂氛围、合作学习方式等方面进行有意识的引导,以免学生偏离了学习轨迹；第四，在学生完成活动全过程后，应引导学生进行作品的展示交流和评价反思，从而强化知识建构、优化问题解决思路“五环”是流程具体包含“问题情境一制订方案一技术制作一测试优化一评价创新”五个闭合的环节“问题情境”主要是基于学生的生活经验和技术学科的基本特点，设计真实情境带领学生明确要解决的问题，培养学生对技术问题的敏感性“制订方案”这一环节是引导学生将要解决的问题、任务分解成“问题串”，综合运用多学科知识进行设计分析和方案构思，并将大脑中的构思用草图表达出来，提高学生图样表达能力和创新设计能力“技术制作”是引导学生运用恰当的工艺将设计方案转化为原型或模型，积累一定的操作经验，提要学生物化能力“测试优化”这一环节是让学生组装、测试作品的效果，如果没有达到设计要求，则从功能、结构、材料等方面尝试不断优化设计方案，从而让学生感受方案物化过程中的复杂性，形成物化过程中严谨细致、精益求精的工作态度⑺“评价创新”是引导学生展示、交流优化后的作品，对学习过程和学习成果进行多维度的评价，在评价、反思中巩固知识的建构、培养批判性思维，提高学生反思总结能力

四、通用技术跨学科融合教学案例

（一）项目选定高一学生在学习立体几何这部分知识时，由于缺乏空间立体感，做题时往往感到很吃力，于是一些同学便选用了简单的材料,如一次性筷子、胶水等制作了简易的几何体，以便更好地理解学习内容，但学生们制作的几何模型结构较单一，且不能改变形状,无法较好地满足学习需求，因此实用性较差“自制学具一一数学几何模型”这一项目，是学生学习数学时遇到的问题，符合高中学生的学习需要和认知能力，能充分激发学生的学习兴趣，它整合了通用技术“设计的一般过程”、“材料性能与规划”及“结构及其设计”等章节内容，融入了历史、化学、物理、工程等学科知识学生通过亲历问题解决、活动体验、技术测试等过程，突破学科界限，建立起新旧知识的联接,并尝试将理论知识用于解决实际问题的实践活动中，感受知识的应用价值，发展学生对知识的整合、应用、物化和解决技术问题的能力，提高学生创新实践能力［6］

（二）跨学科知识运用将项目问题按照教学环节的流程设计了具体的学习活动（如表1所示），引导学生运用跨学科知识和方法来解决实际问题，在此过程中建构知识，形成素养教学学习活动落实的核心素养跨环节学科知识表1自制学具一一数学几何模型”的跨学科知识运用问题查阅资料了解数学几何模形成对技术问题的敏情境型的结构、材料、连接方式感性，树立技术意识等信息设计调查问卷了解同学们对数学几何模型的需求小组讨论，明确高一数学中学到的几何体种类，以及常考的几何体种类了解材料的种类，测试材料制订在设计方案的多因素分析性能，选择出合适的制作材方案中，逐步培养工程思维；料在大胆构思中初步培历史养学生的创新设计能了解常见的连接方式，对比其物理力；用途，选择出合适的连接方式化学在反复实践中提高图样表用草图表达方案构思，并比工程达能力较权衡确定最佳方案技术制作能拆卸重组成不同种在实践制作中初步培制作类的几何体原型养物化能力维设计3D打印测试在不断改进中感受问对照设计要求，测试作品效优化题解决的复杂性，提高果，不断优化设计方案工程物化能力评价学生制作PPT分享作品，开信培养具有批判性的工创新展自评、互评，交流反思息程思维技术

（三）教学辅助资源设计教师需提前准备教学资源，包括各种常见材料、连接件等探究试验的器材，电脑、3D打印机、木工工具设备等实践操作器材，提前设计好详细的活动过程记录表格，包括材料性能记录表、材料规划表、作品设计记录表、作品制作记录表、评价量表等这些详细的资源和过程性资料一方面可保障项目活动有序、高效地开展，另一方面有利于学生据此对整个学习过程进行复盘，从而不断总结、反思，使思维得到提升，素养逐渐形成

（四）教学活动过程设计

1.问题情境此环节是将真实的问题情境呈现给学生，引导他们发现并明确问题，确定设计项目在该案例中笔者以学生学习数学立体几何知识时遇到的困难入手，首先设置了真实的问题情境最近同学们进入了数学必修2第一章“空间集合体”的学习在学习的过程中，小林发现有的同学由于缺乏空间立体感，解题时往往无从下手由此，他产生了一个想法，为同学们设计一款可灵活多变的、可添加辅助线的立体几何模型在此真实情境中，提出问题一一设计制作可拆卸重组的数学几何模型其次，组织学生开展网上查阅资料的学习活动，初步了解数学几何模型的结构、材料、连接方式等信息，启发设计灵感再次，组织学生通过问卷调查收集信息，了解学生们对数学几何模型的需求

2.制订方案1阐明任务，明确要求在明确设计项目的基础上，教师提出具体的设计要求，引导学生带着清晰的任务进入学习活动2问题分解，方案构思该环节将学生要解决的问题分解为3个递进的问题串高一数学常考的几何体有哪些？如何选用合适材料？如何选用合适的连接方式？针对以上问题串设计3个小组活动，引导学生思考问题，并尝试运用跨学科知识逐个击破问题活动一小组讨论，明确高一数学中学到的几何体种类，以及常考的几何体种类，结合问卷调查统计出的学生对几何体的需求，进行初步的方案构思活动二本活动的任务是选择出合适的制作材料教师将该问题分解为3个问题串常见材料有哪些？不同材料的性能如何制作数学模型应选用哪种材料？具体活动流程是第一，通过联接已学的历史知识、查阅资料等方式了解材料的发展史，从而达到认识常见的材料的目的第二，教师提供各种试验材料及设备，包括各种木板、木条、钢丝、铁丝、铜丝、亚克力板、不锈钢板、铝合金板等常见材料，及承重平台、祛码、钢丝钳、硬度计等工具设备，引导学生观察、触摸，进行技术试验，直观感受常见材料的抗弯强度、抗拉强度、硬度、刚度等性能，将测得数据和结论填写指学案对应表格中第三，以前两个活动的结论为基础，综合材料的性能、成本、环保等因素，通过小组讨论，比较权衡，确定制作几何体的材料，将所用材料及原因填入学案上对应的表格中活动三本活动的任务是选择出合适的连接方式教师将该问题分解为3个问题串常见的连接方式有哪些？要实现可拆卸、可组装的效果应选用哪种连接方式？具体活动流程是第一，教师展示各种连接方式的实物、图片、视频，包括螺栓、螺母、#卯结连接、插接、钾接等，引导学生将各种连接方式按照是否可拆卸和是否能转动进行分类，并探究它们各自的用途，完成学案上对应内容的填写第二，根据已经选定的制作材料，及可拆卸、可重组的设计要求，综合比较比较权衡，确定插接为制作数学几何模型的最佳连接方式。