技術(shù)素養(yǎng)導(dǎo)向的“設(shè)計與智造”教學(xué)策略

技術(shù)素養(yǎng)導(dǎo)向的“設(shè)計與智造”教學(xué)策略“三維設(shè)計與智造”課程的教學(xué)主要采用項目化學(xué)習(xí)，強調(diào)“做中學(xué)、學(xué)中做”的學(xué)習(xí)理念，引領(lǐng)學(xué)生在“設(shè)計與智造”的項目實踐過程中學(xué)會“設(shè)計與智造”。課程的教學(xué)策略主要是項目內(nèi)容的情境化和整體性、學(xué)習(xí)活動的實踐性和自主性、學(xué)習(xí)思維的可視化和深度化、學(xué)習(xí)評價的過程性和伴隨性。通過教與學(xué)方式的統(tǒng)整與變革，引導(dǎo)學(xué)生實現(xiàn)技術(shù)知識與實踐技能的遷移、思維水平和技術(shù)素養(yǎng)的提高?！耥椖績?nèi)容的情境化和整體性，有助于建構(gòu)系統(tǒng)的知識技能結(jié)構(gòu)項目學(xué)習(xí)是一種系統(tǒng)化的教學(xué)方法，通過一個基于真實情境的較復(fù)雜的問題或任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生進行問題解決、產(chǎn)品設(shè)計或調(diào)研活動等，最終以問題解決方案、作品、產(chǎn)品等形式提交成果?！叭S設(shè)計與智造”課程中的項目主要基于學(xué)生生活經(jīng)驗，首先通過七巧板、魯班鎖、骰子、花瓶、手機支架等小型設(shè)計項目，讓學(xué)生逐步了解三維設(shè)計軟件的功能，學(xué)會基本的建模操作和設(shè)計思維方法。然后通過臺燈設(shè)計（半開放）和文創(chuàng)產(chǎn)品設(shè)計（全開放）這兩個大項目，與通用技術(shù)必修課融合，讓學(xué)生充當(dāng)設(shè)計師、工程師等角色，體驗產(chǎn)品設(shè)計的全過程，通過解決各種實際問題，整合所學(xué)的技術(shù)知識與技能，綜合運用設(shè)計思維、工程思維和計算思維等方法，設(shè)計出產(chǎn)品模型，進而提交物化產(chǎn)品。知識和技能具有情境性，只有與真實的情境聯(lián)系起來才容易被學(xué)生理解和運用，學(xué)習(xí)才會真正地發(fā)生。真實的情境將抽象的知識、技能與形象的應(yīng)用場景聯(lián)系起來，將枯燥的課本理論與生動的實踐運用聯(lián)系起來，使學(xué)生直觀感受到知識、技能的豐富內(nèi)涵和價值意義，是知識技能通往核心素養(yǎng)的重要途徑。七巧板是學(xué)生熟悉的創(chuàng)意玩具。在三維建模軟件中設(shè)計和拼接七巧板，需要用到實體分割、草圖拉伸、實體上色和移動等操作。作為建模入門的小項目，七巧板可以拼接成各種動物、人物和建筑圖形，使學(xué)生對實體移動操作樂此不疲，而且他們會根據(jù)拼接移動的場景靈活地選擇點到點移動、動態(tài)移動這兩種方式，熟練地掌握最基本的建模操作，為后續(xù)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)?！駥W(xué)習(xí)活動的實踐性和自主性，有助于形成良好的自主學(xué)習(xí)品質(zhì)素養(yǎng)導(dǎo)向的技術(shù)課程強調(diào)實踐學(xué)習(xí)，設(shè)計與智造的項目學(xué)習(xí)強調(diào)做中學(xué)、學(xué)中做，強調(diào)手腦并用、知行合一，是典型的實踐學(xué)習(xí)。在項目活動的過程中，學(xué)生是實踐學(xué)習(xí)的主體，會遭遇各種問題和挑戰(zhàn)。他們要用眼觀察、用手操作、用嘴交流、用耳傾聽、用腦思考，鍛煉自己的觀察、動手、表達(dá)、思維等能力，全身心地感受完整的項目過程，內(nèi)化知識與技能，理解技術(shù)的本質(zhì)與價值，從而實現(xiàn)技術(shù)素養(yǎng)的提升。例如，魯班鎖是一種益智玩具，與中國古代建筑中的榫卯結(jié)構(gòu)頗有淵源。這個項目的開篇環(huán)節(jié)就是玩轉(zhuǎn)魯班鎖，讓學(xué)生領(lǐng)會其中蘊含的設(shè)計智慧、嚙合技巧和關(guān)鍵工藝。建模環(huán)節(jié)中的重難點——DE面偏移、圓角造型就是為了解決鎖棒之間的嚙合問題。在學(xué)生遭遇問題時，教師的適時點撥和微課演示，正好讓學(xué)生有的放矢、學(xué)以致用。這正體現(xiàn)了設(shè)計的功能性和技術(shù)的價值性，對學(xué)生技術(shù)意識、設(shè)計思維和物化能力等都有啟發(fā)和提升。以實踐為主的設(shè)計與智造項目學(xué)習(xí)需要網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的支持。其一，實踐學(xué)習(xí)的特點決定了學(xué)生的進度無法整齊劃一。因此，教師借助網(wǎng)絡(luò)課堂提供項目學(xué)案、微課等多媒體學(xué)習(xí)資源，對支持學(xué)生的數(shù)字化學(xué)習(xí)具有重要作用。其二，網(wǎng)絡(luò)課堂組建了線上的學(xué)習(xí)共同體，有助于學(xué)生的作品交流，也營造了競爭與合作的學(xué)習(xí)氛圍。其三，網(wǎng)絡(luò)課堂的積分制、創(chuàng)意值能夠滿足學(xué)生的表現(xiàn)欲和成就感，有助于培養(yǎng)學(xué)習(xí)的自主性，也為教師提供過程性評價依據(jù)?！叭S設(shè)計與智造”課程采用3Done學(xué)習(xí)社區(qū)提供的學(xué)校SIM云平臺，能全方位滿足學(xué)校在課程資源管理、班級學(xué)生管理、作業(yè)作品管理、比賽活動組織等方面的需求，使用效果良好。素養(yǎng)導(dǎo)向的技術(shù)課程強調(diào)自主學(xué)習(xí)，設(shè)計與智造的項目學(xué)習(xí)成效主要取決于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)品質(zhì)，如學(xué)習(xí)的主動性、獨立性、專注度、自制力和責(zé)任心等。自主學(xué)習(xí)是一種元認(rèn)知監(jiān)控的學(xué)習(xí)，主要體現(xiàn)在學(xué)生的自我規(guī)劃、自我調(diào)整、自我評價和自我管理上。在教學(xué)中，教師要對學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能給予充分的信任，對學(xué)生學(xué)習(xí)的獨立性給予足夠的尊重，把學(xué)習(xí)的主動權(quán)和責(zé)任權(quán)還給學(xué)生，堅持以學(xué)論教、因?qū)W定教，實現(xiàn)“少教多學(xué)”和“教是為了不教”。因此，設(shè)計與智造的項目為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)提供一定的選擇性和開放度，使學(xué)習(xí)更有意義，學(xué)生更有責(zé)任。在項目學(xué)習(xí)中，技術(shù)領(lǐng)域的核心概念、主干知識和關(guān)鍵技能是確定不移的，而產(chǎn)品的外觀、材料和工藝等因素則是可以由學(xué)生自主決定的，臺燈項目就是如此。例如，在花瓶設(shè)計項目中，教師通過微課講解了實體組合、旋轉(zhuǎn)造型、放樣造型、掃掠與變形等主要造型方法，最終學(xué)生提交的作品只要能靈活運用這些方法，設(shè)計出不同于樣例的花瓶造型，就證明其掌握了技術(shù)要領(lǐng)，完成了項目作品。學(xué)生一旦被賦予了一定的選擇權(quán)和自由度，就更容易發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的意義，體驗創(chuàng)造的樂趣，形成較強的自我學(xué)習(xí)效能感，具備良好的自主學(xué)習(xí)品質(zhì)。又如，校園文創(chuàng)產(chǎn)品設(shè)計是個全開放的項目，從主題、設(shè)計軟件，到材料、工藝都是開放的。學(xué)生們設(shè)計了回形針、手賬本、手機殼、校慶徽章、收納盒等多種作品，用到了平面及三維設(shè)計、激光切割等軟件，材料有3D打印的PLA塑料、激光切割的椴木板、亞克力板等。教師只是在課上提到了激光切割軟件，提供了兩節(jié)微課，學(xué)生就能舉一反三，創(chuàng)意無限，令人驚喜。●學(xué)習(xí)思維的可視化和深度化，有助于培養(yǎng)良好的技術(shù)創(chuàng)新思維設(shè)計與智造是一種從理論到實踐、從思維到行為的實踐學(xué)習(xí)活動過程（如圖2）。技術(shù)素養(yǎng)導(dǎo)向的設(shè)計與智造項目關(guān)鍵是培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計思維、工程思維和計算思維能力。設(shè)計思維是一種以人為本的產(chǎn)品設(shè)計態(tài)度與方法，具有普遍適用性和跨學(xué)科跨領(lǐng)域的特點，是一種可以發(fā)現(xiàn)問題解決方案并以多種方式激發(fā)創(chuàng)新思維的途徑。國際上普遍認(rèn)同的設(shè)計思維包括同理心、需求定義、方案構(gòu)思、快速原型和測試迭代這五個階段。工程思維是以系統(tǒng)分析和比較權(quán)衡為核心的一種籌劃性思維，在產(chǎn)品的方案構(gòu)思及權(quán)衡時都要用到。計算思維是個體運用計算機科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，在形成問題解決方案的過程中產(chǎn)生的一系列思維活動。在面對復(fù)雜的問題情境，對其進行抽象、分解和建模的過程中，我們都在運用計算思維。這三種思維方式的綜合運用有利于打造良好的技術(shù)創(chuàng)新思維，有利于提升學(xué)生技術(shù)創(chuàng)新素養(yǎng)。素養(yǎng)導(dǎo)向的項目教學(xué)要注重思維的可視化。思維可視化是指運用一系列圖表技術(shù)把本來不可視的思維（思考方法和思考路徑）呈現(xiàn)出來，使其清晰可見的過程。被可視化的“思維”更有利于理解和記憶，可以有效提高信息加工及知識傳遞的效能。在項目教學(xué)中，筆者使用思維導(dǎo)圖、概念圖整理知識體系，采用同理心地圖分析用戶、發(fā)現(xiàn)問題，使用九宮格法、SCAMPER法發(fā)散思維、集思廣益，通過用戶畫像、KANO模型進行方案的比較權(quán)衡，運用草圖繪制、三維軟件、物理模型給出快速原型……為學(xué)生的設(shè)計與智造活動提供了多種學(xué)習(xí)腳手架和可視化工具，有效地幫助學(xué)生完成項目挑戰(zhàn)。素養(yǎng)導(dǎo)向的項目教學(xué)要注重思維的深度化，即促進學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，提升學(xué)生的思維水平。事實上，項目活動的真實情境和復(fù)雜問題正是促使學(xué)生多角度、多層次分析問題、深入思考的源動力。項目內(nèi)容的整體性又能使學(xué)生把握學(xué)科核心概念和主干知識，理解學(xué)科特有的思維方式及其價值內(nèi)涵，建構(gòu)較完整、開放而有深度的知識體系。例如，在創(chuàng)意臺燈項目中有兩條學(xué)習(xí)線路。明線是學(xué)習(xí)活動，以臺燈為載體，學(xué)生運用設(shè)計思維、工程思維等方法進行產(chǎn)品設(shè)計，體驗了產(chǎn)品設(shè)計的一般過程，學(xué)會了電子電路的焊接，實現(xiàn)了臺燈主要部件的設(shè)計與裝配。暗線是思維過程，學(xué)生在項目實踐中了解了結(jié)構(gòu)、流程和系統(tǒng)等通用技術(shù)核心概念和基本原理，形成了技術(shù)價值、系統(tǒng)思想、設(shè)計創(chuàng)新等觀念，初步具備了工程建模、權(quán)衡決策、改進優(yōu)化等技術(shù)思想和方法，培養(yǎng)了創(chuàng)造性思維和批判性思維等思維品質(zhì)?！駥W(xué)習(xí)評價的過程性和伴隨性，有助于教學(xué)相長與質(zhì)量提升綜上所述，學(xué)科活動是技術(shù)素養(yǎng)形成的主要路