基于STEM理念的高中技術(shù)項(xiàng)目式教學(xué)研究

摘要：STEM理念來(lái)源于國(guó)外，是針對(duì)國(guó)際人才競(jìng)爭(zhēng)所提出并實(shí)施的一項(xiàng)國(guó)家教育策略。目前我國(guó)在各階段的教育教學(xué)中積極推廣這一理念。STEM理念的核心是多學(xué)科的交叉、融會(huì)貫通。該理念是各個(gè)學(xué)科的整合，并連接起各個(gè)學(xué)科交會(huì)的一個(gè)橋梁，而高中通用技術(shù)正是溝通各個(gè)學(xué)科的良好橋梁，是STEM理念實(shí)施并發(fā)展的一個(gè)良好的平臺(tái)。因此，將STEM理念融入高中通用技術(shù)課程中，對(duì)于全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)大有益處。關(guān)鍵詞：STEM理念；高中通用技術(shù)；項(xiàng)目式教學(xué)隨著新課程改革的提出，國(guó)家越來(lái)越重視對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)、核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，努力把學(xué)生培養(yǎng)成全面發(fā)展型人才。全面發(fā)展型人才，不僅需要掌握基礎(chǔ)理論知識(shí)，還需要具備一定技能，并能將各學(xué)科整合，將知識(shí)和技能融會(huì)貫通，從而可以解決生活中的實(shí)際問(wèn)題。而將STEM理念融入高中通用技術(shù)的教學(xué)正符合這一要求。因此，將STEM理念融入高中通用技術(shù)項(xiàng)目式教學(xué)中是可行又可靠的，值得教師推廣和思考。一、STEM理念包含的核心內(nèi)涵（一）STEM理念強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科整合STEM是科學(xué)（Science），技術(shù)（Technology），工程（Engineering），數(shù)學(xué)（Mathematics）四門學(xué)科英文首字母的縮寫(xiě)，是科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)教育的總稱。STEM教育的跨學(xué)科性，要求學(xué)生對(duì)科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)的知識(shí)與能力進(jìn)行綜合把握，培養(yǎng)出具有科學(xué)的眼光、嚴(yán)密的邏輯思維、創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、有效解決問(wèn)題的綜合性人才。在分科教學(xué)的當(dāng)下，基于STEM理念所開(kāi)展的教學(xué)，能夠讓學(xué)生深入進(jìn)行學(xué)習(xí)掌握，掌握解決問(wèn)題的多種思維和綜合能力，從而讓學(xué)生更加高效地直面和解決復(fù)雜多變的問(wèn)題。這種跨學(xué)科性的教育方式，滿足了學(xué)生對(duì)真實(shí)問(wèn)題的需要，也需要讓學(xué)生從多個(gè)視角來(lái)看待分析問(wèn)題，鍛煉學(xué)生的綜合思維，讓學(xué)生更好地適應(yīng)未來(lái)的成長(zhǎng)和發(fā)展。（二）STEM理念強(qiáng)調(diào)探究式學(xué)習(xí)探究式學(xué)習(xí)是STEM理念的核心特征之一，它強(qiáng)調(diào)通過(guò)主動(dòng)探索、實(shí)驗(yàn)和體驗(yàn)的過(guò)程來(lái)獲得知識(shí)。在高中通用技術(shù)項(xiàng)目式教學(xué)中，STEM理念鼓勵(lì)學(xué)生深入探究通用技術(shù)的本質(zhì)原理，挖掘其背后所蘊(yùn)含的科學(xué)知識(shí)。鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)動(dòng)手操作以及實(shí)際操作的方式，來(lái)理解抽象型的通用概念。并且要求學(xué)生在教師指引下通過(guò)提出問(wèn)題，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以及圍繞實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究的形式，得到最終的成果。這種學(xué)習(xí)方法不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神，還能夠讓學(xué)生學(xué)會(huì)如何系統(tǒng)地解決所遇到的問(wèn)題，為接下來(lái)的成長(zhǎng)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。（三）STEM理念強(qiáng)調(diào)創(chuàng)造力養(yǎng)成在STEM教育中，創(chuàng)造力的培養(yǎng)是其中的關(guān)鍵內(nèi)容。在高中通用技術(shù)項(xiàng)目式教學(xué)的過(guò)程當(dāng)中，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)造性思維和實(shí)踐操作能力的相互結(jié)合，在項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)以及設(shè)計(jì)下，教師能夠激發(fā)學(xué)生的想象力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。讓學(xué)生在解決一些通用的技術(shù)問(wèn)題時(shí)，通過(guò)現(xiàn)有的知識(shí)和技能，突破傳統(tǒng)方式的困境。從新穎的角度作為切入點(diǎn)，不斷地找到關(guān)鍵所在。并且在啟迪學(xué)生視野的情況下，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)到創(chuàng)新的重要性，為其提供創(chuàng)新的工具和環(huán)境。這種教學(xué)模式能夠讓學(xué)生在接下來(lái)的發(fā)展當(dāng)中更好地理解以及應(yīng)用通用技術(shù)[1]。二、高中通用技術(shù)項(xiàng)目式教學(xué)的特點(diǎn)（一）項(xiàng)目式教學(xué)注重以問(wèn)題解決為導(dǎo)向項(xiàng)目式教學(xué)強(qiáng)調(diào)以問(wèn)題解決為核心，要求學(xué)習(xí)活動(dòng)圍繞現(xiàn)實(shí)生活中的具體問(wèn)題展開(kāi)。在STEM理念下，高中通用技術(shù)的項(xiàng)目式教學(xué)特別注重培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題識(shí)別、分析和解決能力。學(xué)生需要主動(dòng)探索問(wèn)題的本質(zhì)，動(dòng)手實(shí)踐，集合科學(xué)、技術(shù)、工程和通用技術(shù)等多學(xué)科的知識(shí)來(lái)尋找最優(yōu)解決方案。教師的角色轉(zhuǎn)變?yōu)橹笇?dǎo)者和協(xié)助者，幫助學(xué)生建立問(wèn)題解決的框架，從而使學(xué)生能夠獨(dú)立思考，應(yīng)對(duì)未來(lái)社會(huì)和工作中遇到的各種挑戰(zhàn)。（二）項(xiàng)目式教學(xué)注重以實(shí)踐應(yīng)用為根本事實(shí)上對(duì)于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)而言，實(shí)踐應(yīng)用是項(xiàng)目學(xué)習(xí)的根本出發(fā)點(diǎn)，也是最終的落腳點(diǎn)。尤其是在STEM理念下，STEM教育強(qiáng)調(diào)知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用的緊密結(jié)合。借助項(xiàng)目式教學(xué)學(xué)生可以將理論知識(shí)具象化地展示出來(lái)，通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐來(lái)深化理解。這種教學(xué)方法，需要讓學(xué)生在真實(shí)或者是模擬的實(shí)踐當(dāng)中，通過(guò)探索設(shè)計(jì)實(shí)踐和測(cè)試來(lái)進(jìn)行完成，最終得到屬于自身獨(dú)一無(wú)二的結(jié)論。在這個(gè)過(guò)程里，學(xué)生需要將學(xué)科知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際情境當(dāng)中，還需要發(fā)揮出自己的思維，強(qiáng)化自身的綜合素養(yǎng)。（三）項(xiàng)目式教學(xué)注重以學(xué)生合作為前提就目前而言，高中通用技術(shù)的項(xiàng)目式教學(xué)，其中一個(gè)關(guān)鍵的要素就是注重學(xué)生的合作。項(xiàng)目式教學(xué)需要讓學(xué)生圍繞某一主題或者某一問(wèn)題進(jìn)行深入且廣泛的學(xué)習(xí)，在這個(gè)環(huán)節(jié)里，只靠學(xué)生一個(gè)人的努力是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，需要讓學(xué)生以小組為單位進(jìn)行合作。融合STEM理念，在清晰的分工交流協(xié)作過(guò)程中養(yǎng)成探索的精神，同時(shí)合作學(xué)習(xí)能夠幫助學(xué)生掃清學(xué)習(xí)上的問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)學(xué)生思維上的互補(bǔ)，為學(xué)生提供多元化的學(xué)習(xí)環(huán)境，幫助學(xué)生更好地了解世界。三、高中通用技術(shù)項(xiàng)目式教學(xué)策略（一）指明項(xiàng)目方向，提升學(xué)生興趣在當(dāng)前的高中通用技術(shù)課堂上，堅(jiān)持探究性原則，要求學(xué)生從復(fù)雜的現(xiàn)象中尋找科學(xué)信息，并提出科學(xué)問(wèn)題，能主動(dòng)嘗試從科學(xué)角度運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和方法尋求解決問(wèn)題的策略，建構(gòu)對(duì)生活圖景的理解，是教師努力的方向。基于STEM理念下的項(xiàng)目教學(xué)，要想讓其發(fā)揮出應(yīng)有的作用，教師應(yīng)當(dāng)在高中通用技術(shù)課堂當(dāng)中，讓學(xué)生明確本章節(jié)的項(xiàng)目側(cè)重點(diǎn)以及項(xiàng)目難點(diǎn)所在，提高學(xué)生高中通用技術(shù)水平，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的全面發(fā)展。例如，在進(jìn)行教學(xué)“結(jié)構(gòu)功能的實(shí)現(xiàn)”的時(shí)候，為了能夠讓學(xué)生了解本章節(jié)的教學(xué)目標(biāo)，幫助學(xué)生理解結(jié)構(gòu)的功能以及實(shí)現(xiàn)的方法。首先，在開(kāi)展項(xiàng)目化教學(xué)之前，教師需要給學(xué)生介紹項(xiàng)目的主題以及目的。讓學(xué)生在用科學(xué)的眼光結(jié)合技術(shù)工程知識(shí)的同時(shí)，理解結(jié)構(gòu)功能的實(shí)現(xiàn)方式。先去讓學(xué)生了解一些最基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)，比如說(shuō)桿件結(jié)構(gòu)、板殼結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)等。通過(guò)這些簡(jiǎn)單的知識(shí)，給學(xué)生打下良好的基礎(chǔ)。隨后，教師要讓學(xué)生了解結(jié)構(gòu)功能實(shí)現(xiàn)的方式和目的。讓學(xué)生思考如果想要實(shí)現(xiàn)支撐的功能，那么其結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)滿足哪些特點(diǎn)？通過(guò)這樣的問(wèn)題，讓學(xué)生逐步掌握結(jié)構(gòu)的特性。在此之后，教師可以讓學(xué)生圍繞生活當(dāng)中存在的事物，用與結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的功能，比如說(shuō)制作一個(gè)可開(kāi)蓋的儲(chǔ)物箱。這種項(xiàng)目的本質(zhì)目的是讓使用通用技術(shù)解決生活問(wèn)題。在實(shí)際項(xiàng)目環(huán)節(jié)，鼓勵(lì)學(xué)生將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐應(yīng)用，讓學(xué)生在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、完成結(jié)構(gòu)后，不斷改進(jìn)結(jié)構(gòu)以及重新規(guī)劃結(jié)構(gòu)。（二）分配項(xiàng)目任務(wù)，強(qiáng)化學(xué)生體驗(yàn)STEM理念注重學(xué)生跨學(xué)科能力的養(yǎng)成以及創(chuàng)新意識(shí)的提升。在課堂開(kāi)始階段，迅速集中學(xué)生的注意力，把他們的思緒帶進(jìn)特定的學(xué)習(xí)情境，激發(fā)起學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣和強(qiáng)烈的求知欲，對(duì)一堂課的成功與否起著至關(guān)重要的作用。因此，在開(kāi)展項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的課堂里，教師要合理地給學(xué)生分配好項(xiàng)目任務(wù)，要讓不同能力的學(xué)生，都能夠得到與自身能力相匹配的任務(wù)。落實(shí)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的細(xì)則，提升項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的作用[2]。例如，在進(jìn)行教學(xué)“設(shè)計(jì)金屬筆筒加工流程”的時(shí)候，這是一個(gè)典型的設(shè)計(jì)類項(xiàng)目。在通用技術(shù)當(dāng)中，屬于簡(jiǎn)單但并且具有創(chuàng)造力的項(xiàng)目?jī)?nèi)容。針對(duì)這個(gè)項(xiàng)目，教師可以根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)和任務(wù)量的情況，將學(xué)生分配完小組之后發(fā)放不同的任務(wù)。首先，需要學(xué)生針對(duì)這個(gè)項(xiàng)目，開(kāi)展項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)。思考金屬筆筒的樣式以及可能用到哪些加工流程。讓學(xué)生思考金屬筆筒在加工的過(guò)程中，需要哪些物料以及需要哪些制造工藝？并且鼓勵(lì)學(xué)生將每一部分的工藝規(guī)劃情況和實(shí)現(xiàn)情況給整合出來(lái)。不同的學(xué)生完成不同的內(nèi)容，并且讓學(xué)生動(dòng)手進(jìn)行實(shí)踐。比如說(shuō)一部分學(xué)生去繪畫(huà)圖紙，詳細(xì)給出金屬筆筒的參數(shù)，確定金屬筆筒的款式、花紋外表以及深度和最大的儲(chǔ)存量。另一部分學(xué)生設(shè)計(jì)金屬筆筒的加工流程包括切削、車銑。另一部分學(xué)生可以思考金屬筆筒外觀花紋的制作方式。比如電鍍、彩繪、印花等。每個(gè)學(xué)生都需要利用自身所學(xué)的通用技術(shù)，給出自身的加工方案。在這種分配任務(wù)的過(guò)程中，能夠提高學(xué)生的問(wèn)題解決能力和思維創(chuàng)新能力。（三）開(kāi)展項(xiàng)目探究，加深學(xué)生理解圍繞STEM理念設(shè)計(jì)完任務(wù)之后，除了要給學(xué)生分配不同的任務(wù)之外，還需要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深刻探究，充分挖掘具有一定價(jià)值的、生動(dòng)有趣的、有利于學(xué)生主動(dòng)探索的事作為教學(xué)的素材，讓學(xué)生從校園的實(shí)際問(wèn)題中進(jìn)行主題探究，體會(huì)學(xué)習(xí)的意義和樂(lè)趣，圍繞項(xiàng)目從不同的角度給出自己的看法。在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，教師可以讓學(xué)生運(yùn)用不同的方法同時(shí)進(jìn)行結(jié)合，根據(jù)項(xiàng)目的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行廣泛思考和應(yīng)用。最后再遴選出可行的方案，并進(jìn)行嘗試。以這樣的方法能夠肯定學(xué)生的地位，提升項(xiàng)目化教學(xué)的質(zhì)量[3]。例如，在進(jìn)行教學(xué)“設(shè)計(jì)與實(shí)施雨水收集池水位控制系統(tǒng)”的時(shí)候，為了能夠加深學(xué)生對(duì)通用技術(shù)的理解，讓學(xué)生能夠用科學(xué)的眼光看待生活，把STEM理念落實(shí)在實(shí)處。首先教師可以在課堂的開(kāi)始，先給學(xué)生講解一些最基礎(chǔ)的與項(xiàng)目相關(guān)的科學(xué)原理。如水文循環(huán)、水壓、水位測(cè)量技術(shù)等，以及工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，如傳感器的使用、控制系統(tǒng)的原理等。接下來(lái)讓學(xué)生圍繞這個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)一個(gè)雨水收集池水位控制系統(tǒng)。首先，讓學(xué)生思考雨水收集池和控制系統(tǒng)能夠滿足哪些功能。比如說(shuō)收集池能夠在下雨天收集雨水，當(dāng)雨水未達(dá)到既定的收集量時(shí)，則會(huì)一直打開(kāi)收集開(kāi)關(guān)。當(dāng)雨水收集達(dá)到收集量時(shí)，則會(huì)關(guān)閉收集開(kāi)關(guān)。最后如果收集池中的水位高于既定水位時(shí)，需要實(shí)現(xiàn)排水功能。在明確收集池的功能之后，讓學(xué)生從概念設(shè)計(jì)、材料選擇以及系統(tǒng)組成到實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行深入討論，鼓勵(lì)學(xué)生利用科學(xué)和工程知識(shí)設(shè)計(jì)出一個(gè)可行的控制系統(tǒng)的初步方案。最后，讓學(xué)生根據(jù)自己所設(shè)計(jì)的方案，動(dòng)手建構(gòu)模型或者是制作原型。當(dāng)學(xué)生出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候，需要不斷調(diào)整和優(yōu)化支撐的方案。以這樣的方式，能夠讓STEM理念融入項(xiàng)目的探索當(dāng)中完善學(xué)生的思維邏輯。（四）匯報(bào)項(xiàng)目結(jié)果，展示學(xué)生成果為了能夠及時(shí)衡量STEM理念下項(xiàng)目式教學(xué)的實(shí)際情況，在讓學(xué)生根據(jù)項(xiàng)目?jī)?nèi)容給出自己的方案之后，還需要讓學(xué)生匯報(bào)自己的項(xiàng)目的結(jié)果，鼓勵(lì)學(xué)生給出自己的項(xiàng)目成果。在這個(gè)環(huán)節(jié)里，學(xué)生需要整理自己在項(xiàng)目當(dāng)中進(jìn)行探索的思路以及自己通過(guò)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)獲得了哪些內(nèi)容？而教師可以根據(jù)學(xué)生所得到的結(jié)果加以補(bǔ)充，讓學(xué)生了解自己還存在著哪些不足，并且針對(duì)學(xué)生薄弱的項(xiàng)目成果進(jìn)行補(bǔ)充，要讓學(xué)生能夠在高中通用技術(shù)中獲取更多的知識(shí)。例如，在進(jìn)行教學(xué)“實(shí)現(xiàn)校園雨水收集與利用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案”的時(shí)候，教師可以在課堂開(kāi)始時(shí)，讓學(xué)生根據(jù)上述流程完成項(xiàng)目的初步設(shè)計(jì)。項(xiàng)目探索的過(guò)程中，可以讓學(xué)生從多個(gè)角度共同出發(fā)。為實(shí)現(xiàn)同一功能，從工程學(xué)的角度上探尋不同的解決方法，然后當(dāng)學(xué)生能夠給出自己的方案之后，教師可以讓學(xué)生帶著自己所得到的項(xiàng)目報(bào)告或者項(xiàng)目模型，進(jìn)行一場(chǎng)簡(jiǎn)單的項(xiàng)目展示，其中要包括項(xiàng)目結(jié)果的分析以及項(xiàng)目過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)的難點(diǎn)或者是重點(diǎn)內(nèi)容，在這一環(huán)節(jié)里教會(huì)學(xué)生使用PowerPoint制作相應(yīng)的海報(bào)，來(lái)清晰地表達(dá)自己的信息。然后，學(xué)生需要在班級(jí)內(nèi)進(jìn)行展示，給出自己所用到的技術(shù)和材料，以及如何克服其中的困難，讓學(xué)生將自己的計(jì)算過(guò)程和演算圖紙或者是所得到的模型與他人進(jìn)行分享。而教師可以針對(duì)學(xué)生項(xiàng)目當(dāng)中亮眼的地方以及需要改進(jìn)的地方提出建議，鼓勵(lì)學(xué)生不斷完善自己的項(xiàng)目。以這樣的方法，學(xué)生不僅能夠展示自己的項(xiàng)目，還能夠在整個(gè)過(guò)程當(dāng)中，體驗(yàn)到STEM教育的綜合性和實(shí)用性。（五）反思項(xiàng)目流程，完善學(xué)生思維STEM教育理念推崇學(xué)生的全面發(fā)展，更注重學(xué)生思維的完善程度。在教學(xué)實(shí)踐中，應(yīng)充分發(fā)揮評(píng)價(jià)的診斷、導(dǎo)向、激勵(lì)、啟發(fā)、改進(jìn)、創(chuàng)造的功能，關(guān)注個(gè)體的進(jìn)步和多方面的發(fā)展?jié)撃?，尤其是在?xiàng)目化教學(xué)的當(dāng)下，教師要根據(jù)學(xué)生所得到的成果及時(shí)進(jìn)行評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)的環(huán)節(jié)可以從多個(gè)方面共同進(jìn)行展開(kāi)，讓學(xué)生在自我評(píng)價(jià)的過(guò)程中，思考自己還存在哪些問(wèn)題，在幫助學(xué)生找到問(wèn)題的前提之下，真正增強(qiáng)學(xué)生個(gè)人的通用技術(shù)水平[4]。例如，在進(jìn)行教學(xué)“設(shè)計(jì)并制作站立式辦公桌”的時(shí)候，當(dāng)學(xué)生能夠針對(duì)這個(gè)項(xiàng)目完成自己的模型或者是項(xiàng)目流程示意圖之后，教師需要在項(xiàng)目結(jié)束之后鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行全面的項(xiàng)目反思。學(xué)生需要思考整個(gè)項(xiàng)目的每個(gè)階段，從初始設(shè)計(jì)思想、材料選擇、制作過(guò)程到最終的測(cè)試和調(diào)整。這個(gè)反思的過(guò)程，可以讓學(xué)生通過(guò)小組討論的方式來(lái)彼此互相糾錯(cuò)。在此之后，教師要鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行自我評(píng)價(jià)，衡量自己的項(xiàng)目過(guò)程中，認(rèn)為自己成功或者是需要改進(jìn)的地方，并給自己提供建議。最后教師也可以通過(guò)一些簡(jiǎn)單的問(wèn)題對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)，可以讓學(xué)生思考“在設(shè)計(jì)和制作站立式辦公桌的過(guò)程中遇到了哪些挑戰(zhàn)？如何克服這些挑戰(zhàn)的？如果給你一個(gè)機(jī)會(huì)重新設(shè)計(jì)，你會(huì)做出哪些改變？”通過(guò)這種系統(tǒng)的反思和評(píng)價(jià)過(guò)程