STEAM在“简单手机支架设计制造”项目学习中的运用

卓凌颖（福州第七中学，福建福州350012）

STEAM在“简单手机支架设计制造”项目学习中的运用

卓凌颖
（福州第七中学，福建福州350012）

基于通用技术课堂的项目学习，从学习项目的确立，重视学习项目中的创新设计、关注物化能力的培养以及教学评价等方面，将科学、技术、工程艺术和数学等系统地、创造性地用于实践，从而激发学生解决问题的兴趣，培养学生的技术素养。

STEAM；设计；技术素养；物化能力

一、STEAM与通用技术的关系

STEAM来源于五个单词首字母的缩写，它们分别是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、Art（艺术）和数学（Mathematics）。所以STEAM教育就是有关科学、技术、工程、艺术和数学五个领域的教育。STEAM教育将五个学科的教学紧密联系，形成有机整体，以更好地培养学生的创新精神、实践能力及技术素养，以综合能力解决生活或技术领域的问题。［1］

技术教育在中学教育中主要是通过技术类课程来实现，包括信息技术和通用技术两门学科。通用技术关注技术素养（Technological literacy）。课程核心素养包括技术意识、工程思维和物化能力。［2］技术素养包括对技术文化的理解、评价及选择能力，可以围绕问题展开创造性想象，将学到的知识进行整合、应用及物化。

二、基于STEAM的“简单手机支架学习项目”确立

STEAM教育具有情境性，它强调把知识还原于丰富的生活，结合生活中的问题，引导学生自主解决问题完成教学。生活中手机使用的频率特别高，在观看视频时对手机支架的需求也增加了，基于这个需求，设计了“简单手机支架的设计与制作”这个实践项目，它适用于苏教版《技术与设计2》第一单元《结构与设计》第三节《简单结构的设计》。该节内容也结合复习了《技术与设计1》中学到的设计的一般过程。学生可以通过简单手机支架模型的制作，体验结构设计的乐趣，培养技术制作能力，强调按设计图纸进行模型制作。在评价方案阶段，注重引导学生从结构思想的角度理性地比较、权衡和选择方案，进一步体会结构的思想。在手机支架的设计与设计这个项目中分享、创造，让学生体验和获得分享中的快乐感与创造中的成就感。

选择简单手机支架这个项目作为课程载体时，考虑到一个问题，学生可能反问市面上已有的手机支架五花八门，可以满足大部分人群的需要，甚至只要随便拿个眼镜盒或者其他东西就可以当支架，即现有产品满足了所有需求，没有太大改进设计空间，不需要再设计。针对这个问题，笔者在引题部分结合可口可乐的创意设计，提出的“Re-Design”的设计思想，发现问题比解决问题更难，引导学生去善于发现问题，激发设计需求方面的欲望。在一定程度上，可以给学生在设计上，以具体、形象化的引导，从而把学生引导“私人定制”手机支架，服从于自己的需求。

三、重视学习项目中的创造性设计

创造性设计是指基于技术问题进行创新性方案构思的一系列问题解决过程。

学生根据设计要求收集信息，充分考虑产品的人机关系，从实用和舒适角度解决问题。［3］结构设计是应考虑的主要因素，可利用黑板的呈现学生互动交流得出的思考点，从而高效地把握课堂的生成。每个班的学生学习情况不同，结构设计考虑的因素，基于具体的手机支架案例，也有所不同，不必局限于教材所罗列的选项。如果这些因素由教师直接说出，不容易被学生所记住，而学生自己讨论出来的，并以具体的事由，分析，经历思维碰撞产生的学生自己考虑的“主要因素”，对学生的影响是持久的。

简单手机支架的设计目标、要求：

1.支架具有较好的稳定性和强度。支架构件连接牢固，从2米高度自由落体不散架。

2.基础功能——手机横竖皆可放置，支架稳定不倒。

3.进阶功能——支架倾斜角度可调整（至少两档选择）。

4.支架具有一定美观性和装饰性。

设计的分析，师生互动交流。围绕基础功能、进阶功能、稳固角度，给学生在这三个方面的介绍，从效果上，学生印象深刻，容易接受。但在课堂演示中，需关注“演示示范”度的问题。个人认为在中学阶段，示范是必要的，创新可以从模仿开始，笔者在课堂上强调手机支架的基础功能、进阶功能、稳固角度这三点，这三点外没做其他限定，留了相当大空间给学生，但如果没有前期适当引导，这么大的空间对学生反而有可能变成他们的束缚，让他们不知道从哪里下手。当学生理解模仿原件的优点与缺点，他们就可以迁移优点或完善缺点。

四、培养学生技术设计、制作过程中的物化能力

物化能力是培养学生实践能力的中介，也是学生实践能力的具体表现。结合“简单手机支架的设计和制作”这个项目，学生的物化能力指的是可以根据需要，设计优化方案，画出设计图纸和备料图，节省材料，并选择合适的工具，将设计理念制作展示并进行介绍。简单手机支架制作材料：截面约6mm×6mm× 1000mm的桐木条1条、20mm×20mm×100mm樟木条2条、502胶、牙签若干、布条、绳子等。学生手机支架设计能进行材料规划、工艺选择及其比较分析和技术试验。［4］项目以小组合作的方式进行，也考察学生分工协调能力。

在正式利用木条做手机支架原型之前，安排1个课时，请学生用身边的材料制作手机支架的结构模型，制作模型用的材料主要考虑更容易操作，学生易得，效果又不错。首选是吸管和牙签，材料易得，容易弯折，无论是铰连接还是刚连接都容易实现，便于测算支架的尺寸。因为用的是吸管，所以测试的项目，可以不必过多考虑“承重”这一块内容，模型阶段只侧重功能，没涉及到承重，给学生测试的手机也是乐高搭的框架模型，减重。学生可能会做出更有个性化的结构设计。纸张也在考虑范围内，作为备选，它获取的途径比吸管还多，但将纸张圈成跟吸管一样，除了不好折，连接也比吸管难，这个项目，个人认为吸管是最好的材料。用筷子和皮筋当然也可以，但还是吸管最方便。这次分两组材料，一组用吸管加牙签，一组用乐高，也是为了比较哪种好用，比较材料不同可不可以做出不同形式的模型。乐高算一次尝试，因为学生事前没接触过，下手比较难，但乐高是最好的材料，因为乐高有无限可能，它制作出来的可以直接是原型或产品。有机会可以让学生自己带材料，教师不做限制。

五、做好学习项目的教学评价

评价方式除了满足功能需求，装饰与美化也占有10分的分值，渐渐从单一的实用性评价拓展成多维度的评价指标。

以下节选具有代表性的3款简单手机支架，是学生在满足设计要求的情况下，比较有创新的设计作品。点评如下：1.采用榫卯连接方式互换手机横屏与竖屏状态，运用绳子的卷放，使得观看使用角度可随意调整，调整到需要的角度可以随时固定。采用吸盘，提高手机与支架的结合度。2.造型与众不同，设计成手掌骨架，配色和谐，独特、张扬，富有视觉冲击力，体现学生个性，并实现手机支架功能。3.躺椅外形的手机支架，多级角度调整，实现功能的同时，有一定装饰性，平时作为桌面摆件也十分美观。收纳好呈扁平状，不占空间。

结合STEAM教育，在简单手机支架的设计与制作这个项目的教学实践过程中，充分调动学生的创造力，除了基础功能外，不对学生的设计做过多的设计限制，鼓励小组交流合作探讨，通过技术的物化效果表现多样化成果，从而支持通用技术课程深度学习的发生。

［1］王甫荣.科学、技术、工程学和数学（STEM）融入生物学课程[EB/OL].[2016-04-23].http://blog.sina.com.cn/s/log_445da c3b0102vyfu.html.

［2］黄琴.通用技术课程“高效课堂”教学模式及实践［J］.教育现代化，2012（10）.

［3］岳云霞.新课程背景下通用技术课程整体规划的思考和初步实践［J］.中国现代教育装备，2008（9）.

［4］钟翔怡.高中通用技术课激发学生学习兴趣的探索与实践［A］.第八届沈阳科学学术年会论文集［C］.2011.

（责任编辑：邹开煌）