基于D&T教育的高中创新课程的开发与实践——以上海市安亭高级中学为例

杨向涛

（安亭高级中学，上海 200000）

1 D&T课程概况

1.1 什么是D&T课程

高中生D&T（Design and Technology）课程属于跨学科、科技创新实践类课程。课程借鉴国际设计与技术课程的基础上在嘉定区开展试点教学，围绕技术应用和设计体验，通过项目活动构建课程框架和知识体系，包含了技术认知、设计交流、制作实践和评估分析四方面的学习内容。 课堂上围绕一个课题，使用3D 设计软件Inventor 或Fusion 360 完成模型创设；依靠3D 打印机和激光切割机制作零件； 通过单片机crumble 套件完成电路的设计及连接；最后有学生动手完成组装，并展示讲解成果。 D&T课程属于开放性课程，课题完成过程中的设计、制作、分享都需要学生自主完成，可以开发学生创新思维，动手能力和沟通交流能力。

1.2 D&T课程开设的意义

D&T课程教育理念契合建构主义的理论发展，主张以学生为主体、教师为主导的教学模式。注重学习资源的设计，使学习者的学习过程具有主动探究性、针对性、目的性，注重情境设计。 D&T课程采用体验式教学方式，强调学习者面临的问题必须是真实的、复杂的、多阶段的。主动的形成意义建构，在实践中不断发现问题、解决问题，不断实现创新，激发兴趣、好奇心求知欲，在体验过程中培养创新意识与自主学习的能力。D&T课程教学与传统的基于“菜单式”和盲目追求效率的学校教育不同，主张合作式学习，认为在相互的讨论、协作中有助于更全面、更丰富地理解知识。 D&T课程项目强调对现实生活中的问题的探究和解决，在多学科有机结合的前提下发现问题、解决问题，主张促进跨科融合知识的情境化、社会化运用，从而提升学习者对综合性问题解决的能力，促进学生发展。

2 D&T课程实践情况

为了应和嘉定区D&T课程的开展，该校安亭高级中学积极参与各类区、市级培训，并积极响应号召在每周四下午开设D&T社团课，以下为该校D&T课程开设进度及面临的实际问题。

2.1 校内课程开设

该校作为试点，在高一年级抽取学员每周进行一小时的拓展实践课程。 鉴于课程初步展开，学生对于D&T方面零基础，该校D&T课程内容主要为：了解Inventor 能做什么、初识Inventor 的操控界面、绘制二维草图和项目实践。 高一学员对于空间立体感大脑发育已经完善，但未经历一个系统的学习。因此我们的课程进展较为缓慢，需要理论联系实践缓慢详细教学。 例如，学习旋转命令时，需要寻找身边具体的旋转体，让学生归纳总结旋转体的概念； 再使用Inventor 软件制作典型的旋转体，从各方向观察，结合概念理解旋转。一个学期试讲进度，完成了Inventor 软件零件模块的学习，学生可以使用约束命令完成二维草图的绘制，并使用基本命令：拉伸、旋转、扫掠、放样、矩阵来设计出自己想要的模型。

然而，在一个学期的教学过程中也暴露出了很多的问题。首先，学生将D&T当作游戏。D&T课程被大多学生归类为“副课”之列，再加上本身D&T课程这样的开放性课程就类似于“搭积木游戏”，因此学生习惯于以一种游戏的心态对待D&T。 即学会学不会不重要，制作模型以“有趣”为主。 例如，课程要求为“制作你认为最漂亮的杯子”，有学生随意选择参数把模型做成类似马桶的四不像，却得到很多同学的“好评”，沾沾自喜却不去进行更多的思考，比如如何修正细节完善这个马桶模型。 这样一种心态使得学生学习浮于表面而不深入；其次，学生对课程的不重视。 学生课后不花时间在D&T课程上，课上所学知识遗忘很快，每节课都需要大量时间进行回顾。 对软件功能使用生疏，例如，制作杯子，学生只会死板的模仿当堂课放样抽壳地得到的马克杯，却不明白矿泉水瓶如何制作。即使提醒了使用旋转功能，学生仍需要时间去回忆旋转功能。 该校D&T课堂氛围，学习态度还需要改进完善。

2.2 校外活动参与

该校师生积极参与D&T培训，科创类竞赛。 在学习、交流、比赛过程中，展现出了自身的优点以及不足。参加未来工程师项目比赛过程中，该校师生放弃自己周末的休息时间参与专业人员的培训辅导。 以零基础参与，在短短的几天里理清了软件的使用，虽然完成的比较粗糙，但是符合题意地完成了培训课题喷泉的设计。 但也暴露出了该校现阶段的几个问题：首先，学生想法创新是很好的，但着手于实践后，发现很多想法都是不可行的，而简化的结果就会导致很多亮点的流失；其次，制作过程中思路的逐渐更新，会逐步导致主题的散乱或偏移，体现在展示环节的思路不顺畅。 比如，一组的主题是保护水资源，但导师问起喷泉喷出的水本身就是对水的浪费，学生的回答不够有力；最后，学生动手制作能力有待提高，近距离观察成品模型会发现：电路纠缠在一起，热熔胶图的乱七八糟，电路连接一碰就断。

虽然该校D&T课程展开有不少问题，但主要原因是该校课程尚在起步阶段，学生对课程的了解学习不够深入。 未来工程师正式比赛的不理想也同样说明了这一点，参赛课题为：月球空间站模型设计。 该校学员制作用心，各区域功能齐全，多次接受校内外教师的建议修改。但是各功能区域特色不够显著，成品模型制作又比较复杂，即使拆分成多部件也难以使用3D 打印机制作出来。相比较于部分学校拥有成品的模型，在答辩过程中仅仅3min 的时间内，没能给专家留下足够深的印象。

3 D&T课程在该校的发展及展望

3.1 该校学科发展近况

该校致力于将D&T课程发展成为该校特色课程，专门修建了较为先进的D&T实验室，为该校师生搭建一个方便的平台。 实验室内配备了激光切割机，数台3D 打印机，crumble 单片机套件，各类打磨工具等D&T课程常用器材； 针对新能源小车课题还配备了诸如氢能源电池、氢气发生器等特色器材。 在教师资源上，学校给在校教师提供良好的学习平台，经常组织教师参与D&T课程培训及教研，同时外来专家教师开展围绕无人机课题的D&T拓展课程。该校在资源方面为D&T课程提供了坚实的后盾，且还在逐步完善过程中。安亭高级中学D&T课程正向特色型课程迈进。

3.2 D&T课程发展之路

如今该校D&T课程的创办仍处于发展的初期，拥有学校的大力支持，却并未找到一条明确的道路。现如今中国科创教育的发展尚未到达顶峰，部分学校赶上了科创教育的浪潮，以此为基发展出了学校特色文化，想要走出该校特色的D&T课程也不可盲目而行。对于D&T课程发展的道路，该给出两步：化繁为简，触类旁通。 首先是化繁为简，如今该校D&T课程接触的课题五花八门，喷泉、月球基地、募捐箱、无人机遍布各领域，给人一种眼花缭乱的感觉，因此我们需要先完成“繁”，把每一步都用心做好，这也正是我们正处于的状态。 以此为基础才能化繁为简。 “简”也不是真的简，而是在繁多的课题中抽取其中的精华，弄懂弄透；而后的触类旁通则基于各类技术归根结底起源于相同的物理知识，以一条特色为主干开枝散叶，就能做到一窍通，百窍通。 从梅陇中学丁志康导师的讲座中笔者受益匪浅，丁老师对单片机的研究从电子技术开始，对买来的单片机进行拆卸研究，并着手购买材料动手设计制作单片机。 即使最初的制作成果体积大，功能少，但随着逐步的研究改进，制作出了专属于梅陇的单片机。不光提高了教学能力，还节约了大量成本，使用起来也更加得心应手。这就是化繁为简的过程。而触类旁通则是体现在单片机套件的手动制作，3D 打印机自主拼装上。丁老师在拥有了改装单片机的经验和知识积累后，对于其他零件的制作能够做到举一反三。该校D&T课程发展之路也会谨遵“化繁为简，触类旁通”。

4 结语

该文从D&T课程的含义和意义出发，结合了上海市安亭高级中学的真实课程办学实践，发现问题，解决问题，展望未来。以小见大，从一所学校的办学现状，映射整个市甚至是全中国的科创课程办学问题，为科创教育的发展与完善添砖加瓦。