核心素养背景下通用技术项目式学习初探——以制作桥模型为例

◆赵洋 赵言言

0 前言

普通高中通用技术学科核心素养包括技术意识、工程思维、创新设计、图样表达、物化能力五个方面，体现了技术学科特质的正确价值观念、必备品格和关键能力[1]。通用技术教学强调立足于技术实践，面向现实生活和真实世界的问题，是发现问题、明确问题、设计方案、实施问题解决、评价问题的解决过程。项目式学习是把学习的过程置于复杂、有意义的真实问题情境中，让学生之间通过相互讨论、相互合作来解决问题，最终培养学生解决问题能力、协作能力、终身学习能力的教学方式。通用技术学科核心素养与项目式学习理念不谋而合，都是将学生置于真实的问题情境中逐渐发展学生的能力。为此，本文尝试采用项目式学习开展通用技术教学，探讨项目式学习在通用技术学科教学中的设计与实践，以求推动通用技术教学方式变革，达到培养学生技术核心素养的目标。

1 核心素养背景下通用技术项目式学习设计流程

项目式学习（Project-based Learning，简称PBL）源自美国教育家杜威的“做中学”思想，后由克伯屈的设计教学法发展而得名。巴克教育研究所的《项目式学习教师指南》中提到，项目式学习是指学生完成与现实生活相关的项目式学习，选择和利用最优的资源，通过实践和探究不断内化吸收，最终获得完整而具体的知识，形成专门的技能并获得发展[2]。刘景福等认为，PBL是把相关的学科概念和原理融入真实的问题情境中，借助多种学习资源，采用探究式的学习模式进行探究，在规定的时间里解决一系列相关问题，最终制作作品并将作品推销给客户[3]。夏雪梅认为，项目化学习是以学科内的关键概念或能力为载体，指向学科本质，学生在学习过程中进行合作性探索和问题解决，最终完成知识与技能在情境中建构[4]。

根据项目式学习理念，结合通用技术教学实践，笔者认为核心素养背景下通用技术项目式学习是以学科核心素养培养为导向，基于真实问题情境引入通用技术相关概念和原理，引导学生借助多种资源开展任务探究活动，通过自主学习、小组协作等方式建构技术知识、发展学生的技术思想和工程思维，提高学生运用技术原理认识和解决技术问题的综合能力。其具体设计流程如下。

确立项目主题项目主题的确定要依据通用技术课程标准和学习者特征，要考虑项目承载的知识点所能达成的学科核心素养，而且项目问题要切合学生实际生活，指向真实生活问题解决。项目内容符合通用技术学科特点，突出设计和操作学习，可以是技术设计活动、技术制作活动、技术探究活动等，要能体现出技术育人整体价值。

确定项目目标项目目标指引着项目学习的方向，是学生在学习之后能做什么以及思想和行为的改变。通用技术课程目标的表述，在原来三维目标基础上，提出五个方面的学科核心素养。学科核心素养是制订项目目标的指引，在制订的过程中应注重两个方面：一是要考虑教学评一体化；二是要把技术意识、工程思维、创新设计、图样表达、物化能力等核心素养整合嵌入目标中。

设计项目活动通常情况下，通用技术项目式学习的终极结果就是完成作品制作。首先，教师要根据完成作品所需要知识与技能，将项目分解成一系列渐进式的子任务，并且要给子任务分配适当的时间。同时，根据子任务要求，设计评价方式和标准。其次，由于项目式学习注重学生自主学习，并且客观上存在学生差异化，要给学生设计完成项目所需的学习支持工具和资源。

制订评价计划项目式学习过程中，如何知道达到最终的学习目标？这就需要对项目全过程和结果进行评价。评价不仅关注学生的知识学习，还要关注学生如何在情境中应用知识和技能。项目式学习的评价设计由评价目标、评价方法和评价工具组成：首先要明确评价目标是什么，然后根据评价目标、学生状况选择适当的评价方法，最后创建支持这种评价方法的工具。

2 “制作桥模型”项目设计与实践

教学分析“制作桥模型”项目源自《技术与设计2》（粤科版）第一章“结构与设计”第三节“结构设计”教学内容，该项目不仅涵盖结构与设计知识的学习和应用，还涉及《技术与设计1》中设计、试验、模型、工艺等知识。在桥设计和制作过程中，学生需要综合运用《技术与设计1》中学习过的设计概念、设计的一般过程、原则和评价相关知识，运用设计的基本思想和方法；还要学会对结构进行受力分析，构思、权衡和比较桥梁设计方案，要学会绘制桥的技术图样，选择合适的工艺，正确操作工具加工材料并进行技术试验。经过模型制作、测试、交流、展示和评价等环节，学生可以形成规范操作加工的意识和能力，有效培养创新精神和创新思维，最终实现技术核心素养全面提升[5]。

学习者特征本课的教学对象为高二学生，他们在学习生活中已经对结构有了感性认识，对结构的概念、分类以及受力特征有了初步了解。在“制作桥模型”项目的第一个知识储备阶段，教师要提前加工处理“结构与设计”前两节内容作为知识储备链接呈现给学生，让学生通过自主学习和小组合作完成结构基础知识的学习，包括力学角度下的结构的含义以及分类、结构的受力分析、结构的稳定性和强度的主要影响因素。此外，学生已经学习过《技术与设计1》，对设计分析有一定的认识，而且知道设计的一般过程、设计原则和评价，有制作桥梁模型的实践基础，但是缺少将结构与设计结合起来解决问题的意识和能力。

项目学习目标依据通用技术五大学科核心素养要求，通用技术项目式学习要能增强学生的技术意识，提升学生的创新设计、图样表达和物化能力，培养学生的工程思维。具体包括：技术意识方面，经历桥梁知识调查、桥梁设计和制作的活动过程，知道桥梁在人类生活、经济发展中的重要作用，理解技术因人而生的价值观，形成对现实结构稳固性问题的探究欲望；工程思维方面，经历将结构知识应用于桥梁模型设计的过程，能根据设计要求对桥梁形状、使用材料、制作工艺等进行分析，利用系统思想综合比较和权衡，确定最佳桥梁模型制作方案；创新设计方面，在设计桥梁模型方案的过程中，能够基于调查的桥梁知识进行大胆构思，多角度思考并提出独特创意，体验创新设计带来乐趣；图样表达方面，能根据设计方案要求，使用草图表达自己的创造思路，并最终绘制出桥梁模型三视图或加工图，体验参与技术问题讨论时技术语言的重要性；物化能力方面，能根据设计方案动手制作出桥梁模型，实现方案到实物的转化，体验模型制作、装配、调试的整个过程，提高动手实践能力。

项目式学习活动设计

1）创设情境，引入项目。结合本地的交通状况，教师提出建造桥梁问题，引导学生进入真实场景中，然后提出项目任务：用木条、冰棒棍等制作桥梁模型。要求：桥的结构要合理、美观，形状不限；制作的桥梁模型跨度不小于30厘米，桥孔高度不低于15厘米，桥面宽度不小于8厘米；承重物的质量不小于500克，承重物质量与桥自身质量的比值越大越好。教师在明确建桥任务后，提出与建桥相关的问题，例如：桥梁的类型有哪些？一座桥是如何受力的？不同类型的桥有什么优缺点？有哪些材料来建造桥梁？

2）活动探究，积累经验。

环节1：信息收集，形成报告。此环节旨在让学生搜索桥梁图片，了解不同类型桥梁类型具有独特结构。首先，学生利用网络等途径，收集桥梁图片并进行归类；其次，学生通过绘制各类桥梁的简易图，尝试找到不同类型桥梁的结构特点；最后，学生讨论总结并形成报告，包括梁桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥等的结构特征。

环节2：自主探究，初识桥梁结构受力。此环节主要通过虚拟实验室认识结构或构件上的各种力，进而分析桥梁不同结构类型受力。首先，学生访问虚拟实验室，深化对拉力、压力、剪切力、弯曲力和扭转的认识[7]；然后，教师指导学生分析梁桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥和桁架桥所受的拉力和压力，并将受力分析结果画在不同类型桥梁图片上。

环节3：动手试验，制作桁架。此环节让学生通过制作桁架，理解三角形桁架相对于其他多边形框架不易变形。首先，教师让学生观察桁架桥的图片，找出桁架桥结构中的形状；其次，教师给出试验材料（两端开孔50厘米长桐木条和螺栓），让学生联结成三角形、四边形，制作完后分别在三角形和四边形的顶点和边上施加外力，观察两种形状的变化，结合已学知识总结三角形较四边形具有良好的稳定性；最后，教师分发冰棒棍，让学生采用不同的连接方式（钉接、胶接等）连接成桁架。

环节4：角色扮演，虚拟造桥。此环节主要让学生扮演工程师角色体验BRIDGE IT造桥游戏，从而感受工程师思考解决问题的过程。首先，教师给学生讲解游戏建桥的基本步骤，以及如何测试和返回修改；其次，学生按照游戏的等级，记录每次造桥设计的迭代过程，对桥梁承受的荷载进行分析，反思搭建过程的不足，思考如何更好地分散荷载。

3）工程设计、技术制作。此环节旨在让学生通过小组合作动手实践完成由构思到桥梁模型制作整个过程，以此体验工程设计过程。首先，小组成员基于所学桥梁知识，结合项目限制条件，进行头脑风暴和构思，绘制草图，分析桥的力学结构，并确定桥梁类型、大小和尽寸。其次，小组成员制订计划、分工实施，选择合适工具和材料动手造桥，在造桥过程中注意记录所遇到问题。桥梁模型完成制作后，根据项目对桥梁设计的要求对做好的桥梁模型进行承重试验，小组成员记录试验过程并撰写试验报告。最后，小组展示，组间交流造桥方法与过程，互相改进学习。

4）评价总结。此环节主要采用多种评价方式，多角度评估学生的项目学习过程。在项目实施的不同阶段，使用的评价手段和方法不同，分发给学生或小组的评价工具和量表不同：在项目作品展示和汇报阶段，针对项目作品的评价包括知识的运用，作品的创新性、功能性、实用性，成果展示、表达能力等；在项目试验检测阶段，把技术试验评价表分发给学生，涉及技术试验数据记录是否齐全、操作是否规范、小组分工是否合理等维度；项目结束和反思阶段，收集学生填写的观察、日志和合作检查表，小组成员评价表等，进行项目总体评价。教师针对不同阶段的评价反馈给出相应的指导建议。

3 教学反思

“制作桥模型”的项目式学习契合了深度学习的理念，可以让学生围绕项目问题通过调查和分析并尝试解决问题、完成任务，从而获得知识和学习能力。学生通过桥梁知识的收集、设计分析、方案构思、模型制作、试验、评价，加深对结构设计一般过程的认识，对结构知识的掌握程度从单纯理论上的理解上升到灵活应用的层面。在整个项目学习过程中，学生按照项目要求，小组合理分工，通过自主探究、合作学习和动手实践等方式体验从方案构思到模型物化的整个过程。在完成任务的过程中会遇到各种各样的问题，学生主动动手探究，在探究中不断分析解决问题，不断尝试改进，最后完成自己的桥模型制作。通过项目学习，学生不仅加深了对通用技术知识的理解，而且综合能力得到有效锻炼。此外，在项目实施各个阶段都设有自评和互评环节，学生自觉充当起小评委，评价其他组或被评价，有助于培养批判性思维。

项目式学习虽然强调和充分发挥学生的主体性，但并不意味教师主导作用弱化了，教师引导在项目式学习各个活动环节依然非常重要。因为每个学生的自律性、自主性有很大差异，教师要提前了解并指导小组组建，注重科学化、合理化分组。在项目实施前期，教师要指导学生明确项目目标、项目过程、项目方法、项目成果及具体的评价方法；在项目实施过程中，教师要监督各小组的学习进度，及时提供帮助，通过积极引导和启发、评价等方式督促学生完成项目学习；在项目接近尾声时，教师还要指导学生针对项目过程进行自评，针对项目成果进行互评，整理评价结果并做好项目反馈。

4 结论

项目式学习是立足于体验和实践并注重创造性的活动，和传统的教学模式比较起来，项目实施过程和最终结果并重。在项目选择和设计时，要注重学生碎片化知识和相关知识技能的整合，实现理论与实践过程的统一。本文以项目“制作桥模型”为例，探讨和展示高中通用技术学科项目式学习的实施流程，对项目式学习实施各个环节进行分析。新版通用技术课程标准强调项目式学习对学生学科核心素养培养的重要性。学生经历桥模型的设计与制作，增强了技术问题意识，锻炼了图样表达和物化能力，初步形成了工程思维，核心素养得到有效提升。