对技术学科教学整合的探索及思考

钱洪锋

摘 要： 当今社会对高中学生学习技术能力的新要求、学生个性发展对技术学科的渴望、高考新政策对技术学科的新变化，都给技术学科带来挑战和机遇，同时面临更多新问题，本文从技术学科整合的角度，以建构主义、多元化学习理论为指导，采用具体实践、个案研究的方法，提出以机器人为载体进行技术学科整合的探索和思考。

关键词： 机器人 技术学科 教学整合

浙江省高考高考改革试点方案于9月19日正式向社会公布，试点改革将从2014届新入学高中新生开始，至2017年全面实施。方案提出，考试科目分必考科目和选考科目，必考科目为语数外，选考科目由考生在思想政治、历史、地理、物理、化学、生物、技术7门高中学考科目中自主选择3门，其中技术学科包含信息、通用两门学科。技术的概念，在通用技术课课程计划中，对技术的定义是指利用科学知识改造自然的一切手段的总和，那么信息技术也当然可以包括在内，所以将两门学科合二为一是有据可依的，实际上通用技术课程中已经包含《电子控制技术》、《简易机器人制作》等与信息技术密切相关的选修内容。两门学科在教学内容上看似大不相同，但其实有很多交集。笔者作为一线教师，分别担任过多年的信息技术和通用技术的教学工作，在新高考改革方案出台后，一直在思考如何才能让信息和通用在教学中有机统一起来。这是技术教学的需要，也是新高考的需要，只有让两门学科教学有机整合起来，才更有利于课程的发展，更有利于教师的课堂教学，更有利于学生对该课程的学习。

一、新形势下技术学科所处的背景

1.社会对学生掌握一定技术能力的要求。如今，技术深刻影响我们的生活方式，同时是推动社会发展的重要力量，然而，许多案例表明，面对技术高速发展的今天，中学生对技术缺乏基本了解，尤其对于日常生活中的技术缺乏必要的应对能力，迫切需要掌握一些与日常生活相关、与时代接轨的技术能力。

2.新高考形势对技术学科的需求。浙江省新高考改革方案的实施，对技术学科学习提出了更高的要求，即学生不但要完成学业水平考试，还要参加技术学科的高考。

3.学生个体发展对技术学科的要求。根据多元智能理论，很多学生具有动作技能、操作技能、技术思维方面的潜能和优势。他们喜欢技术学科，并且有技术方面的特长和天赋，因为技术学科使得他们的个性得到发展，一些传统意义上的后进生，会因为技术而重新产生学习兴趣。对他们来说技术课程完全可以塑造一个全新的人生，一个更快乐的人生。

二、新形势下技术学科所面临的问题

在上述三个不同层面考虑的背景环境下，技术学科的教学会出现新问题，笔者从学校、教师和学生三个维度说明面临的难题。

1.学校对于教学工作安排、教学质量监管和控制的难题。其一，按照学校以往教学工安排，信息技术在高一开设，每周2个课时，通用技术在高二开设，每周2个课时，但是，由于2014届高一新生在高一学期结束时就必须进行高考选考科目的选课，学生对于技术学科了解只是建立在信息技术的基础上，无法对技术学科有一个全局性的了解。其二，若各个学校把信息和通用均合并为技术安排到高一开设，又涉及授课教师的问题，是让两门课的教师各教各的课，还是同一教师既教通用又教信息？其三，在今后的学业水平考试和高考中，技术是作为单独一门课程出卷的，那么，如何衡量通用和信息的教学质量？其四，作为高考选考科目，到了高二和高三技术学科的课程设置必然也是会存在的，技术课程教学怎么处理？

2.教师对于技术学科差异化掌握的难题。在外界看来，现在技术成了统一的一门学科，教师如何把握、理解信息和通用两门不同课程间的差异、特点和价值，最好的方法是把它们当做一门课程教，但这需要教师具备一定的专业知识。目前为止，绝大部分教师对于信息、通用二者学科之间的特点、共同点、差异点是说不清楚的。

3.学生对技术学科如何正确认知的难题。任何一门学科，总会有一个鲜明的标签，比如物理学科，它虽然有不同的模块内容，如力学、电学等内容，但这些包含“运动”、“速度”等元素，这些元素把物理的各个模块内容整合起来，这些元素就是物理的标签，反观技术学科，迄今为止好像并没有贯穿二者的标签，这就像是一道巨大的鸿沟拦在信息技术和通用技术两门课程中间，学生认为丁是丁、卯就是卯，而怎样让丁卯结合，让技术学科也有一些元素、一些载体、一些特有的标签，让信息和通用有机结合，无缝整合，让学生认识到技术学科是一门整体的学科，这是一个难题。

三、以机器人为载体进行学科教学整合的实施思想

笔者工作中曾接触不少品牌的机器人，如纳英特、中鸣、乐高、Arduino等，某些学校也开设了该课程，但很多都是以选修课的形式出现的，主要以学习信息技术中的算法为主，如果在机器人教学中引入通用技术中的系统、控制、设计、分析、实践、试验等概念及内容，并与信息技术相结合，是非常有用而且有价值的，也是整合的意义所在。而且以机器人为载体，对技术学科教学整合的想法不是无的放矢。

1.符合建构主义理论。建构主义学习理论认为，学习过程是人们的认知思维活动的主动建构的过程，是人们通过原有的生活经验与外界信息进行交互活动以获取、建构新知识的过程。机器人教学仅凭教师的讲授是无法能完成各项教学任务的，需要学生自己主动学习和操作。学生与教师、与载体之间的交互活动的行为和知识技能的获取方式符合建构主义理论。

2.符合以学为中心的理论。学为中心理论指出，在教学过程中应该以学生为中心，突出学生的主体地位，在机器人为载体的技术学科教学中要采取多种如协作式、个别化、小组讨论等教学形式，学生可以控制并管理自己的学习活动，这是学为中心的显著特点。

3.符合学生多元学习的需求。以机器人为载体的学科整合，包含多元化的学习内容和技能，根据加德纳的多元智能理论，发现机器人的设计教学可以包含多元智能理论中空间、内省智能的学习，而在机器人的程序设计教学又提供了逻辑智能的学习，采取不同形式的教学方式如合作学习、探索学习又給学生创造学习人际、存在、自然探索等智能的机会。

4.符合技术学科课程标准。普通高中技术课程标准提出，技术是一门立足实践、高度综合、注重创造、科学与人文相融合的课程，机器人教学具有知识内容具体化、操作性强、可拓展、团队合作、多种学科知识融合的特点，非常符合新技术课程标准提出的要求。

四、以机器人为载体进行学科教学整合的具体分析

要对信息、通用进行融合，可以选择很多路径，而机器人教学的特点让它更好地为两门课程的整合服务。

1.时代性。机器人技术毫无疑问是未来整个社会的战略性高技术，充满机遇和挑战，我国相对于西方国家起步较晚，在现阶段的高中学习阶段引入机器人教学是有前瞻性和时代意义的。

2.相关性。机器人教学涉及内容非常广，与此相关的学科内容也较多，但主要集中在硬件和软件，这与信息技术和通用技术密切相关，设计与技术、算法与设计等都与机器人的联系非常紧密。

3.契合性。机器人教学可以说和技术学科高度契合，它的教学内容涵盖信息和通用学科的所有领域。

4.可操作性。其一是现在出现的如Arduino开放式机器人，它的设计、成本都大大简化和降低，这为机器人走近课堂，成为一个常规教学工具奠定可操作的基础。其二是机器人教学要求学生有很强的创新能力和实践动手能力，这都需要学生在亲身操作中实现，对于程序的编写，也需要利用机器人这个载体进行调试和试验，教学中实践、操作、探索、研究、合作、体验等都会得到体现，操作性强，实际效果好。

五、以机器人为载体进行技术学科教学整合的可行性操作

既然机器人教学涵盖信息和通用技术所有内容，那么在实际教学过程中教师又该如何利用这一载体，为技术学科的教学服务？笔者以爬楼梯机器人为例，阐述在教学中的探索及研究。

1.以机器人为载体教学是进行技术学科整合的充分必要条件。（1）机器人作为教学工具的天然优势。机器人作为载体，首先必须是能够成为一个教学工具。如何承担起技术学科整合的任务？这就需要我们从机器人的结构说起，为了方便大家理解，我用它与人的关系一一列举。

从机器人的结构就能看出，其一，机器人具有可分解的特点，单独使用就是单个模块的内容，传感器对应的是通用技术的电子技术，拼搭件或制作件对应的就是通用技术的结构和工艺，算法对应的是信息技术的程序设计。其二，机器人具有任意组合的特点，如在通用技术必修2“控制与设计”章节的内容，自动门、自动路灯等常见的教学工具都可以通过机器人完成。其三是效果直观明显，机器人教学所见即所得，拼搭简单，效果显而易见。

（2）技术学科知识的无缝渗透。技术学科的内容在机器人教学中都可以得到体现并有机统一。如对机器人的整体设计对应的就是通用技术必修2中“系统与设计”章节内容，当我要考虑爬楼梯机器人如何上下楼梯，并完成设定项目时，這对应的是通用技术必修1中“设计的一般过程”章节的内容，从这个点展开，发现与明确问题、制订设计方案、模型或原型的制作、测试调试及优化等在机器人项目中都能找到一一的对应关系。

（3）教学过程与方法的灵活应用。比如教师在讲授单一模块如传感器（输入）的内容时就可以使用讲授法，传感器有很多分类，从物理量角度分为光敏、热敏、力敏等，教师希望学生能够举一反三，这时就可以运用启示法、问题引导法，当需要学生把传感器安装在主板上时，这就涉及学生的探索和实践，就是探究法、实践法。有时候需要小组和团队共同完成，这就是小组合作法、团队合作法。

2.以机器人为载体进行技术学科知识整合教学操作。以爬楼梯机器人为例，为了更清晰地反映机器人在教学中的整合效应，采用分模块的方式展现。我以整体设计→系统分析→输入的选择与安装→控制系统分析→拼搭件的制作工艺及安装→算法构思及编写→测试及优化为顺序呈现。

从整个机器人爬楼梯项目的教学不难看出，通用技术的内容和信息技术的内容二者是不可分割的，它们统一在一起，各司其职，不分你我，这也是以机器人为载体进行技术学科整合的理由。

六、结语

现如今，新一届高一新生的技术学科选修模块的学习即将被提上日程，尤其是在通用技术课程中的“电子控制技术”及“简易机器人制作”，信息技术课程中的“算法与程序设计”及“人工智能初步”几个选修模块，其内容都可以为机器人课程所完全涵盖，机器人课程以其强大的技术学科整合性和技术创造力正呼之欲出，由于时代的需要，在不久的将来以机器人为载体的技术学科教学将不再遥远，必将被赋予真正的生命力。