STEM教育视野下促进通用技术核心素养的案例探索

舒曙亮

一、背景分析

STEM是科学（Science），技术（Technology），工程（Engineering），数学（Mathematics）的英文首字母的缩写。STEM教育实质上是一种跨学科融合教育。

通用技术核心素养包括五个方面：技术意识、工程思维、创新设计、图样表达、物化能力。这就要求教师在日常教学中要重视培养落实核心素养，能帮助学生更好地建立技术思维和知识体系。由此可见，无论是STEM课程还是通用技术课程，其核心理念和核心价值是一致的，重在培养学生的技术素养，提高学生的创新能力以及解决实际问题的能力。

二、案例展示

在学生掌握必修《技术与设计1》课本中设计一般过程的知识的基础上，对其进行“系统化”的学习和理解，并与《技术与设计2》中相对抽象且难度较大的工程类知识相结合，来解决实际生活中的问题，这STEM 教育的理念相符。在教学中选择的案例项目应具有趣味性和挑战性且贴近学生生活，容易让学生在探究中能获得多种解决问题方案，使他们能在成功中增强对体验设计的兴趣和喜悦。本文以一个简易防盗报警系统的设计与实施为例。

首先设定教学情景，然后引导学生引发思考，提出设计项目，并对问题的解决进行分析，制定合理的方案，最后通过制作来实现。项目的选择与开展应当以学生合作探究作为主要形式，在整个问题解决的过程中，问题分析、流程设计、项目实现等，这体现了工程素养;对与Mixly-Arduino程序设计的学习具有技术特征;流程设计中逻辑判断等也符合数学范畴。这是一个具备STEM教育特征的通用技术教学过程。

三、教学步骤

1.创设情境

教师情景展示：小明家里开了超市，为了晚上超市的安全，小明希望设计一个防盗报警系统，白天不报警，晚上超市关门的时候，有小偷进入超市就会报警。引入设计项目，提出设计要求。

2.知识讲授

（1）认识器材：mCookie核心模块

（2）连接电路并学习Mixly-Arduino程序

（3）烧录程序

四、其他设备

USB数据线、传感器连接线、传感器外壳、乐高或其他固定结构

將模块和传感器组装起来：

将红色的核心模块，电池底座与绿色的扩展模块吸在一起。

五、编程思路

声明变量“on”存储开关状态，通过2号触摸传感器，人为设定开和闭两种开关状态。

on=0时，表示白天开馆;

on=1时，表示夜间闭馆，若有人闯入，则on的值变为2;

on=2时，表示有人闯入，呈警戒状态，红灯闪烁报警。

六、开始编程

1.彩灯准备，声明变量

2.按下2号触摸人为改变开关状态

如果开关机按键被按下，则执行内部程序。如果on等于1（现在是夜间闭馆状态，则on设为0（白天开馆）。否则（现在是白天开馆或警报状态），则on设为1（夜间闭馆）。等待开关机按键松开。

3.如果on=0，白天开馆，彩灯变成绿色

4.如果on=1，夜间闭馆，彩灯变为红色

5.如果on=2，有人闯入，闪烁报警后关闭

七、测试结果

上传成功后，默认白天开馆模式，绿灯亮起;按下2号触摸，切换成夜间闭馆模式，红灯亮起。此时，在人体感应传感器前挥手（检测到有人靠近），可看到红灯闪烁报警。

拓展：

师：现在有人闯入报警时，只有红灯闪烁，还不够明显啊，应该加入警铃，这样效果更好！

学生：只要再增加一个蜂鸣器报警就好啦！

有人闯入时，警灯闪烁，同时警铃报警。

on=0时，彩灯为绿色，开馆状态。

on=1时，如果检测到有人活动，on=2，进入报警模式。

on=2时，彩灯亮红色，蜂鸣器报警。

由此可见教学中可通过灵活应用探究性学习、项目式学习等教学方式，让学生对已有知识的进行整合，培养利用STEM知识解决现实问题的能力，从而使学生的核心素养得到提升。STEM教育同通用技术课程的深度整合，这必然给通用技术带来很大的发展空间，从而提升教学效率和质量。

参考文献

[1]苏秀玲，田秀萍，范博，等.STEM教育国内研究综述[J]，科学大众.

[2]顾建军.普通高中通用技术课程标准（实验）解读[M].江苏教育出版社.

[3]孙念龙.基于STEM的高中通用技术教学探索[J].江苏教育研究.