运用实验探究方法增效通用技术教学

张勇

摘要：阐述了通用技术教学中实验探究法的特殊意义与优势，论证了教学中实验探究法的实施策略、实验目标确定的针对性策略、实验材料和工具的选择策略以及实验程序和方法的制定策略。这种将科学探究方法与通用技术教学进行有机结合所产生的系统优化效应，能让学生更加透彻地理解和记忆通用技术课程知识点，强化创新设计和动手实践能力，培养发现、分析和解决问题的行为习惯。

关键词：通用技术;实验探究;核心素养;STEM教育

通用技术课程是继信息技术之后，对当代高中生开设的第二门技术性课程，通用技术新课标中表明这门课的性质是：提高学科核心素养为宗旨，以设计学习、操作学习为主要特征，是一门立足实践、注重创造、体现科技与人文相统一的课程。而实验探究法是通过实验的形式有计划地进行实践探究得出一定的科学结论，因此它是一种与通用技术新课标紧密结合的教学手段。

一、实验探究法在通用技术教学中的意义与优势

实验探究法就是学生按照老师的计划和要求完成课堂内相应实验，通过对实验过程的实施和对结果的分析进行自主探究学习的一种方法，它是一种立足实践创新和自主学习的教学方法。实践证明这种教学形式有利于调动学生的积极性，有利于培养学生的创新精神，有利于增强学生独立思考、实践探究的能力，是一种多赢且行之有效的学生课堂学习方法。

通用技术核心素养包含了技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力五个方面，很明显很多传统教学手段已经不能完全满足教学的需求，而实验探究法通过实验实施能有效的提升学生的创新设计、工程思维和物化能力，通过自主探究能增强学生的技术意识，提高学生图样表达、语言表达和交流能力，它是实现发展学生通用技术课程核心素养的一种行之有效的方法。

STEM教育已经成为了世界教育的发展趋势，中国也不例外，而STEM教育中也明确指出当前教育是要把科学、技术、工程、数学四大学科的综合知识，从应用到运用融会贯通，因此实验探究法也是推行STEM教育的重要教学手段之一。

二、实验探究法运用于通用技术教学的实施策略

通用技术是整个高中阶段最年轻的课程，它不像物、化、生这些学科已经形成了一套完善的实验教程和设施，因此老师对实验的方法和器材的选择要花费很大的精力，设计和选择的是否合适也直接决定了这节课的课堂效果，一般选择实验的原则是：

（一）实验目标确定的针对性策略

首先，实验项目的确定应该具有明确的目标性和针对性，以保证实验过程和结果的有效性。针对性和目标性的前提是实验项目的确定要与课本知识点相结合。虽然使用这种教学手段的过程是为了提高学生的动手实践、设计创新和自主探究的能力，但实验的最终目的还是让学生理解和掌握课程知识，如果实验跟课程内容脱节那么就会变成是一节单纯的活动课，表面上看起来非常热闹实际上脱离了通用技术教学的方向。

（二）实验材料和工具的选择策略

从技术意识、工程思维、创新设计和材料科学的角度思考，选用常见的实验材料和工具，保证大部分同学都能在课堂中进行实验。从当前通用技术课程开展的情况来看，大部分学校并没有专门的实验室，也没有专门的实验员，这必然限制实验的难度和广度，在材料和工具的选择上就要因陋就简，尽量保持普适性，满足大多数同学的需求和水平。如果材料和工具太多、太复杂那么老师准备和布置就会花费大量的精力和时间，甚至会出现学生不会使用的现象，这样无疑增加了教师的课程实施的难度，而且效果会大打折扣。

（三）实验程序和方法的实施策略

从工程和技术的角度制定科学的实验实施操作步骤和方法，采用一些较为简单和内容容易理解的实验，让大部分同学都能够实施实验和创新设计。实验探究法就是让学生在实施实验的过程中，探究出自己的想法和结论，如果实验都不能正常进行，那么后面的探究就是一個空谈，所以我们要考虑到现代高中生的知识水平、理解和动手能力，设计出大部分学生能够实施的实验，这样才能保证课堂的效果。

三、实验探究法运用于通用技术教学的实施方法

通用技术课程虽然具有其他学科教学的共性特点，同时也具备其自身的技术性课程标准，因此要以培养通用技术核心素养为宗旨，提高学生技术素养为目的来开展教学。在通用技术课堂中使用实验探究法一般可分为两种形式。

（一）实验实施探究

把课堂中的知识设计成若干个小实验，让学生在实验实施的过程中进行自主探究，教师总结归纳，最终让学生掌握课程知识。比如在讲解“怎样挑选材料”这节课时，为了让学生深刻的体会到怎样挑选材料和材料的选择对作品制作的重要性，可以设计若干个小实验，让同学们在实验中认知。

例如：502胶水是瞬间超强粘合剂，在课堂上让学生使用502胶水分别把一次性筷子和两种泡沫十字交叉连接到一起（相同材料和相同材料相连接）。在实验实践的过程中学生发现502胶水能快速的固化粘结好两根一次性筷子，而两种泡沫不仅不能粘结，而且会腐蚀材料的本身。通过学生对实验过程、结果的探究和老师的引导、归纳，让学生理解：连接材料选择非常重要，选择不恰当就会导致连接失败，甚至会损坏材料。

再如：模型制作时，路灯是很多作品需要实现的设施，教师提供三根竹制路灯杆让学生进行选择，通过导线与电源连接形成一个路灯模型，说明选择的理由。通过实施实验，学生发现两根导线不能贯穿最小路灯杆，从而不能与电源形成回路;灯泡会随着两根导线一起嵌入到最大的路灯杆内，会影响发光效果，所以只有选择合适的那根路灯杆才能成功完成一个路灯模型的制作（如下图）。通过这个实验的实施让学生探究到挑选的材料时要根据自己的需求选择它的形状、大小、颜色等因素。

这种教学方法相比以前的单纯讲授模式，整个课堂学生的积极性更高，纷纷表述了自己的探究过程和结论，学生成为了课堂的主角，成为了学习的主人，在这一过程中老师轻松进行归纳总结，学生愉快的接受知识，达到了预期教学目标。实验实施探究让学生通过“做”和“思”获取知识，既能让学生对所学的知识获得更加清晰的印象，从中获取记忆深刻的认识，又能培养学生的动手实践能力，同时也降低了学生在认识客观事物时的难度，达到综合能力的提升。

（二）创新设计探究

创新设计探究就是学生在课堂上按照老师布置的要求，动手实践做出创新作品，老师组织学生进行技术实验，通过对技术实验的分析、归纳和总结出课本知识点的过程。譬如在讲解“探究结构”这一节可以使用2018年青少年建筑模型教育竞赛创新项目“纸结构承重赛”活动，开展一堂创新设计探究课。

这个实验活动的材料和工具简单，只需2张A4纸、铅笔、固体胶和直尺所以非常适合在课堂上开展。课前把制作的规则和要求发给学生自行理解，这样就只需课堂上讲解重要的规则，大大节省了时间。现实生活中的建筑用来承重的柱子一般是长方体或者圆柱体的，而纸结构最容易实现的是圆柱体，因此要求学生把承重主体设计成圆柱体。在课堂上让学生根据自己的生活经验和知识水平设计圆柱体的高度、厚度、大小和加固点等等，根据自己的创新设计制作出自己组的纸承重结构，老师作为评委把每一组的结构进行承重试验，承重最大的三组学生在班上交流自己的制作方法和过程，最后老师引导学生回归课本，自主探究出影响结构稳定性和强度的各个因素。通过这节课的创新设计制作活动，学生把影响结构稳定性和强度的因素都探究的很透彻，比如：一些柱子做的很细，虽然硬度大但是根本放不稳，这就说明了支撑面积的大小对结构稳定性的影响;有些柱子做的太大，尽管稳定性很好，但是由于横截面积太小，让结构受到的应力太大，结构很容易被破坏;高的柱子比低的柱子承重少，说明了重心位置对结构稳定性的影响;有皱折的纸承重比光滑的纸少，说明材料对结构强度的影响等等。

这种教学方法相比以前的一些教学模式，充分激发了学生自主发现、积极参与的欲望，整个课堂学生的求知欲更高，认真的设计自己的创新作品，并在技术实验中探究总结自己的得失，體会到了技术和设计的重要性。创新设计探究让学生在“创新”和“实践”中获得知识，不仅让学生对知识理解更深刻、记忆更牢固，而且培养了学生的实践能力、探究能力、分析解决问题的能力及创新精神，达到学生综合素质全面发展的教学目标。

四、学以致用，以用促学

在通用技术课程教学中，以前使用最多的教学模式就是讲解案例或者老师在讲台做实验学生观看，很明显单纯使用这些教学方法达不到发展学生通用技术课程核心素养各方面的的要求。而实验探究法，很好的弥补了传统教学方法的不足，让学生在课堂中进行创新设计、动手实践和自主探究，它更好的符合了通用技术的核心素养的发展和课程标准的要求。通过这种教学方法的运用也让学生逐渐养成了使用所学的知识解决实际问题的习惯，学生发现宿舍的晾衣架存在的一些问题：袜子容易掉落、不方便晾鞋子、晚上收衣服不方便等，针对这些问题他们进行了创新设计，形成了很多优秀的设计方案，改变了晾衣架的结构，方便了自己的日常使用。能够把自己课堂所学运用于生活当中解决实际问题，让每一个学生有了成就感和荣誉感，这样的学习就会事半功倍，相得益彰。

通过实验实施探究和创新设计探究让学生把技术和科学放到同等的重要地位，越来越重视技术性课程的学习。实验探究法符合STEM的课程理念，在当代教育改革中是一种非常重要的教学方法。对于一门年轻的课程，要有效的使用这种方法，我们还需要深入的钻研课程核心素养和课程标准，设计出符合通用技术课程标准的实验，让学生有更多自主探究空间方能达到更好的效果。

参考文献：

[1]白波.实践探究法在小学数学教学中的运用.陕西教育（教学版），2017（10）

[2]张家港.“实验探究法”在初中物理教学中的运用.才·智（教法新探），2014（12）

[3]王宇伟.创新实验探究法在中学化学教学中的实施.云南化工，2018（5）

[4]普通高中通用技术课程标准（2017年版），人民教育出版社，2017