基于核心素养发展的通用技术教学设计优化策略的研究——“控制与设计”单元教学设计分析

曹骊

（如皋市通用技术教育实验学校，江苏 南通226521）

本文将以《技术与设计2》第四单元“控制与设计”部分为例，开展基于核心素养发展的通用技术教学设计优化策略研究。对于高一学生，仅凭现有的知识储备和实践能力，想要达到理想的教学效果，是有一定难度的。在实践教学中，围绕学科核心素养，进行了教学设计的优化改进，起到了良好的效果。

1 确定基于核心素养的教学目标

“通用技术”学科课程主要特征是设计学习和操作学习，因此它的授课形式应有别于传统学科。教学中，主要采用小组合作探究的学习形式，引导学生完成课程既定的项目任务。在课程实施前需要将班级学生进行合理的小组划分，前期获取尽可能多的学生信息，如班级人数，男女比例、文理科倾向、生源质量等。分组过程中引导学生进行科学的组合，主要强调男女、优差比例搭配。同时也需要考虑性格差异，教师可以在今后接触和观察学生的基础上，进行指导性的调整。考虑到个体的差异性，有的学生可能团队协作能力强，有的学生动手实践能力强，有的可能有绘画的专长。因此，在设定教学目标之初，核心素养的达成不应强加于每个学生，可以先以组为单位设定学习目标。在课程项目任务协作完成、学生感受成功喜悦的同时，激发他们相互学习的意识。这样，通过组内互补、互助、互学，实现了共同进步。同时，根据小组的特点，基于核心素养设定不同难易程度的分层教学目标，如“控制系统的设计与实施”，是“控制与设计”单元的最后一节，它较全面地检验了学生对该单元的核心素养的达成情况，教师可以设定难易程度不同的开、闭环控制系统设计任务，引导小组根据自身实际情况确定项目，量力而行地完成学习。

2 提升图样表达水平，促进创新设计方案呈现

“控制与设计”单元的学习重点是控制方框图的识读与绘制，这也是学习该章节的教学难点，它直接关系到学生对开、闭环控制系统的正确分析理解，不难发现这部分知识点属于核心素养中图样表达能力培养范畴。在通用技术学科中图样表达的作用主要就是希望学生能理解技术对象的和设想，用图形进行可视化的呈现和交流。控制方框图的识读有助于理解控制系统，而学会绘制方框图主要是建立在理解基础上的设计呈现，它不仅利于学生对知识的全面掌握，还为后续学生完成创新设计提供了帮助。

为了突破这一重难点，首先，需要引导学生理解控制系统实现原理，把看似复杂、散乱的控制过程进行功能结构划分，分析控制流程。在理解输入、控制器、执行器、被控对象、输出、检测装置等相关概念的基础上，帮助学生总结归纳出各自的功能特征和共性规律，对号入座，学会识读方框图。其次，能够读懂方框图，也就能够轻松突破开、闭环控制系统的区分这一难点。可以结合生活实际，积极引导学生在生活中发现典型控制现象，学会分析控制系统，解决控制系统中出现的问题，如通过抽水马桶的闭环控制实现，让学生知道如何节约用水；分析冰箱恒温控制系统，知道冷藏室结冰可能是温控器故障等，这样就做到学以致用，利于学生加深巩固理解知识点。最后，学生能够在了解控制系统运行过程的基础上绘制出方框图，学会在解决实际问题的过程中，通过专业的技术图样进行简单控制系统的功能设计，呈现一些创新作品，使设计过程规范高效。

3 科学达成物化能力培养目标

物化能力是高中通用技术课程核心素养的重要组成，它直接影响到通用技术教学的实施和成果的最终呈现，是检验其他核心素养是否达成的重要评价依据。“控制与设计”单元中的物化能力培养，主要体现在控制系统的设计、制作环节，但受到学生知识储备的限制，该单元的教学案例所涉及的知识涵盖面广、专业性强，在讲解中涉及工艺和原理时，学生理解起来明显吃力。

教师需要进行教学内容的重新筛选改进，尽量列举学生容易接触的案例，适当补充难易适中的专业知识。比如在讲解冰箱温度控制系统时，结合控制方框图，提供冰箱各重要部件实物图，补充一些制冷技术知识，以方便学生理解。对于专业性太强的案例，可以用简单的案例替代或使用专业的教学套件实现，如在实践操作项目“光控灯设计制作”过程中，该项目物化能力培养重点是学生在掌握了开闭环控制后，尝试设计光控灯系统，并根据提供的电子元器件完成物化作品。学生虽然知道光控灯的功能特性，但该项目需要进行电路设计、电子元器件的组装，因学生前期只通过物理学科掌握了不多的电学知识，对于大部分学生来说有不小的难度。即使根据设计方案帮助他们完成电路设计，学生也只是机械地模仿完成电路的插接或焊接。而且因为连接不到位，教师后期需要花大量的时间和精力帮学生调试、纠错，反而没有足够的时间指导学生对设计作品进行检验、改进，这样已经偏离了该节的物化能力培养目标。

那么，在教学中如何规避这个问题？其实可以考虑使用“数字逻辑电路教学套件”来改进教学，这些套件的特点是整合了典型的传感器和逻辑电路，把电子元件按功能进行集成模块化，化繁为简，方便重复利用，减少损耗。使用过程中通过模块间的简单连接，能快速实现控制系统的搭建，中间复杂的电路控制无需学生去设计。最后只需要将光敏模块、非门模块、逻辑主板、led 模块连接，就能实现光控灯功能，而且只需通过添加一个比较模块就可以实现开环控制到闭环控制的改变。

4 注重培养学生的技术意识和工程思维能力

高中“通用技术”课程教学是学生技术素养形成的重要途径，课程中涉及的技能与方法，对学生未来的生活、学习、工作都有着广泛的迁移价值。在教学中不应只停留于实践技能的传授，更多的是要关注学生的技术意识和工程思维能力培养。需要引导学生用技术的眼光看待遇到的问题，教会他们运用系统分析的方法，从整体入手，抓住关键要素，比较权衡、筛选出能够解决问题的方案。学会根据技术规范标准，进行实物模型的结构设计和制作。例如在“简单控制系统设计与制作”这节课中，就如何纠正学生错误的书写姿势这一问题，前期应该引导学生进行系统分析，通过相关资料的收集，明确学生书写时所处的环境、主要的错误书写姿势、纠正提醒的方式的实现途径等关键问题，完成书写姿势检测装置的功能和结构设计。同时，可以鼓励学生利用网络，进行类似设计的专利查询，完善、改进自己的设计（如增加久坐提醒的功能），培养他们的创新意识和专利意识。设计方案确定后，明确控制系统中各部分功能和构成，参考相关技术规范要求，选择合适的功能部件进行控制系统组装、调试、运行和优化。

“通用技术”学科作为高中阶段课程体系中素质教育的重要组成，是一门立足实践、注重创造、体现科技与人文统一的课程。随着科技的进步，技术的发展日新月异，“通用技术”课程与时俱进，课程体系涵盖面越来越广，各种不同类型的实践课程给教学带来了一定的难度。学科核心素养的提出，对于“通用技术”学科教学设计具有重要的指导意义，它明确了学科的培养目标，使教师在优化教学方法、教学内容，以及考核评价等教学环节中有据可依，为学生技术素养的快速形成提供了帮助。