基于学科核心素养的高中通用技术课程教学研究

◇乐山师范学院电子信息与人工智能学院 陈利群

技术能力对个人的职业生涯是非常重要的，而学校素质教育的一个重要组成部分就是技术教育。普通高中通用技术课程的宗旨是提高学生的学科素养，课程的标志性特征为设计思想的学习、动手操作的学习，它是一门既结合实践应用、注重创造性思维、又展现科学技术与人文相统一的综合性课程。本文通过对该课程选修一“电子控制技术”部分的教学内容举例来展开教学研究，探讨如何围绕核心素养开展教学活动。

高中《通用技术》课程的选修一讲述有关“电子控制技术”方面的知识。章节设置上包括“电子控制技术结构与组成”，简要阐述开环电子控制系统与闭环电子控制系统的概念、结构、工作原理、区别及各自优缺点；而“电子控制系统中的传感器”那章则描述了各种类传感器的原理及应用；在“电子控制系统中的信息处理与控制电路”章节中，则涵盖数字电路的基础和控制电路的介绍。从内容设置可见，选修一内容与电子、信息、自动化工程领域息息相关，高中阶段先让学生了解行业概况和学科知识基础，可大大激发学生的求知欲。而高中通用技术课程的一系列教材，具有多个专题知识点，比如专题一“对技术的认识”，从技术的含义、技术的价值、性质，到科学与技术的关系、技术的发展史，目标明确地指向其基本的要求：①学习了解科学技术的发展历史，解开对技术的神秘感、破除迷信。②理解技术可以体现人的能动性和创造力，技术的进步是推动社会发展前进的主要动力。③深刻理解技术的本质特性。④分清技术与科学的关系。而这一专题里面还有众多丰富的相关内容，包括二氧化碳排放、全球变暖问题；臭氧空洞和紫外线对人类环境的影响；酸雨的形成、硫氧化物、氮氧化物问题；有害废弃物、核废料等。另外，专题二为“设计有关知识”，专题三为“通用设计的过程及评价”，专题四为解析“设计应具备的基本能力”，专题五为“结构与设计”，专题六为“流程与设计”，专题七为“系统与设计”，专题八为“控制与设计”，每一个通用技术专题项目都深入浅出地结合生活生产实践内容，给学生展现出他们未来将从事的行业特点、必备的知识体系、研究方法和设计思路。同时，考虑到学生所处的受教育阶段，仅仅粗略地阐明了其基本要求而已。例如，专题八“控制与设计”，结合高中生智力特点和需求特点提出来的基本要求是：①结合生活、生产中实际应用理解控制的含义和作用。②对于简单的开环控制系统和闭环控制系统构成环节熟练掌握，并能描述出其控制的原理、工作过程。③可以绘制一个闭环控制系统的简要框图，理解方框图里面控制器、执行机构等有关环节的本质作用，明了构成闭环的反馈环节物理层面的具体功能。④可以联系实践案例定性地分析影响简单控制系统运行性能指标的干扰因素，并区分主次。

既然高中通用技术课程中涉及到方方面面的知识，如何在有限的时间里实施有效的教学呢？这是我们需要深入研究的问题。根据《教育部关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》，新课标的修订依然要参考中学生发展核心素养要求，细化各年级、各学科具体的育人目标及任务，明确设立中学生该具备的关键能力和必备品格，这些能力和品格将适应个人终身发展和社会发展的需求。尤其重要的是强调个人修养、社会关爱、家国情怀，愈加关注个体自主发展、团队协作参与、创造创新能力的培养。

1 通用技术核心素养的具体内容

《通用技术》课程的学科核心素养包含五个方面，分别是技术意识、工程思维、创新设计、图样表达、物化能力。

简单地说，技术意识就是人们对技术现象及技术问题的感知和体悟。能够形象化地理解社会生活生产中的技术规范、标准要求，形成专利意识；有能力理性分析某一技术对人、社会、环境的影响并进行正确评估，树立技术的安全意识、环保意识，更进一步形成技术伦理及道德意识；始终把控住技术的根本宗旨，深入体会技术与人类先进文明之间的关联性。

工程思维是利用系统分析和对比均衡为中心要点的一类筹谋规划思想。希望培养学生正确认识系统、工程的多样性和复杂性，既能全面地分析系统，又能校正、优化系统，甚至设计系统。深谙实际系统的全部结构、工程执行流程，能用系统、控制等基本理念进行实际运用。

创新设计则是指立足于技术遇到的问题实施创新方案构思以期达到解决技术问题，提升技术水平的过程。希望学生能根据所学，收集资讯信息，通过观察分析可以提出问题、找寻解决问题的创新性途径，最终达到解决问题的目标。

图样表达是人们对技术对象采用可视化的描述和交流。学习必要的行业绘图国标要求，能识图，借助工具可以完成手工绘制、计算机辅助绘制的技术图样。也就是掌握技术语言实现正确表达。

物化能力简而言之就是采用一定的制作方法把设计方案转化成有用产品的能力，或者对现有产品进行改良和优化的能力。

以上详尽描述的核心素养要求高而全面，如能让学生获得上述能力必将使其成为合格的社会主义建设人才。那么如何在该课程的教学中，潜移默化地培养其相关素养、提升其相关能力呢？

2 根据教学内容设计教学环节

细细解读理解学科核心素养，涵盖了未来工程师、普通技术人员、多行业从业者所必备的多项能力，贯穿该“通用技术”教学要求甚至可延伸到大学不少细分学科的教学要求，所以其指导性是广泛的，围绕核心素养的培训手段是灵活多样的。

以《通用技术》选修一“电子控制技术”第二章“传感器”中第二节“传感器及其应用”之“光传感器及其应用”为例，本节内容既是对传感器知识的拓展与深化，有为今后进一步学习电子控制系统积基树本。分析学情，学生已经初步学习了传感器的理论知识，作为高中阶段学生具备较强的观察能力和一定的抽象思维能力，且对控制技术类课程表现出浓厚的学习兴趣。

“光传感器及其应用”的教学重点是了解常见光传感器，理解光传感器的工作原理，教学难点是掌握常见光传感器的特性及其应用。基于教师为主导、学生为主体的教学理念，在教学的四个基础环节—“导入新知、构建新知、深入理解、课后延伸”各个步骤精心设计安排教学，谨记围绕学科核心素养的培养提升。

环节一：回顾旧知、导入新知。从之前所学，压力传感器、超声音传感器、霍尔传感器分别是将力信号、超声波信号、磁信号转化成为电信号，同样之处在于都是将非电信号转化为电信号过程，顾名思义新知识“光传感器”自然是将光信号转化为电信号的一类装置。快速明了地导入当天的新课内容，同时阐明其概念。

环节二：师生互动、构建新知。现场向学生展示光敏电阻，并分发给各学习小组，让学生用万用表测量其阻值，然后用不透光的套子遮住光敏电阻再测其阻值，各小组汇报他们的测量结果对比光敏电阻的亮电阻和暗电阻的差别，引导学生得出有关的结论—光信号不同转变成了阻值的变化（电信号）；向学生介绍光电池板的组成及结构，然后通过实验将不同强度的光照射到光电池板上，与光电池组成回路的灯泡会随着光强的变化而发生明暗不同的改变，从实验中获取直观的结论；然后举例生活中常用的红外传感器及其应用……最后回到前面的光敏电阻和光电池特性，提出光敏电阻和光电池为何会有这样的特性呢？继而展开对半导体材料三大特性的讲解，包括热敏性、掺杂性和光敏性，当然这堂课主要讲解光敏性，光照对半导体材料可以带来怎样的性能改变。

环节三：运用知识、深化理解。通过视频、文档、图片等生动形式地向学生介绍光敏电阻常见的两方面用途—调光电路及作为光控开关的应用；生活生产中，光电池的实际运用可从三个方面展开学习，包括光电转换、光电检测和光能利用，教师从多途径收集有关的学习资料，光传感器的运用涉猎甚广，军用、民用、医用、采矿、探伤……半导体材料光电池除了作为传感器还是绿色能源光伏发电的设备。

环节四：课堂小结、课后延伸。小结课堂新内容，布置课后练习要求。一般建议让学生运用光传感器设计实用电路。比如要求学生设计一个楼梯间使用的光控同时带声控的路灯电路。

3 课堂环节设计的作用

从以上“光传感器及其应用”的教学环节设计，首先通过复习传感器的概念引出光传感器工作原理，来导入新知。然后，现场测试，得出光敏电阻的特性；实验探究，得出光电池的特性；联系实际，认识红外传感器，在这一过程中，注重师生互动，以此达到构建新知的目的。接下来，结合上一环节，详细介绍常见光传感器的应用，联系实际、深化理解。最后，简单地进行课堂小结，并布置课后作业。教法上看，教师使用实验演示并加以讲授的方法；学法上看，学生通过观察加以思考，自主体验式地进行学习。

教学过程中，在教师的引导下现场测试、实验探究得出光传感器的特性，让学生获得光传感器这一技术现象、技术问题具体的感知与体悟，树立必要的技术意识；通过讲解光传感器及其应用，让学生学会系统分析光传感器工作原理，而不是孤立地学习“光传感器”特性，引导学生形成工程思维模式；最后介绍光传感器在实际生活、生产中应用的发展趋势以及目前存在的不足之处，培养学生立足所学，善于发现问题、解决问题，提升学生创新设计能力。

4 结束语

当然上述教学设计举例中，专门地进行了有利于培养学生技术意识、工程思维、创新能力这三方面核心素养的安排。而物化能力、图样表达虽然没有刻意的设计安排，但是布置的课后作业练习，需要学生设计实用的声控、光控电灯电路，是可以绘制电路图并购置材料做出实物产品的，即所谓的图样表达及物化能力的培训。不过，因为高中通用技术课程的课时数非常有限，我们也不必追求所有章节的教学都要生拉硬扯地挂钩核心素养，只需在教学安排上多动脑、花心思围绕学科核心素养展开教学即可。