基于STEM理念的高中通用技术项目式教学研究

曲从雷

摘 要：STEM理念来源于国外，是针对国际人才竞争所提出并实施的一项国家教育策略。目前我国在各阶段的教育教学中积极推广这一理念。STEM理念的核心是多学科的交叉、融会贯通。该理念是各个学科的整合，并连接起各个学科交会的一个桥梁，而高中通用技术正是沟通各个学科的良好桥梁，是STEM理念實施并发展的一个良好的平台。因此，将STEM理念融入高中通用技术课程中，对于全面提高学生的综合素质大有益处。

关键词：STEM理念；高中通用技术；项目式教学

随着新课程改革的提出，国家越来越重视对学生综合素质、核心素养的培养，努力把学生培养成全面发展型人才。全面发展型人才，不仅需要掌握基础理论知识，还需要具备一定技能，并能将各学科整合，将知识和技能融会贯通，从而可以解决生活中的实际问题。而将STEM理念融入高中通用技术的教学正符合这一要求。因此，将STEM理念融入高中通用技术项目式教学中是可行又可靠的，值得教师推广和思考。

一、STEM理念包含的核心内涵

（一）STEM理念强调跨学科整合

STEM是科学（Science），技术（Technology），工程（Engineering），数学（Mathematics）四门学科英文首字母的缩写，是科学、技术、工程和数学教育的总称。STEM教育的跨学科性，要求学生对科学、技术、工程、数学的知识与能力进行综合把握，培养出具有科学的眼光、严密的逻辑思维、创新的实验设计、有效解决问题的综合性人才。在分科教学的当下，基于STEM理念所开展的教学，能够让学生深入进行学习掌握，掌握解决问题的多种思维和综合能力，从而让学生更加高效地直面和解决复杂多变的问题。这种跨学科性的教育方式，满足了学生对真实问题的需要，也需要让学生从多个视角来看待分析问题，锻炼学生的综合思维，让学生更好地适应未来的成长和发展。

（二）STEM理念强调探究式学习

探究式学习是STEM理念的核心特征之一，它强调通过主动探索、实验和体验的过程来获得知识。在高中通用技术项目式教学中，STEM理念鼓励学生深入探究通用技术的本质原理，挖掘其背后所蕴含的科学知识。鼓励学生通过动手操作以及实际操作的方式，来理解抽象型的通用概念。并且要求学生在教师指引下通过提出问题，设计实验以及围绕实验进行探究的形式，得到最终的成果。这种学习方法不仅能够培养学生的科学精神，还能够让学生学会如何系统地解决所遇到的问题，为接下来的成长奠定了坚实的基础。

（三）STEM理念强调创造力养成

在STEM教育中，创造力的培养是其中的关键内容。在高中通用技术项目式教学的过程当中，强调创造性思维和实践操作能力的相互结合，在项目驱动以及设计下，教师能够激发学生的想象力，培养学生的创新精神。让学生在解决一些通用的技术问题时，通过现有的知识和技能，突破传统方式的困境。从新颖的角度作为切入点，不断地找到关键所在。并且在启迪学生视野的情况下，帮助学生认识到创新的重要性，为其提供创新的工具和环境。这种教学模式能够让学生在接下来的发展当中更好地理解以及应用通用技术[1]。

二、高中通用技术项目式教学的特点

（一）项目式教学注重以问题解决为导向

项目式教学强调以问题解决为核心，要求学习活动围绕现实生活中的具体问题展开。在STEM理念下，高中通用技术的项目式教学特别注重培养学生的问题识别、分析和解决能力。学生需要主动探索问题的本质，动手实践，集合科学、技术、工程和通用技术等多学科的知识来寻找最优解决方案。教师的角色转变为指导者和协助者，帮助学生建立问题解决的框架，从而使学生能够独立思考，应对未来社会和工作中遇到的各种挑战。

（二）项目式教学注重以实践应用为根本

事实上对于项目式学习而言，实践应用是项目学习的根本出发点，也是最终的落脚点。尤其是在STEM理念下，STEM教育强调知识与实际应用的紧密结合。借助项目式教学学生可以将理论知识具象化地展示出来，通过动手实践来深化理解。这种教学方法，需要让学生在真实或者是模拟的实践当中，通过探索设计实践和测试来进行完成，最终得到属于自身独一无二的结论。在这个过程里，学生需要将学科知识应用到实际情境当中，还需要发挥出自己的思维，强化自身的综合素养。

（三）项目式教学注重以学生合作为前提

就目前而言，高中通用技术的项目式教学，其中一个关键的要素就是注重学生的合作。项目式教学需要让学生围绕某一主题或者某一问题进行深入且广泛的学习，在这个环节里，只靠学生一个人的努力是远远不够的，需要让学生以小组为单位进行合作。融合STEM理念，在清晰的分工交流协作过程中养成探索的精神，同时合作学习能够帮助学生扫清学习上的问题。实现学生思维上的互补，为学生提供多元化的学习环境，帮助学生更好地了解世界。

三、高中通用技术项目式教学策略

（一）指明项目方向，提升学生兴趣

在当前的高中通用技术课堂上，坚持探究性原则，要求学生从复杂的现象中寻找科学信息，并提出科学问题，能主动尝试从科学角度运用所学知识和方法寻求解决问题的策略，建构对生活图景的理解，是教师努力的方向。基于STEM理念下的项目教学，要想让其发挥出应有的作用，教师应当在高中通用技术课堂当中，让学生明确本章节的项目侧重点以及项目难点所在，提高学生高中通用技术水平，实现学生的全面发展。

例如，在进行教学“结构功能的实现”的时候，为了能够让学生了解本章节的教学目标，帮助学生理解结构的功能以及实现的方法。首先，在开展项目化教学之前，教师需要给学生介绍项目的主题以及目的。让学生在用科学的眼光结合技术工程知识的同时，理解结构功能的实现方式。先去让学生了解一些最基础的结构，比如说杆件结构、板壳结构、砌体结构等。通过这些简单的知识，给学生打下良好的基础。随后，教师要让学生了解结构功能实现的方式和目的。让学生思考如果想要实现支撑的功能，那么其结构应当满足哪些特点？通过这样的问题，让学生逐步掌握结构的特性。在此之后，教师可以让学生围绕生活当中存在的事物，用与结构相关联的内容，实现一个简单的功能，比如说制作一个可开盖的储物箱。这种项目的本质目的是让使用通用技术解决生活问题。在实际项目环节，鼓励学生将理论知识转化为实践应用，让学生在设计结构、完成结构后，不断改进结构以及重新规划结构。

（二）分配项目任务，强化学生体验

STEM理念注重学生跨学科能力的养成以及创新意识的提升。在课堂开始阶段，迅速集中学生的注意力，把他们的思绪带进特定的学习情境，激发起学生浓厚的学习兴趣和强烈的求知欲，对一堂课的成功与否起着至关重要的作用。因此，在开展项目化学习的课堂里，教师要合理地给学生分配好项目任务，要让不同能力的学生，都能够得到与自身能力相匹配的任务。落实项目化学习的细则，提升项目化学习的作用[2]。

例如，在进行教学“设计金属笔筒加工流程”的时候，这是一个典型的设计类项目。在通用技术当中，属于简单但并且具有创造力的项目内容。针对这个项目，教师可以根据学生的特点和任务量的情况，将学生分配完小组之后发放不同的任务。首先，需要学生针对这个项目，开展项目规划设计。思考金属笔筒的样式以及可能用到哪些加工流程。让学生思考金属笔筒在加工的过程中，需要哪些物料以及需要哪些制造工艺？并且鼓励学生将每一部分的工艺规划情况和实现情况给整合出来。不同的学生完成不同的内容，并且让学生动手进行实践。比如说一部分学生去绘画图纸，详细给出金属笔筒的参数，确定金属笔筒的款式、花纹外表以及深度和最大的储存量。另一部分学生设计金属笔筒的加工流程包括切削、车铣。另一部分学生可以思考金属笔筒外观花纹的制作方式。比如电镀、彩绘、印花等。每个学生都需要利用自身所学的通用技术，给出自身的加工方案。在这种分配任务的过程中，能够提高学生的问题解决能力和思维创新能力。

（三）开展项目探究，加深学生理解

围绕STEM理念设计完任务之后，除了要给学生分配不同的任务之外，还需要引导学生进行深刻探究，充分挖掘具有一定价值的、生动有趣的、有利于学生主动探索的事作为教学的素材，让学生从校园的实际问题中进行主题探究，体会学习的意义和乐趣，围绕项目从不同的角度给出自己的看法。在这个过程当中，教师可以让学生运用不同的方法同时进行结合，根据项目的知识点进行广泛思考和应用。最后再遴选出可行的方案，并进行尝试。以这样的方法能够肯定学生的地位，提升项目化教学的质量[3]。

例如，在进行教学“设计与实施雨水收集池水位控制系统”的时候，为了能够加深学生对通用技术的理解，让学生能够用科学的眼光看待生活，把STEM理念落实在实处。首先教师可以在课堂的开始，先给学生讲解一些最基础的与项目相关的科学原理。如水文循环、水压、水位测量技术等，以及工程设计基础，如传感器的使用、控制系统的原理等。接下来让学生围绕这个项目设计一个雨水收集池水位控制系统。首先，让学生思考雨水收集池和控制系统能够满足哪些功能。比如说收集池能够在下雨天收集雨水，当雨水未达到既定的收集量时，则会一直打开收集开关。当雨水收集达到收集量时，则会关闭收集开关。最后如果收集池中的水位高于既定水位时，需要实现排水功能。在明确收集池的功能之后，让学生从概念设计、材料选择以及系统组成到实现方案进行深入讨论，鼓励学生利用科学和工程知识设计出一个可行的控制系统的初步方案。最后，让学生根据自己所设计的方案，动手建构模型或者是制作原型。当学生出现问题的时候，需要不断调整和优化支撑的方案。以这样的方式，能够让STEM理念融入项目的探索当中完善学生的思维逻辑。

（四）汇报项目结果，展示学生成果

为了能够及时衡量STEM理念下项目式教学的实际情况，在让学生根据项目内容给出自己的方案之后，还需要让学生汇报自己的项目的结果，鼓励学生给出自己的项目成果。在这个环节里，学生需要整理自己在项目当中进行探索的思路以及自己通过项目式学习获得了哪些内容？而教师可以根据学生所得到的结果加以补充，让学生了解自己还存在着哪些不足，并且针对学生薄弱的项目成果进行补充，要让学生能够在高中通用技术中获取更多的知识。

例如，在进行教学“实现校园雨水收集与利用系统的设计方案”的时候，教师可以在课堂开始时，让学生根据上述流程完成项目的初步设计。项目探索的过程中，可以让学生从多个角度共同出发。为实现同一功能，从工程学的角度上探寻不同的解决方法，然后当学生能够给出自己的方案之后，教师可以让学生带着自己所得到的项目报告或者项目模型，进行一场简单的项目展示，其中要包括项目结果的分析以及项目过程中会出现的难点或者是重点内容，在这一环节里教会学生使用PowerPoint制作相应的海报，来清晰地表达自己的信息。然后，学生需要在班级内进行展示，给出自己所用到的技术和材料，以及如何克服其中的困难，让学生将自己的计算过程和演算图纸或者是所得到的模型与他人进行分享。而教师可以针对学生项目当中亮眼的地方以及需要改进的地方提出建议，鼓励学生不断完善自己的项目。以这样的方法，学生不仅能够展示自己的项目，还能够在整个过程当中，体验到STEM教育的综合性和实用性。

（五）反思项目流程，完善学生思维

STEM教育理念推崇学生的全面发展，更注重学生思维的完善程度。在教学实践中，应充分发挥评价的诊断、导向、激励、启发、改进、创造的功能，关注个体的进步和多方面的发展潜能，尤其是在项目化教学的当下，教师要根据学生所得到的成果及时进行评价。评价的环节可以从多个方面共同进行展开，让学生在自我评价的过程中，思考自己还存在哪些问题，在帮助学生找到问题的前提之下，真正增强学生个人的通用技术水平[4]。

例如，在进行教学“设计并制作站立式办公桌”的时候，当学生能够针对这个项目完成自己的模型或者是项目流程示意图之后，教师需要在项目结束之后鼓励学生进行全面的项目反思。学生需要思考整个项目的每个阶段，从初始设计思想、材料选择、制作过程到最终的测试和调整。这个反思的过程，可以让学生通过小组讨论的方式来彼此互相纠错。在此之后，教师要鼓励学生进行自我评价，衡量自己的项目过程中，认为自己成功或者是需要改进的地方，并给自己提供建议。最后教师也可以通过一些简单的问题对学生进行评价，可以让学生思考“在设计和制作站立式办公桌的过程中遇到了哪些挑战？如何克服这些挑战的？如果给你一个机会重新设计，你会做出哪些改变？”通过这种系统的反思和评价过程，学生不仅能够从项目中学习到知识和技能，还能够培养批判性思维、解决问题的能力以及终身学习的态度，这些都是STEM教育所倡导的核心素养。

结束语

综上所述，在高中阶段以STEM理念为依据，以项目化学习为途径所开展通用技术的学习，既能够增强学生的学习兴趣，又能够强化学生的学习体验。围绕项目，能够让学生在探究的道路上越行越远，也能够培养学生团结合作的意识。教师应当明确项目化教學的优势所在，确保项目化学习的可能性。积极拓展项目化学习的方式，要让学生从生活出发，感知通用技术的存在，并且培养学生自主思考自主发展的能力，实现学生的长远发展。

参考文献

[1]张艳艳.例谈高中通用技术创新实验课程中项目式学习法的运用[J].亚太教育，2022（24）：87-90.

[2]林建锋.项目教学法在高中通用技术课程中的应用探究[J].高考，2023（11）：148-151.

[3]张艳艳.基于循证理念的高中通用技术项目式学习评价研究[D].桂林：广西师范大学，2023.

[4]吴瑕，吴大永，陈卫华.高中通用技术课程实施项目式学习的实证研究[J].中国现代教育装备，2023（20）：46-49.