STEM教育視野下促進(jìn)通用技術(shù)核心素養(yǎng)的案例探索

舒曙亮

一、背景分析

STEM是科學(xué)（Science），技術(shù)（Technology），工程（Engineering），數(shù)學(xué)（Mathematics）的英文首字母的縮寫。STEM教育實(shí)質(zhì)上是一種跨學(xué)科融合教育。

通用技術(shù)核心素養(yǎng)包括五個(gè)方面：技術(shù)意識(shí)、工程思維、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、圖樣表達(dá)、物化能力。這就要求教師在日常教學(xué)中要重視培養(yǎng)落實(shí)核心素養(yǎng)，能幫助學(xué)生更好地建立技術(shù)思維和知識(shí)體系。由此可見，無論是STEM課程還是通用技術(shù)課程，其核心理念和核心價(jià)值是一致的，重在培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力以及解決實(shí)際問題的能力。

二、案例展示

在學(xué)生掌握必修《技術(shù)與設(shè)計(jì)1》課本中設(shè)計(jì)一般過程的知識(shí)的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行“系統(tǒng)化”的學(xué)習(xí)和理解，并與《技術(shù)與設(shè)計(jì)2》中相對(duì)抽象且難度較大的工程類知識(shí)相結(jié)合，來解決實(shí)際生活中的問題，這STEM 教育的理念相符。在教學(xué)中選擇的案例項(xiàng)目應(yīng)具有趣味性和挑戰(zhàn)性且貼近學(xué)生生活，容易讓學(xué)生在探究中能獲得多種解決問題方案，使他們能在成功中增強(qiáng)對(duì)體驗(yàn)設(shè)計(jì)的興趣和喜悅。本文以一個(gè)簡易防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施為例。

首先設(shè)定教學(xué)情景，然后引導(dǎo)學(xué)生引發(fā)思考，提出設(shè)計(jì)項(xiàng)目，并對(duì)問題的解決進(jìn)行分析，制定合理的方案，最后通過制作來實(shí)現(xiàn)。項(xiàng)目的選擇與開展應(yīng)當(dāng)以學(xué)生合作探究作為主要形式，在整個(gè)問題解決的過程中，問題分析、流程設(shè)計(jì)、項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)等，這體現(xiàn)了工程素養(yǎng);對(duì)與Mixly-Arduino程序設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)具有技術(shù)特征;流程設(shè)計(jì)中邏輯判斷等也符合數(shù)學(xué)范疇。這是一個(gè)具備STEM教育特征的通用技術(shù)教學(xué)過程。

三、教學(xué)步驟

1.創(chuàng)設(shè)情境

教師情景展示：小明家里開了超市，為了晚上超市的安全，小明希望設(shè)計(jì)一個(gè)防盜報(bào)警系統(tǒng)，白天不報(bào)警，晚上超市關(guān)門的時(shí)候，有小偷進(jìn)入超市就會(huì)報(bào)警。引入設(shè)計(jì)項(xiàng)目，提出設(shè)計(jì)要求。

2.知識(shí)講授

（1）認(rèn)識(shí)器材：mCookie核心模塊

（2）連接電路并學(xué)習(xí)Mixly-Arduino程序

（3）燒錄程序

四、其他設(shè)備

USB數(shù)據(jù)線、傳感器連接線、傳感器外殼、樂高或其他固定結(jié)構(gòu)

將模塊和傳感器組裝起來：

將紅色的核心模塊，電池底座與綠色的擴(kuò)展模塊吸在一起。

五、編程思路

聲明變量“on”存儲(chǔ)開關(guān)狀態(tài)，通過2號(hào)觸摸傳感器，人為設(shè)定開和閉兩種開關(guān)狀態(tài)。

on=0時(shí)，表示白天開館;

on=1時(shí)，表示夜間閉館，若有人闖入，則on的值變?yōu)?;

on=2時(shí)，表示有人闖入，呈警戒狀態(tài)，紅燈閃爍報(bào)警。

六、開始編程

1.彩燈準(zhǔn)備，聲明變量

2.按下2號(hào)觸摸人為改變開關(guān)狀態(tài)

如果開關(guān)機(jī)按鍵被按下，則執(zhí)行內(nèi)部程序。如果on等于1（現(xiàn)在是夜間閉館狀態(tài)，則on設(shè)為0（白天開館）。否則（現(xiàn)在是白天開館或警報(bào)狀態(tài)），則on設(shè)為1（夜間閉館）。等待開關(guān)機(jī)按鍵松開。

3.如果on=0，白天開館，彩燈變成綠色

4.如果on=1，夜間閉館，彩燈變?yōu)榧t色

5.如果on=2，有人闖入，閃爍報(bào)警后關(guān)閉

七、測(cè)試結(jié)果

上傳成功后，默認(rèn)白天開館模式，綠燈亮起;按下2號(hào)觸摸，切換成夜間閉館模式，紅燈亮起。此時(shí)，在人體感應(yīng)傳感器前揮手（檢測(cè)到有人靠近），可看到紅燈閃爍報(bào)警。

拓展：

師：現(xiàn)在有人闖入報(bào)警時(shí)，只有紅燈閃爍，還不夠明顯啊，應(yīng)該加入警鈴，這樣效果更好！

學(xué)生：只要再增加一個(gè)蜂鳴器報(bào)警就好啦！

有人闖入時(shí)，警燈閃爍，同時(shí)警鈴報(bào)警。

on=0時(shí)，彩燈為綠色，開館狀態(tài)。

on=1時(shí)，如果檢測(cè)到有人活動(dòng)，on=2，進(jìn)入報(bào)警模式。

on=2時(shí)，彩燈亮紅色，蜂鳴器報(bào)警。

由此可見教學(xué)中可通過靈活應(yīng)用探究性學(xué)習(xí)、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)等教學(xué)方式，讓學(xué)生對(duì)已有知識(shí)的進(jìn)行整合，培養(yǎng)利用STEM知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)問題的能力，從而使學(xué)生的核心素養(yǎng)得到提升。STEM教育同通用技術(shù)課程的深度整合，這必然給通用技術(shù)帶來很大的發(fā)展空間，從而提升教學(xué)效率和質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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[3]孫念龍.基于STEM的高中通用技術(shù)教學(xué)探索[J].江蘇教育研究.