通用技術(shù)學(xué)科“學(xué)習(xí)情境”實踐研究

陳 心 陳 磊 徐 敏 黃燕輝 卓凌穎

（1.福建省普通教育教學(xué)研究室，福建 福州 350001；2.福州第十五中學(xué)，福建 福州 350004；3.福州格致中學(xué)，福建 福州 350001；4.南安市新僑中學(xué)，福建 泉州 362331；5.福州第七中學(xué)，福建 福州 350012）

情境，并不是一個嶄新的詞匯，但對于通用技術(shù)學(xué)科而言，“學(xué)習(xí)情境”卻是一個比較嶄新的研究領(lǐng)域。它的提出，來源于《普通高中通用技術(shù)課程標準（2017 年版2020 年修訂）》（以下簡稱“新課標”）中第六部分“實施建議”所提出的“強化基于技術(shù)實踐的學(xué)習(xí)情境設(shè)計”。今天，開展通用技術(shù)學(xué)科“學(xué)習(xí)情境”研究，最關(guān)鍵的驅(qū)動力，在于情境是“與個體當(dāng)前活動產(chǎn)生關(guān)聯(lián)或相互作用的環(huán)境”［1］，而“核心素養(yǎng)的養(yǎng)成意味著學(xué)習(xí)者面對真實的環(huán)境，能夠解決問題的整體能力的表現(xiàn)”［2］。教師只有在課堂中設(shè)置出正確、合理、具體的“學(xué)習(xí)情境”，才有可能使學(xué)生的個人素養(yǎng)得到培養(yǎng)和展示，才有可能使學(xué)生個體素養(yǎng)的水平差異得到顯示和檢驗，才有可能使學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)得到不斷發(fā)展和提高。因此，正確的“學(xué)習(xí)情境”設(shè)計，對于開展好通用技術(shù)學(xué)科教學(xué)，全面發(fā)展學(xué)生的通用技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)具有重要的基礎(chǔ)性意義。

但是，在當(dāng)前的課堂教學(xué)現(xiàn)實中，“偽情境”“假情境”的現(xiàn)象比比皆是，教師普遍難以正確、全面地認識“學(xué)習(xí)情境”的基本特征，不完全掌握課堂教學(xué)中“學(xué)習(xí)情境”設(shè)置的基本辦法。有鑒于此，筆者根據(jù)多年從事教學(xué)教研工作的經(jīng)驗，充分考慮通用技術(shù)一線教師所面對的教學(xué)實際，結(jié)合具體實例，從“學(xué)習(xí)情境”的實踐特征和“學(xué)習(xí)情境”設(shè)置的基本步驟等兩個維度對通用技術(shù)學(xué)科“學(xué)習(xí)情境”的設(shè)置進行簡要闡述。

一、正確理解通用技術(shù)學(xué)科“學(xué)習(xí)情境”的實踐特征是進行通用技術(shù)學(xué)科“學(xué)習(xí)情境”設(shè)置的基礎(chǔ)

之所以要強調(diào)通用技術(shù)學(xué)科“學(xué)習(xí)情境”的實踐特征，而不是研究“學(xué)習(xí)情境”的內(nèi)涵或本質(zhì)特征，關(guān)鍵是由于不同學(xué)科所設(shè)置的“學(xué)習(xí)情境”總是存在學(xué)科差異，總是包含了具有各自學(xué)科特色的學(xué)科核心素養(yǎng)和相應(yīng)水平層級，總是對于“學(xué)習(xí)情境”所包含的具體要素有著不同的認知。因此我們有必要明確，本文所討論的“學(xué)習(xí)情境”僅限于通用技術(shù)學(xué)科。

同時，“學(xué)習(xí)情境”還是一個動態(tài)概念，不同的教師和學(xué)生在同一情境中的感受、認知和習(xí)得均有比較明顯的差異。對于一線教師而言，過多拘泥于“學(xué)習(xí)情境”的名詞分析和理論解釋，不利于他們在教學(xué)實際中進行有效的情境設(shè)置操作，因此，對于通用技術(shù)學(xué)科一線教師而言，只討論和研究“學(xué)習(xí)情境”的實踐特征，比較有利于他們在教學(xué)中的掌握和使用。

一般而言，通用技術(shù)學(xué)科的“學(xué)習(xí)情境”實踐特征，應(yīng)具有以下三方面，即技術(shù)性、真實性和綜合性。

（一）技術(shù)性是通用技術(shù)學(xué)科“學(xué)習(xí)情境”實踐特征的核心本質(zhì)

通用技術(shù)學(xué)科作為普通高中技術(shù)課程的一門必修科目，它的教學(xué)實踐基于真實的技術(shù)實踐，以發(fā)現(xiàn)技術(shù)問題、研究技術(shù)問題和解決技術(shù)問題為主要過程。因此，技術(shù)性必然成為通用技術(shù)學(xué)科學(xué)習(xí)情境的本質(zhì)特征，這也是新課標的規(guī)定。任何不符合真實的技術(shù)實踐或與技術(shù)實踐無關(guān)的情境都不是通用技術(shù)學(xué)科所要求的學(xué)習(xí)情境。

技術(shù)性的本質(zhì)特征，要求通用技術(shù)學(xué)科“學(xué)習(xí)情境”中的各技術(shù)要素應(yīng)具有一定的復(fù)雜性和不確定性，應(yīng)天然包含結(jié)構(gòu)不良的問題，所設(shè)計的任務(wù)應(yīng)具有開放性和層次性，技術(shù)問題不應(yīng)設(shè)置唯一答案，而應(yīng)設(shè)計多種可能路徑解決同一技術(shù)問題的可能，同時應(yīng)能對多學(xué)科知識進行融合應(yīng)用。特別地，這樣的“學(xué)習(xí)情境”自身還應(yīng)具有一定的復(fù)雜程度，盡可能貼近學(xué)生所面對現(xiàn)實生活中的多種復(fù)雜技術(shù)情境，以發(fā)揮情境在促進學(xué)生素養(yǎng)發(fā)展、形成和遷移應(yīng)用中的重要作用。

通用技術(shù)學(xué)科“學(xué)習(xí)情境”的技術(shù)性，還包含了對教師能否正確、合理使用信息技術(shù)的必然要求。當(dāng)前，信息技術(shù)與教學(xué)的充分融合是時代發(fā)展的要求，也是提高課堂教學(xué)效率的重要技術(shù)手段。在情境設(shè)置中使用信息技術(shù)，既可以是傳統(tǒng)意義上的，利用信息技術(shù)手段展示音視頻資料，如利用微課、微視頻等進行知識、技能的講授，還可以是從更高層面對信息技術(shù)的應(yīng)用，如構(gòu)建基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)和增強現(xiàn)實技術(shù)條件下的虛擬環(huán)境。但教師應(yīng)明確，信息技術(shù)手段在課程中的應(yīng)用只是教學(xué)輔助手段的一種，基于信息技術(shù)的情境預(yù)設(shè)不能拋棄教師指導(dǎo)的主體性作用，應(yīng)密切關(guān)注是否出現(xiàn)喧賓奪主的現(xiàn)象。同時，應(yīng)謹慎對待信息技術(shù)的新發(fā)展。因為技術(shù)總是具有兩面性，特別是基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)和增強現(xiàn)實技術(shù)所構(gòu)建的情境預(yù)設(shè)是否能夠有效適合學(xué)生的認知發(fā)展和素養(yǎng)形成，應(yīng)持必要的謹慎態(tài)度。

（二）真實性是通用技術(shù)學(xué)科“學(xué)習(xí)情境”實踐特征應(yīng)具有的天然屬性

真實性是通用技術(shù)學(xué)科“學(xué)習(xí)情境”實踐特征的天然屬性。這是由于，素養(yǎng)的本質(zhì)特征之一在于遷移，即已經(jīng)形成的素養(yǎng)應(yīng)可以廣泛應(yīng)用于不同的現(xiàn)實情境。教師在教學(xué)中所預(yù)設(shè)的“學(xué)習(xí)情境”越接近學(xué)生所能應(yīng)用的真實生活情境，就越容易使對學(xué)生素養(yǎng)的培養(yǎng)達到效用的最大化，但應(yīng)引起注意的是，我們所提倡的“學(xué)習(xí)情境”接近學(xué)生所能應(yīng)用的現(xiàn)實生活情境，并不能簡單機械地要求教師去創(chuàng)設(shè)一個和學(xué)生的現(xiàn)實生活情境盡可能一致的環(huán)境。顯然，無論我們?nèi)绾晤A(yù)設(shè)這樣的情境，課堂環(huán)境總還是課堂環(huán)境，總是和其他環(huán)境存在著差異。

所謂通用技術(shù)學(xué)科“學(xué)習(xí)情境”的真實性，是要求我們能否在同一學(xué)習(xí)情境中，多次提供學(xué)生應(yīng)用同一概念、知識和技能解決問題的機會。這種機會的提供，一方面應(yīng)可以使學(xué)生將已有的個人知識技能與新知和習(xí)得進行自我交匯交融，允許其不斷試錯，允許其反復(fù)嘗試，而應(yīng)避免單純拘泥于某一節(jié)課所給予的新知和習(xí)得進行重復(fù)、機械的操練；另一方面，這種真實性的要求，應(yīng)使學(xué)生在一個情境中，對于情境所預(yù)設(shè)的不同類型、不同難度的問題進行知識和技能的不斷遷移應(yīng)用。這樣不斷進行的遷移和應(yīng)用同時還能給予我們觀察學(xué)生素養(yǎng)形成的良好機會。

（三）綜合性是通用技術(shù)學(xué)科“學(xué)習(xí)情境”實踐特征應(yīng)具備的必備性質(zhì)

教師在通用技術(shù)學(xué)科課堂教學(xué)中所創(chuàng)設(shè)的“學(xué)習(xí)情境”應(yīng)具有一定的綜合性。這種綜合性要求教師，不能針對碎片化的知識或技能而孤立地設(shè)立不同條件的情境，而應(yīng)設(shè)計一個能將課堂教學(xué)中所出現(xiàn)的知識和技能進行綜合應(yīng)用的，適用于絕大多數(shù)學(xué)生且具有多重技術(shù)要素的預(yù)設(shè)情境；其次，綜合性還指，“學(xué)習(xí)情境”應(yīng)有利于學(xué)生自身進行綜合，即將學(xué)生的個人知識技能與新知和習(xí)得進行綜合，并在解決技術(shù)問題或完成技術(shù)任務(wù)的過程中形成學(xué)習(xí)的自覺性，進而在真實的學(xué)習(xí)過程中發(fā)展技術(shù)能力，形成技術(shù)素養(yǎng)。最后，綜合性還要求教師所設(shè)置的“學(xué)習(xí)情境”應(yīng)有利于學(xué)生之間開展相互合作和互相學(xué)習(xí)，在具體技術(shù)問題的解決過程中自發(fā)形成學(xué)習(xí)共同體和合作小團隊，能共同對同一“學(xué)習(xí)情境”中的不同技術(shù)難度的問題開展必要的合理探究，并嘗試解決。

二、通用技術(shù)學(xué)科“學(xué)習(xí)情境”設(shè)置的基本步驟簡析

通用技術(shù)學(xué)科“學(xué)習(xí)情境”的設(shè)置，是在教師正確理解和掌握通用技術(shù)學(xué)科“學(xué)習(xí)情境”的實踐特征后，根據(jù)具體的教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生學(xué)情所開展的實踐操作。我們以必修模塊2 中《控制及其設(shè)計》這一單元為例，并以水平2 為學(xué)生的學(xué)科核心水平培養(yǎng)目標，對上述過程進行具體說明。

（一）情境設(shè)置的第一步是分析課程標準有關(guān)內(nèi)容，明確素養(yǎng)水平等級，抽象具有技術(shù)性的情境要素

通過認真研讀新課標必修模塊2 中《控制及其設(shè)計》這一單元所包含的具體條目，教師會發(fā)現(xiàn)上述條目均圍繞“控制”的基本概念和簡單設(shè)計展開，此時應(yīng)將上述三條的教學(xué)內(nèi)容統(tǒng)整為一個完整的教學(xué)單元。這是運用“大單元”“大概念”的理念，將相關(guān)知識和技能進行必要整合和處理；進而，教師可明確，在此單元教學(xué)中，對于學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)水平培養(yǎng)的五個維度：技術(shù)意識水平、工程思維水平、圖樣表達水平、創(chuàng)新設(shè)計水平、圖樣表達水平、物化能力水平均應(yīng)達到水平2，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)注意要具有良好的綜合性和延展性，這既是滿足不同素養(yǎng)水平層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需要，也是對“深度學(xué)習(xí)”教育學(xué)理論的實踐應(yīng)用。

在上述分析的基礎(chǔ)上，教師應(yīng)根據(jù)所面對學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)現(xiàn)狀，結(jié)合素養(yǎng)水平的培養(yǎng)目標，對課程標準的具體內(nèi)容提取關(guān)鍵詞，并結(jié)合符合學(xué)生的生活實際和技術(shù)素養(yǎng)現(xiàn)狀，便于學(xué)生理解的，具有豐富的技術(shù)內(nèi)涵，便于學(xué)生開展多種可能性技術(shù)探究，不應(yīng)脫離教師教學(xué)所具備的教學(xué)軟硬件環(huán)境的教學(xué)資源，抽象出具有技術(shù)性的情境要素。

［案例1］必修模塊2 中《控制及其設(shè)計》這一單元，教師通過分析學(xué)生的生活實際和技術(shù)素養(yǎng)現(xiàn)狀，可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生在生活中普遍接觸過簡單的控制裝置，典型的有電燈開關(guān)、電動門及蓄水池等。其中，如果以蓄水池作為教學(xué)資源，具有較豐富的技術(shù)內(nèi)涵，便于涵蓋新課程有關(guān)的教學(xué)內(nèi)容，因此，教師結(jié)合自身的教學(xué)條件，可抽象出以下技術(shù)性的情境要素：水位高度、水位控制、注水、用水、人工控制、自動控制、開環(huán)控制、閉環(huán)控制、反饋、干擾等。

（二）情境設(shè)置的第二步是選擇和組合情境要素，生成初始的技術(shù)情境和技術(shù)任務(wù)

在結(jié)合教學(xué)資源和新課標內(nèi)容，完成技術(shù)性情境要素的抽象分析后，教師應(yīng)通過對情境要素的適當(dāng)選擇和組合，生成初始技術(shù)情境和技術(shù)任務(wù)。此時，教師所選擇進行初始技術(shù)情境構(gòu)建的技術(shù)要素應(yīng)盡量簡單，應(yīng)能結(jié)合一個具體的生活環(huán)境或生產(chǎn)場景，貼近學(xué)生的生活實際和技術(shù)素養(yǎng)現(xiàn)狀，描述語言盡量簡練，以便于學(xué)生理解。同時，該初始情境中所包含的初始技術(shù)任務(wù)應(yīng)是一個簡單的結(jié)構(gòu)不良問題，便于學(xué)生開展設(shè)計和實踐操作，避免學(xué)生產(chǎn)生不必要的畏難情緒。

在前述所列舉的技術(shù)性情境要素中，教師經(jīng)過分析，可以選擇水位高度、水位控制、人工控制等三個較為簡單的技術(shù)性情境要素，結(jié)合一具體生產(chǎn)場景，生成如下初始技術(shù)情境和初始技術(shù)任務(wù)。

［案例2］初始技術(shù)情境：某工廠有一最大深度為5米的儲水池用于存放生產(chǎn)用水，在生產(chǎn)期間，儲水池中的水會不斷消耗，可通過人工開啟水龍頭開關(guān)，向儲水池注水。

初始技術(shù)任務(wù)：請針對這一液位控制，用控制框圖描述一簡單的液位控制系統(tǒng)功能模型。

（三）情境設(shè)置的第三步是開展情境要素的遞進疊加，完成情境設(shè)置

初始的技術(shù)情境往往是一個只包含了簡單結(jié)構(gòu)不良問題的技術(shù)情境，此時，無論從該問題本身的難度以及它所包含的學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)層次而言，均不能完全滿足教學(xué)培養(yǎng)目標的要求。因此，教師應(yīng)在教學(xué)過程的開展中，應(yīng)通過實施遞進式的情境要素疊加，完成情境設(shè)置，用情境的變化和發(fā)展推動任務(wù)的發(fā)展，通過情境條件的約束使任務(wù)的指向性明確，促使學(xué)生在不斷變化和發(fā)展的情境任務(wù)中，形成自主學(xué)習(xí)的動機和欲望，在分析和解決問題的過程中獲得知識和方法，從而逐步形成問題解決的能力，最終培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)，達成學(xué)習(xí)目標。

在這一過程中，情境要素的疊加以及隨之新增的技術(shù)任務(wù)，是以遞進式的問題串形式，將學(xué)生應(yīng)掌握的知識、技能以及所需培養(yǎng)的素養(yǎng)關(guān)聯(lián)起來，為學(xué)生搭建螺旋式上升的問題臺階，使學(xué)生拾級而上，幫助學(xué)生解決每一個遞進式任務(wù)中的每一個問題，問題解決的過程便是學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)形成和發(fā)展的過程。

因此，在前述初始技術(shù)情境的基礎(chǔ)上，在學(xué)生完成人工控制的框圖繪制后，教師應(yīng)基于真實技術(shù)實踐的液位控制問題，不斷疊加前述所提出的技術(shù)情境要素，并隨之提出新的技術(shù)任務(wù)，以促使學(xué)生在真實的問題解決過程中發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)。

［案例3］疊加的技術(shù)要素1：水泵注水速率即單位時間內(nèi)的注水量應(yīng)保持恒定，不能過快也不能過慢。

對應(yīng)增加的技術(shù)任務(wù)1：此時進行人工控制，它的優(yōu)勢和不足分別是什么？人工控制和自動控制哪種更容易設(shè)置？

學(xué)生在此增加的技術(shù)情境中，會經(jīng)歷以人工控制方式進行液位維持在恒定值的真實技術(shù)實踐過程，對人工控制系統(tǒng)的優(yōu)勢和不足提出自己的見解，并提出改進方案或措施。此時，教師應(yīng)繼續(xù)對情境要素進行遞進疊加，給出新的技術(shù)要素或技術(shù)任務(wù)，便于學(xué)生開展后續(xù)的探究實踐。

［案例4］疊加的技術(shù)要素2：生產(chǎn)期間，對于儲水池中水的消耗速率較為平均。液位高度從上限消耗至下限需十幾個小時。

對應(yīng)增加的技術(shù)任務(wù)2：如何改進液位控制系統(tǒng)，將人工控制改進為自動控制？

在繼續(xù)疊加技術(shù)情境后，教師指導(dǎo)學(xué)生通過技術(shù)分析，發(fā)現(xiàn)此控制系統(tǒng)可優(yōu)化為定時自動控制。同時，教師應(yīng)要求學(xué)生判斷該自動控制系統(tǒng)屬于開環(huán)控制還是閉環(huán)控制，并畫出控制系統(tǒng)方框圖。此階段教師運用提問、追問、請學(xué)生判斷控制系統(tǒng)開、閉環(huán)系統(tǒng)并正確畫出對于控制系統(tǒng)方框圖、展示點評方框圖等方式，評價學(xué)生是否掌握新課標所要求的“熟悉簡單的開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成與工作過程，理解其中的控制器、執(zhí)行器等的作用，并用方框圖表達控制系統(tǒng)的工作過程”的內(nèi)容要求，是否達成了“能運用系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、流程、控制等原理和系統(tǒng)分析方法，進行簡單的技術(shù)設(shè)置活動，嘗試解決技術(shù)問題”的素養(yǎng)水平。

［案例5］疊加的技術(shù)要素3：生產(chǎn)時，儲水池中水的消耗速率有很大波動。

對應(yīng)增加的技術(shù)任務(wù)3：如何使注水速率與消耗速率匹配？

此時，教師指導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)分析，在新的技術(shù)要素條件下，該自動控制系統(tǒng)的優(yōu)勢和可能存在的不足，并結(jié)合教師新提供的水泵、水位傳感器、時間繼電器等多種電子儀器，鼓勵學(xué)生組內(nèi)探討構(gòu)建必要的數(shù)學(xué)模型，運用科學(xué)方法多次測量、試驗，定量計算水泵注水速率和消耗水速率之間的相互關(guān)系，尋找匹配方法，引導(dǎo)學(xué)生從觀察、試驗和計算中完成技術(shù)任務(wù)的解答。

［案例6］疊加的技術(shù)要素4：生產(chǎn)時，注水量應(yīng)使儲水量始終保持在0.5-2 米之間。

對應(yīng)增加的技術(shù)任務(wù)4：如何精確控制注水速率，以滿足消耗？

此時，教師指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)反饋和干擾的基本概念，并掌握將開環(huán)自動控制改進為閉環(huán)自動控制的基本辦法，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)技術(shù)任務(wù)3 中已使用的各種電子儀器，完成閉環(huán)自動控制系統(tǒng)的設(shè)計。這里的設(shè)計，考查了學(xué)生是否掌握新課標所要求的“根據(jù)控制系統(tǒng)的控制要求，確定被控量、控制量，進行簡單的控制系統(tǒng)的方案設(shè)置，并搭建一個簡易的控制系統(tǒng)裝置，進行調(diào)試運行和綜合評價”的內(nèi)容，是否達成了“能確定一個生活或生產(chǎn)中的簡單對象，分析影響系統(tǒng)的因素，嘗試通過改變輸入、過程、輸出、反饋和干擾等對系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)置”的素養(yǎng)水平。

至此，以必修模塊2 中《控制及其設(shè)計》這一單元的教學(xué)為例，并以水平2 作為學(xué)生的學(xué)科核心水平培養(yǎng)目標的“學(xué)習(xí)情境”設(shè)置就基本完成，教師繼續(xù)進行單元教學(xué)設(shè)計的書寫等工作，就可以開展教學(xué)。

然而，目前關(guān)于通用技術(shù)學(xué)科“學(xué)習(xí)情境”設(shè)計的理論研究和實踐探索均處于起步階段，尚未形成完整、成熟的理論體系和實踐范式。本文僅從實踐的角度出發(fā)，對通用技術(shù)學(xué)科“學(xué)習(xí)情境”的實踐特征做出一定分析，并通過實例，簡略闡述“學(xué)習(xí)情境”設(shè)置的基本過程，望能集思廣益，促進學(xué)科的進一步發(fā)展。