指向思維培育的技術(shù)課程項目化實踐

指向思維培育的技術(shù)課程項目化實踐普通高中的技術(shù)課程主要包括信息技術(shù)課和通用技術(shù)課，技術(shù)教育是素質(zhì)教育的基本組成部分，是學(xué)生技術(shù)素養(yǎng)形成的重要途徑，對落實立德樹人根本任務(wù)、實施國家創(chuàng)新驅(qū)動戰(zhàn)略具有重要的作用。計算思維是高中信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)之一，工程思維是高中通用技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)之一，設(shè)計思維作為發(fā)展新工科創(chuàng)新教育的一種非常有效的思維模式，是根據(jù)一套方法論和方法體系，以人為本地對復(fù)雜問題進(jìn)行創(chuàng)新解決的活動，是對復(fù)雜問題的多元化求解和方案優(yōu)化。通過問卷調(diào)查，筆者發(fā)現(xiàn)目前高中生這三方面的思維發(fā)展普遍比較薄弱，算法思維、創(chuàng)新設(shè)計及物化能力等極為欠缺，因此，筆者通過對信息技術(shù)與通用技術(shù)課程的深度融合，以項目化學(xué)習(xí)方式為主，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)展其計算思維、設(shè)計思維、工程思維等高階思維方式，全面培養(yǎng)技術(shù)素養(yǎng)?！裰赶蛩季S培育的項目化學(xué)習(xí)模式計算思維是指個體運用計算機(jī)領(lǐng)域的思想方法，在形成問題解決方案的過程中產(chǎn)生的一系列思維活動。筆者結(jié)合新課標(biāo)中計算思維的描述與英國南安普敦大學(xué)兩位博士的五要素分析，將計算思維分為問題分析與分解能力、抽象與轉(zhuǎn)化能力、算法思維能力以及評估與概括能力這四個方面的能力。工程思維是以系統(tǒng)分析和比較權(quán)衡為核心的一種籌劃性思維。這兩種思維方式與設(shè)計思維都是學(xué)生適應(yīng)智能時代發(fā)展的關(guān)鍵高階思維能力。而設(shè)計思維是以流程形式來培養(yǎng)高階思維的，主流的設(shè)計思維模式基本包括調(diào)查和確定用戶需求、探討設(shè)計方案、原型及原型實現(xiàn)、評估和測試。因此，本研究以“大項目”方式整合學(xué)習(xí)內(nèi)容，基于設(shè)計思維模式開展項目實施，構(gòu)建了指向思維培育的項目化學(xué)習(xí)模式（如下圖）。●指向思維培育的項目化教學(xué)實踐1.項目設(shè)計在項目設(shè)計模塊，筆者根據(jù)核心素養(yǎng)和新課標(biāo)要求，分析教材和學(xué)生情況，整合相關(guān)教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)真實情境，提出與學(xué)生生活聯(lián)系緊密的項目主題——家居再設(shè)計之多功能桌椅的設(shè)計。學(xué)生需要理解與分析項目主題，制訂項目計劃，此過程可以有效培養(yǎng)學(xué)生計算思維中的問題分析與分解能力;同時，學(xué)習(xí)人機(jī)關(guān)系、技術(shù)圖樣、材料性能、圖形化編程等相關(guān)基礎(chǔ)知識，掌握技術(shù)圖樣繪制、簡單木工加工工藝、實現(xiàn)控制電路等基本技能，為項目實施奠定基礎(chǔ)。2.項目實施在項目實施模塊，遵循設(shè)計思維，將其分解成共情需求、明確問題、設(shè)計方案、建立模型、測試評估等五個環(huán)節(jié)。明確問題——教師引導(dǎo)學(xué)生理解與分析上述用戶需求，明確設(shè)計要點，形成相對個性化的設(shè)計要求。通過上述兩個環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生計算思維的抽象與轉(zhuǎn)化能力。設(shè)計方案——學(xué)生根據(jù)設(shè)計要求，進(jìn)行設(shè)計分析，利用形態(tài)分析法、聯(lián)想法等常用的構(gòu)思方法，比較、權(quán)衡，形成最終的設(shè)計方案。本項目的重點在于多功能的實現(xiàn)，學(xué)生的設(shè)計想法各不相同，有增加儲物功能的，也有考慮智能家居的，如考慮盲人的需求，采用雷達(dá)傳感器和控制板，利用簡單的圖形化編程實現(xiàn)智能提醒，當(dāng)有人靠近時，提醒有障礙物。建立模型——根據(jù)設(shè)計方案，進(jìn)行物化實現(xiàn)，全面考慮設(shè)計要求和材料特點、限制等因素，利用美工刀、熱熔膠、透明膠帶、小鋸子、木工角尺、砂紙、切割墊等工具，對兩塊木板和硬板紙進(jìn)行整體規(guī)劃、加工處理，制作出模型。上述兩個環(huán)節(jié)可以培養(yǎng)學(xué)生計算思維的算法思維能力。測試評估——學(xué)生對照設(shè)計要求，測試評價自己的作品是否滿足，并展示分享，總結(jié)成功與失敗的經(jīng)驗，為后續(xù)項目實踐奠定基礎(chǔ)。此環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生計算思維的概括與評估能力。以上五個環(huán)節(jié)是一個非線性的、循環(huán)往復(fù)的過程，任何一個活動階段有問題都需要返回到可能導(dǎo)致問題的環(huán)節(jié)重新開始。在整個項目實施過程中，教師活動作為學(xué)生活動的基礎(chǔ)，需要提供豐富的教學(xué)資源、創(chuàng)意支架，指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計與創(chuàng)作，支撐學(xué)生的創(chuàng)意生成、創(chuàng)新能力提升和高階思維發(fā)展;學(xué)生活動則以設(shè)計師的思考模式展開，學(xué)生作為設(shè)計師進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計、圖樣表達(dá)和物化產(chǎn)品。3.項目反思●教學(xué)反思與建議1.重構(gòu)師生活動，培養(yǎng)高階思維基于高階思維培養(yǎng)，組織項目學(xué)習(xí)流程，重構(gòu)教師活動和學(xué)生活動。學(xué)生活動以設(shè)計師的思維方式開展項目，發(fā)展設(shè)計思維，教師活動則為學(xué)生活動提供保障和基礎(chǔ)，給予資源與創(chuàng)意支撐，引導(dǎo)學(xué)生活動順利進(jìn)行。學(xué)生以設(shè)計師的身份進(jìn)行創(chuàng)意生成、產(chǎn)品開發(fā)，在此過程中，“構(gòu)思”與“實現(xiàn)”是他們必須面對的兩個問題，“構(gòu)思”對應(yīng)設(shè)計思維，而“實現(xiàn)”則更多地與計算思維相關(guān)聯(lián)，學(xué)生在理解和分析項目主題時發(fā)展計算思維之問題分析與分解能力，在調(diào)查體驗、共情需求、明確問題過程中發(fā)展計算思維之抽象轉(zhuǎn)化能力，在圖樣表達(dá)、圖形化編程、物化作品過程中發(fā)展計算思維之算法思維能力，在測試評估、展示交流中發(fā)展計算思維之概括與評估能力。整個項目實踐過程，都要求學(xué)生具有全局觀，能利用系統(tǒng)分析的方法將復(fù)雜情境任務(wù)具體化，理解與分析項目主題，通過經(jīng)歷項目設(shè)計的一般過程，進(jìn)行設(shè)計方案的多因素分析，了解比較、權(quán)衡和優(yōu)化等系統(tǒng)分析方式，能統(tǒng)籌規(guī)劃、決策分析，形成可能的解決方案，并對技術(shù)方案做出性能和風(fēng)險評估，發(fā)展工程思維。例如，在項目作品展示交流時，有一個小組總結(jié)的失敗經(jīng)驗教訓(xùn)就是小組同時存在兩個方案，彼此都不能說服對方，導(dǎo)致最終沒有在課堂中完成模型的制作，而此過程就是方案的比較和權(quán)衡過程，教師引導(dǎo)學(xué)生體會，促進(jìn)了工程思維的發(fā)展。2.善用創(chuàng)意工具，支撐設(shè)計生成設(shè)計思維在工業(yè)、藝術(shù)等領(lǐng)域都已具備完善的創(chuàng)新設(shè)計支持工具，但在教育領(lǐng)域并沒有得到很好的應(yīng)用。教師需要借鑒設(shè)計思維在其他領(lǐng)域的成功經(jīng)驗，為學(xué)生提供相應(yīng)的創(chuàng)意工具，以支撐其設(shè)計的生成，包括采用頭腦風(fēng)暴法、九宮格法、世界咖啡法、同理心地圖、情境故事法等共情需求、明確問題，采用Scamper法、頭腦風(fēng)暴法、用戶畫像等集思廣益、設(shè)計方案，采用可用性測試試驗、場景模擬、反饋圖等方法進(jìn)行測試評估，采用項目學(xué)習(xí)手冊、情境故事法等方法進(jìn)行項目拓展。實踐結(jié)果表明，項目主題不一樣，創(chuàng)意工具的選擇也應(yīng)有所不同，本項目使用了同理心地圖工具幫助學(xué)生以人為本地考慮用戶的需求，若項目主題換成“創(chuàng)意小燈的設(shè)計與制作”，則使用頭腦風(fēng)暴法和Scamper法進(jìn)行效果要好得多，頭腦風(fēng)暴法可以幫助學(xué)生擴(kuò)散思維，通過交流、反思對比后，給自己帶來新的靈感。由美國心理學(xué)家羅伯特·艾伯爾提出的Scamper法，作為一種綜合性思維策略，代表了組合、替代、改進(jìn)調(diào)整、挪作他用等一系列有章可循的尋找設(shè)計機(jī)會的方法，可以為創(chuàng)意小燈的設(shè)計方案提供更多的可能性。3.加深課程統(tǒng)整，促進(jìn)個性發(fā)展目前的課程統(tǒng)整僅是在通用技術(shù)與信息技術(shù)的必修模塊展開，將教學(xué)內(nèi)容重新整合，以某個課程為主開展項目學(xué)習(xí)，如本項目就是以通用技術(shù)必修1為主，融合信息技術(shù)必修1的相關(guān)內(nèi)容，在通用技術(shù)課堂中實施項目的。為促進(jìn)學(xué)生的個性化發(fā)展，筆者認(rèn)為可以嘗試在現(xiàn)有項目學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，打通必修課程與校本選修課程、社團(tuán)課程等，融合線上與線下學(xué)習(xí)，進(jìn)一步加深課程整合。不同的校本選修課為學(xué)生的個性化項目學(xué)習(xí)提供了可能，學(xué)生根據(jù)自己的興趣選擇不同的課程以確定不同的項目