卓凌穎（福州第七中學(xué)，福建福州350012）

STEAM在“簡單手機(jī)支架設(shè)計制造”項目學(xué)習(xí)中的運(yùn)用

卓凌穎
（福州第七中學(xué)，福建福州350012）

基于通用技術(shù)課堂的項目學(xué)習(xí)，從學(xué)習(xí)項目的確立，重視學(xué)習(xí)項目中的創(chuàng)新設(shè)計、關(guān)注物化能力的培養(yǎng)以及教學(xué)評價等方面，將科學(xué)、技術(shù)、工程藝術(shù)和數(shù)學(xué)等系統(tǒng)地、創(chuàng)造性地用于實踐，從而激發(fā)學(xué)生解決問題的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)。

STEAM；設(shè)計；技術(shù)素養(yǎng)；物化能力

一、STEAM與通用技術(shù)的關(guān)系

STEAM來源于五個單詞首字母的縮寫，它們分別是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、Art（藝術(shù)）和數(shù)學(xué)（Mathematics）。所以STEAM教育就是有關(guān)科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)五個領(lǐng)域的教育。STEAM教育將五個學(xué)科的教學(xué)緊密聯(lián)系，形成有機(jī)整體，以更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、實踐能力及技術(shù)素養(yǎng)，以綜合能力解決生活或技術(shù)領(lǐng)域的問題。［1］

技術(shù)教育在中學(xué)教育中主要是通過技術(shù)類課程來實現(xiàn)，包括信息技術(shù)和通用技術(shù)兩門學(xué)科。通用技術(shù)關(guān)注技術(shù)素養(yǎng)（Technological literacy）。課程核心素養(yǎng)包括技術(shù)意識、工程思維和物化能力。［2］技術(shù)素養(yǎng)包括對技術(shù)文化的理解、評價及選擇能力，可以圍繞問題展開創(chuàng)造性想象，將學(xué)到的知識進(jìn)行整合、應(yīng)用及物化。

二、基于STEAM的“簡單手機(jī)支架學(xué)習(xí)項目”確立

STEAM教育具有情境性，它強(qiáng)調(diào)把知識還原于豐富的生活，結(jié)合生活中的問題，引導(dǎo)學(xué)生自主解決問題完成教學(xué)。生活中手機(jī)使用的頻率特別高，在觀看視頻時對手機(jī)支架的需求也增加了，基于這個需求，設(shè)計了“簡單手機(jī)支架的設(shè)計與制作”這個實踐項目，它適用于蘇教版《技術(shù)與設(shè)計2》第一單元《結(jié)構(gòu)與設(shè)計》第三節(jié)《簡單結(jié)構(gòu)的設(shè)計》。該節(jié)內(nèi)容也結(jié)合復(fù)習(xí)了《技術(shù)與設(shè)計1》中學(xué)到的設(shè)計的一般過程。學(xué)生可以通過簡單手機(jī)支架模型的制作，體驗結(jié)構(gòu)設(shè)計的樂趣，培養(yǎng)技術(shù)制作能力，強(qiáng)調(diào)按設(shè)計圖紙進(jìn)行模型制作。在評價方案階段，注重引導(dǎo)學(xué)生從結(jié)構(gòu)思想的角度理性地比較、權(quán)衡和選擇方案，進(jìn)一步體會結(jié)構(gòu)的思想。在手機(jī)支架的設(shè)計與設(shè)計這個項目中分享、創(chuàng)造，讓學(xué)生體驗和獲得分享中的快樂感與創(chuàng)造中的成就感。

選擇簡單手機(jī)支架這個項目作為課程載體時，考慮到一個問題，學(xué)生可能反問市面上已有的手機(jī)支架五花八門，可以滿足大部分人群的需要，甚至只要隨便拿個眼鏡盒或者其他東西就可以當(dāng)支架，即現(xiàn)有產(chǎn)品滿足了所有需求，沒有太大改進(jìn)設(shè)計空間，不需要再設(shè)計。針對這個問題，筆者在引題部分結(jié)合可口可樂的創(chuàng)意設(shè)計，提出的“Re-Design”的設(shè)計思想，發(fā)現(xiàn)問題比解決問題更難，引導(dǎo)學(xué)生去善于發(fā)現(xiàn)問題，激發(fā)設(shè)計需求方面的欲望。在一定程度上，可以給學(xué)生在設(shè)計上，以具體、形象化的引導(dǎo)，從而把學(xué)生引導(dǎo)“私人定制”手機(jī)支架，服從于自己的需求。

三、重視學(xué)習(xí)項目中的創(chuàng)造性設(shè)計

創(chuàng)造性設(shè)計是指基于技術(shù)問題進(jìn)行創(chuàng)新性方案構(gòu)思的一系列問題解決過程。

學(xué)生根據(jù)設(shè)計要求收集信息，充分考慮產(chǎn)品的人機(jī)關(guān)系，從實用和舒適角度解決問題。［3］結(jié)構(gòu)設(shè)計是應(yīng)考慮的主要因素，可利用黑板的呈現(xiàn)學(xué)生互動交流得出的思考點，從而高效地把握課堂的生成。每個班的學(xué)生學(xué)習(xí)情況不同，結(jié)構(gòu)設(shè)計考慮的因素，基于具體的手機(jī)支架案例，也有所不同，不必局限于教材所羅列的選項。如果這些因素由教師直接說出，不容易被學(xué)生所記住，而學(xué)生自己討論出來的，并以具體的事由，分析，經(jīng)歷思維碰撞產(chǎn)生的學(xué)生自己考慮的“主要因素”，對學(xué)生的影響是持久的。

簡單手機(jī)支架的設(shè)計目標(biāo)、要求：

1.支架具有較好的穩(wěn)定性和強(qiáng)度。支架構(gòu)件連接牢固，從2米高度自由落體不散架。

2.基礎(chǔ)功能——手機(jī)橫豎皆可放置，支架穩(wěn)定不倒。

3.進(jìn)階功能——支架傾斜角度可調(diào)整（至少兩檔選擇）。

4.支架具有一定美觀性和裝飾性。

設(shè)計的分析，師生互動交流。圍繞基礎(chǔ)功能、進(jìn)階功能、穩(wěn)固角度，給學(xué)生在這三個方面的介紹，從效果上，學(xué)生印象深刻，容易接受。但在課堂演示中，需關(guān)注“演示示范”度的問題。個人認(rèn)為在中學(xué)階段，示范是必要的，創(chuàng)新可以從模仿開始，筆者在課堂上強(qiáng)調(diào)手機(jī)支架的基礎(chǔ)功能、進(jìn)階功能、穩(wěn)固角度這三點，這三點外沒做其他限定，留了相當(dāng)大空間給學(xué)生，但如果沒有前期適當(dāng)引導(dǎo)，這么大的空間對學(xué)生反而有可能變成他們的束縛，讓他們不知道從哪里下手。當(dāng)學(xué)生理解模仿原件的優(yōu)點與缺點，他們就可以遷移優(yōu)點或完善缺點。

四、培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)設(shè)計、制作過程中的物化能力

物化能力是培養(yǎng)學(xué)生實踐能力的中介，也是學(xué)生實踐能力的具體表現(xiàn)。結(jié)合“簡單手機(jī)支架的設(shè)計和制作”這個項目，學(xué)生的物化能力指的是可以根據(jù)需要，設(shè)計優(yōu)化方案，畫出設(shè)計圖紙和備料圖，節(jié)省材料，并選擇合適的工具，將設(shè)計理念制作展示并進(jìn)行介紹。簡單手機(jī)支架制作材料：截面約6mm×6mm× 1000mm的桐木條1條、20mm×20mm×100mm樟木條2條、502膠、牙簽若干、布條、繩子等。學(xué)生手機(jī)支架設(shè)計能進(jìn)行材料規(guī)劃、工藝選擇及其比較分析和技術(shù)試驗。［4］項目以小組合作的方式進(jìn)行，也考察學(xué)生分工協(xié)調(diào)能力。

在正式利用木條做手機(jī)支架原型之前，安排1個課時，請學(xué)生用身邊的材料制作手機(jī)支架的結(jié)構(gòu)模型，制作模型用的材料主要考慮更容易操作，學(xué)生易得，效果又不錯。首選是吸管和牙簽，材料易得，容易彎折，無論是鉸連接還是剛連接都容易實現(xiàn)，便于測算支架的尺寸。因為用的是吸管，所以測試的項目，可以不必過多考慮“承重”這一塊內(nèi)容，模型階段只側(cè)重功能，沒涉及到承重，給學(xué)生測試的手機(jī)也是樂高搭的框架模型，減重。學(xué)生可能會做出更有個性化的結(jié)構(gòu)設(shè)計。紙張也在考慮范圍內(nèi)，作為備選，它獲取的途徑比吸管還多，但將紙張圈成跟吸管一樣，除了不好折，連接也比吸管難，這個項目，個人認(rèn)為吸管是最好的材料。用筷子和皮筋當(dāng)然也可以，但還是吸管最方便。這次分兩組材料，一組用吸管加牙簽，一組用樂高，也是為了比較哪種好用，比較材料不同可不可以做出不同形式的模型。樂高算一次嘗試，因為學(xué)生事前沒接觸過，下手比較難，但樂高是最好的材料，因為樂高有無限可能，它制作出來的可以直接是原型或產(chǎn)品。有機(jī)會可以讓學(xué)生自己帶材料，教師不做限制。

五、做好學(xué)習(xí)項目的教學(xué)評價

評價方式除了滿足功能需求，裝飾與美化也占有10分的分值，漸漸從單一的實用性評價拓展成多維度的評價指標(biāo)。

以下節(jié)選具有代表性的3款簡單手機(jī)支架，是學(xué)生在滿足設(shè)計要求的情況下，比較有創(chuàng)新的設(shè)計作品。點評如下：1.采用榫卯連接方式互換手機(jī)橫屏與豎屏狀態(tài)，運(yùn)用繩子的卷放，使得觀看使用角度可隨意調(diào)整，調(diào)整到需要的角度可以隨時固定。采用吸盤，提高手機(jī)與支架的結(jié)合度。2.造型與眾不同，設(shè)計成手掌骨架，配色和諧，獨特、張揚(yáng)，富有視覺沖擊力，體現(xiàn)學(xué)生個性，并實現(xiàn)手機(jī)支架功能。3.躺椅外形的手機(jī)支架，多級角度調(diào)整，實現(xiàn)功能的同時，有一定裝飾性，平時作為桌面擺件也十分美觀。收納好呈扁平狀，不占空間。

結(jié)合STEAM教育，在簡單手機(jī)支架的設(shè)計與制作這個項目的教學(xué)實踐過程中，充分調(diào)動學(xué)生的創(chuàng)造力，除了基礎(chǔ)功能外，不對學(xué)生的設(shè)計做過多的設(shè)計限制，鼓勵小組交流合作探討，通過技術(shù)的物化效果表現(xiàn)多樣化成果，從而支持通用技術(shù)課程深度學(xué)習(xí)的發(fā)生。

［1］王甫榮.科學(xué)、技術(shù)、工程學(xué)和數(shù)學(xué)（STEM）融入生物學(xué)課程[EB/OL].[2016-04-23].http://blog.sina.com.cn/s/log_445da c3b0102vyfu.html.

［2］黃琴.通用技術(shù)課程“高效課堂”教學(xué)模式及實踐［J］.教育現(xiàn)代化，2012（10）.

［3］岳云霞.新課程背景下通用技術(shù)課程整體規(guī)劃的思考和初步實踐［J］.中國現(xiàn)代教育裝備，2008（9）.

［4］鐘翔怡.高中通用技術(shù)課激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的探索與實踐［A］.第八屆沈陽科學(xué)學(xué)術(shù)年會論文集［C］.2011.

（責(zé)任編輯：鄒開煌）