馮穎

摘要：《普通高中通用技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》對(duì)工程思維的培養(yǎng)提出了明確的要求，但當(dāng)前教學(xué)中橋梁實(shí)踐項(xiàng)目還存在學(xué)生行動(dòng)盲目、設(shè)計(jì)思維含量不足等問(wèn)題。越秀區(qū)以自主創(chuàng)新的信息技術(shù)平臺(tái)全面優(yōu)化項(xiàng)目實(shí)施，啟發(fā)學(xué)生運(yùn)用工程思維方法解決實(shí)際問(wèn)題，進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，有力地落實(shí)了項(xiàng)目式教學(xué)的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù)平臺(tái)；工程思維；項(xiàng)目教學(xué)；橋梁模型設(shè)計(jì)；高中通用技術(shù)

《普通高中通用技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡(jiǎn)稱《課標(biāo)》）從現(xiàn)代社會(huì)對(duì)創(chuàng)新型人才的要求出發(fā)，提出技術(shù)意識(shí)、工程思維、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、圖樣表達(dá)、物化能力五大核心素養(yǎng)^[1]。其中，發(fā)展學(xué)生“工程思維”這一新要求，是一線教師關(guān)注的焦點(diǎn)。通用技術(shù)教師普遍從高校畢業(yè)就到學(xué)校工作，缺乏工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，沒(méi)有工程技術(shù)背景，如何將課堂教學(xué)與工程思維對(duì)接成為新的挑戰(zhàn)。

一、準(zhǔn)確把握工程思維的內(nèi)涵和要求

（一）工程思維的內(nèi)涵

工程是以科學(xué)和技術(shù)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)性工作，關(guān)鍵是建造，核心是設(shè)計(jì)。工程設(shè)計(jì)是在約束條件下的設(shè)計(jì)。最基本的約束條件是自然規(guī)律，其他限制因素包括時(shí)間、資金、可用材料、環(huán)境法規(guī)等。工程設(shè)計(jì)是一個(gè)決策過(guò)程，也是一個(gè)不斷優(yōu)化的過(guò)程，在此過(guò)程中需要使用科學(xué)、數(shù)學(xué)、技術(shù)、人文等知識(shí)來(lái)優(yōu)化轉(zhuǎn)換組合資源以實(shí)現(xiàn)特定目標(biāo)^[2]。

工程思維則是以系統(tǒng)分析和比較權(quán)衡為核心的一種籌劃性思維，要求學(xué)生能認(rèn)識(shí)系統(tǒng)與工程的多樣性和復(fù)雜性；能運(yùn)用系統(tǒng)分析的方法，針對(duì)某一技術(shù)領(lǐng)域的問(wèn)題進(jìn)行要素分析、整體規(guī)劃，并運(yùn)用模擬和簡(jiǎn)易建模等方法進(jìn)行設(shè)計(jì)；能領(lǐng)悟結(jié)構(gòu)、流程、系統(tǒng)、控制等基本思想和方法并加以運(yùn)用；能進(jìn)行簡(jiǎn)單的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和綜合決策^[3]。

（二）以大項(xiàng)目嵌入式滲透工程思維

工程思維的習(xí)得與養(yǎng)成是一個(gè)積累、漸進(jìn)的過(guò)程?！墩n標(biāo)》建議在教學(xué)中以“大項(xiàng)目”對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行嵌入式滲透，將工程思維整合嵌入學(xué)習(xí)內(nèi)容要求中。

面向工程思維培養(yǎng)的大項(xiàng)目，是基于完整情境和任務(wù)的整合學(xué)習(xí)。項(xiàng)目主題契合真實(shí)世界的某一需求情境，如校園小農(nóng)田自動(dòng)澆灌、橋梁建設(shè)等。教師創(chuàng)造條件讓學(xué)生經(jīng)歷典型的、微縮的工程設(shè)計(jì)，對(duì)目標(biāo)、知識(shí)、學(xué)生基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)環(huán)境進(jìn)行組織，搭建學(xué)習(xí)支架，鋪設(shè)學(xué)習(xí)路徑，形成連續(xù)完整、螺旋上升、培養(yǎng)目標(biāo)鮮明的學(xué)習(xí)活動(dòng)。項(xiàng)目力求將原理概念、實(shí)踐能力、創(chuàng)新想象三者結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用技術(shù)設(shè)計(jì)方法解決問(wèn)題，應(yīng)用科學(xué)與技術(shù)原理，建構(gòu)知識(shí)，體驗(yàn)過(guò)程，形成構(gòu)思、繪圖、操作、試驗(yàn)、測(cè)量、評(píng)價(jià)等技術(shù)學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，以及權(quán)衡決策、迭代改進(jìn)、工程建模等思想方法，以適應(yīng)未來(lái)工作生活可能遇到的多變、陌生和疑難情況。

二、目前橋梁實(shí)踐項(xiàng)目的不足和常見(jiàn)問(wèn)題

通過(guò)調(diào)研觀課，以及翻查歷屆“設(shè)計(jì)與制作展評(píng)活動(dòng)”材料，筆者發(fā)現(xiàn)當(dāng)前橋梁實(shí)踐項(xiàng)目的典型樣態(tài)是這樣的：教師給出跨度要求，提供木條、熱熔膠等材料，在指定時(shí)間段，各小組畫草圖并搭建，成型后開(kāi)展極限承重比賽，即不斷加載負(fù)荷，直至橋梁斷裂，承重與自重比最高者為冠軍?，F(xiàn)場(chǎng)氣氛熱烈，學(xué)生激動(dòng)喝彩。在熱鬧的活動(dòng)結(jié)束之后，詢問(wèn)學(xué)生“你從中學(xué)到了什么”，他們的回答往往無(wú)外乎以下三點(diǎn)：一是我們努力搭建一個(gè)橋梁；二是測(cè)試橋梁，不斷加重物至其斷裂；三是追求“承重與自重比”最大化目標(biāo)。

此類活動(dòng)在不同學(xué)段、不同學(xué)科，如小學(xué)科學(xué)課等經(jīng)常開(kāi)展，頗受學(xué)生歡迎。但如果學(xué)生在高中通用技術(shù)課堂的收獲仍然局限于此，則反映出學(xué)生還不清楚技術(shù)設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)目的，有些教師對(duì)工程思維的內(nèi)涵認(rèn)識(shí)不足。

工程的本質(zhì)是設(shè)計(jì)，工程設(shè)計(jì)需要綜合應(yīng)用跨學(xué)科知識(shí)來(lái)創(chuàng)造出符合人類需要的事物。工程設(shè)計(jì)過(guò)程具有系統(tǒng)性、創(chuàng)造性和迭代性。工程師必須探索多種不同的替代方案，才有希望得到最佳解決方案。然而，此類建橋比賽并沒(méi)有將工程的基本特點(diǎn)清晰地傳達(dá)給學(xué)生，存在的問(wèn)題包括以下四個(gè)方面。第一，學(xué)生并沒(méi)有真正設(shè)計(jì)橋梁。有的小組沒(méi)有經(jīng)過(guò)多少思考，僅僅出自對(duì)一座橋應(yīng)該是什么樣子的模糊感覺(jué)，將木條粘合起來(lái)，行動(dòng)帶有盲目性。第二，學(xué)生對(duì)于承重測(cè)試的認(rèn)知基礎(chǔ)不足，出于直覺(jué)加固某些部位，并沒(méi)有恰當(dāng)應(yīng)用數(shù)學(xué)、科學(xué)和技術(shù)知識(shí)；教師在教學(xué)中沒(méi)有展示“運(yùn)用數(shù)學(xué)和科學(xué)更有效地設(shè)計(jì)橋梁”的證據(jù)。第三，學(xué)生的體驗(yàn)止步于制作一個(gè)作品，然后極限破壞測(cè)試，他們鮮有經(jīng)歷設(shè)計(jì)改進(jìn)和迭代，并測(cè)試這些改進(jìn)的有效性。第四，教師為學(xué)生設(shè)定了一個(gè)并不現(xiàn)實(shí)的成功標(biāo)準(zhǔn)——不斷加載直至垮塌，得到最大承重與自重比?，F(xiàn)實(shí)中的工程師是要求設(shè)計(jì)可以矗立而非垮塌的橋梁，實(shí)現(xiàn)以滿意的成本安全通過(guò)規(guī)定荷載，而非為了“最大承重與橋重比”而設(shè)計(jì)。如果是為了最大承重與橋重比而設(shè)計(jì)，那么一座10噸、能承載10噸貨物的橋梁，就和一座能承載50噸貨物的50噸橋梁一樣了。但事實(shí)上，這兩座橋并不會(huì)同等安全。

由此可見(jiàn)，通用技術(shù)課堂的橋梁項(xiàng)目不應(yīng)滿足于熱鬧的氣氛，不能止步于缺乏設(shè)計(jì)思維含量的淺表學(xué)習(xí)水平，更為重要的是上升到工程設(shè)計(jì)思維高度，對(duì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和學(xué)習(xí)方式進(jìn)行有針對(duì)性的設(shè)計(jì)，加強(qiáng)綜合分析、籌劃型思維的培養(yǎng)。

三、面向工程思維培養(yǎng)的“橋梁模型設(shè)計(jì)”項(xiàng)目簡(jiǎn)介

（一）學(xué)習(xí)目標(biāo)

全面改進(jìn)后的“橋梁模型設(shè)計(jì)”項(xiàng)目，模擬真實(shí)生活場(chǎng)景，代入工程師角色，提出頗具挑戰(zhàn)性的工作任務(wù)。項(xiàng)目由多個(gè)獨(dú)立但環(huán)環(huán)相扣、步步提升的學(xué)習(xí)活動(dòng)組成，學(xué)生經(jīng)歷一個(gè)完整的、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?、迭代的技術(shù)設(shè)計(jì)過(guò)程，體驗(yàn)從傳統(tǒng)工匠到現(xiàn)代橋梁工程師的工作，了解現(xiàn)代橋梁工程師如何綜合應(yīng)用數(shù)學(xué)、科學(xué)、技術(shù)、人文、美學(xué)等知識(shí)解決問(wèn)題；將計(jì)算機(jī)作為提高工作效率和質(zhì)量的工具；理解桁架橋的技術(shù)原理。本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了工程思維培養(yǎng)與技術(shù)實(shí)踐活動(dòng)的融合對(duì)接，可落實(shí)通用技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)相關(guān)水平要求。

（二）教學(xué)概要說(shuō)明

學(xué)情分析：高二學(xué)生通過(guò)前面兩節(jié)課，已經(jīng)了解了結(jié)構(gòu)的一般分類和簡(jiǎn)單的受力分析方法，體驗(yàn)了利用截面邊長(zhǎng)為6 mm的方木條快速搭建自承式木拱橋的活動(dòng)。

在此基礎(chǔ)上，為了發(fā)展學(xué)生的高階思維，教師創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問(wèn)題情境，讓學(xué)生以工程師的角色投入工作：紅山村荔河上游的老木拱橋無(wú)法滿足村民日益繁忙的生活交通需求，村委會(huì)計(jì)劃集資在中游新建一座跨距為24 m、橋面寬度≥3.5 m的鋼桁架橋，要求成本可控、通行安全、優(yōu)美纖巧。你所在的工程團(tuán)隊(duì)準(zhǔn)備競(jìng)標(biāo)，面臨首個(gè)挑戰(zhàn)——制作比例為1/40的紙質(zhì)橋梁模型，即跨距為60 cm，要求能安全承載5 kg的物體（荷載為5×9.8 N）；你將利用該模型，在村委會(huì)議上向紅山村干部群眾演示和論證工程的可行性，包括外觀、成本、安全性等。

這個(gè)挑戰(zhàn)性問(wèn)題牽引著學(xué)習(xí)活動(dòng)：①團(tuán)隊(duì)批量制作規(guī)格化的結(jié)構(gòu)構(gòu)件；②測(cè)量結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度；③分析桁架結(jié)構(gòu)的科學(xué)原理；④對(duì)桁架橋的計(jì)算機(jī)建模；⑤設(shè)計(jì)并制作桁架橋；⑥桁架橋的測(cè)試、交流與評(píng)價(jià)，召開(kāi)工程論證會(huì)（如圖1）。

（三）所需資源說(shuō)明

考慮到各校課程實(shí)施條件參差不齊，有的學(xué)校開(kāi)展技術(shù)實(shí)踐的資金、設(shè)備、耗材比較匱乏等實(shí)際情況，越秀區(qū)通用技術(shù)教研組本著因地制宜、自主創(chuàng)新、挖潛增效的原則全面優(yōu)化“橋梁模型設(shè)計(jì)”項(xiàng)目。學(xué)校開(kāi)展本項(xiàng)目所需材料全部源自身邊資源再利用，成本基本為零，是一個(gè)低成本、低門檻、高價(jià)值、高收獲的教學(xué)項(xiàng)目。

（1）從結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)的可操作性、實(shí)踐性、理論性并重出發(fā)，推薦各校選取100 g/m²以上的答題卡紙或牛皮紙作為構(gòu)件材料，制作矩形構(gòu)件代表方鋼（壓桿），條狀材料代表角鋼（拉桿），以分析橋梁構(gòu)件抗壓、抗拉蘊(yùn)含的科學(xué)原理。

（2）使用越秀區(qū)自主研發(fā)的構(gòu)件強(qiáng)度測(cè)試裝置（如圖2）。教師課前用邊角木料自制裝置；課堂上啟發(fā)學(xué)生理解其工作原理（牛頓第一定律和杠桿原理），接下來(lái)在課堂內(nèi)外學(xué)生開(kāi)展技術(shù)試驗(yàn)，測(cè)量構(gòu)件的抗壓、抗拉強(qiáng)度。

（3）使用越秀區(qū)橋梁設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)平臺(tái)，積極探索利用信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)教學(xué)評(píng)一致性；平臺(tái)系統(tǒng)為B/S架構(gòu)，師生在家校均可使用，對(duì)客戶端電腦配置要求很低，利用學(xué)校舊學(xué)生機(jī)亦可。

（4）其他材料：白乳膠、尺子、游標(biāo)卡尺、細(xì)木片、細(xì)木條、木工銼等；各小組在批量制作規(guī)格化的橋梁構(gòu)件時(shí)，利用模具可以提高效率和工藝質(zhì)量，模具由學(xué)生思考自制。

四、搭建信息技術(shù)學(xué)習(xí)平臺(tái)，突破項(xiàng)目關(guān)鍵環(huán)節(jié)難題

（一）信息技術(shù)平臺(tái)為項(xiàng)目目標(biāo)落實(shí)提供有力支撐

我區(qū)根據(jù)系統(tǒng)科學(xué)原理自主創(chuàng)新研發(fā)越秀區(qū)橋梁設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)平臺(tái)，助力學(xué)生了解現(xiàn)代橋梁設(shè)計(jì)區(qū)別于中國(guó)傳統(tǒng)橋梁的特征。學(xué)生代入橋梁工程師角色，迎接真實(shí)工作挑戰(zhàn)，沉浸于設(shè)計(jì)制作一個(gè)需求明確、成本可控、安全有效、優(yōu)美矯健的桁架橋的全過(guò)程，自始至終結(jié)合工程設(shè)計(jì)要素（包括需求分析、概念建模、優(yōu)化方案、技術(shù)試驗(yàn)、工藝制作和安全測(cè)試等）仔細(xì)考慮，最終完成符合用戶需求的作品。學(xué)生完成挑戰(zhàn)，獲得欣喜和成就感的同時(shí)，加深對(duì)工程設(shè)計(jì)典型過(guò)程的認(rèn)識(shí)，感悟工程思維的可遷移性。

橋梁設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)目標(biāo)、問(wèn)題情境、資源設(shè)計(jì)、活動(dòng)序列和多元評(píng)價(jià)的實(shí)施，始終圍繞《課標(biāo)》展開(kāi)，為“教學(xué)評(píng)一致性”賦能。平臺(tái)主要有四大模塊（如圖3），各模塊鏈接多個(gè)子功能，為學(xué)習(xí)全過(guò)程提供有力支撐。

“資源與課件”模塊以視頻和PPT生動(dòng)展示紅山村真實(shí)問(wèn)題情境，有鮮明的目標(biāo)指向，使學(xué)生有身臨其境感，激活其解決問(wèn)題的內(nèi)驅(qū)力；提供結(jié)構(gòu)化的學(xué)習(xí)輔助材料，為各層次學(xué)生提供發(fā)展空間，體現(xiàn)差異性。學(xué)生根據(jù)學(xué)習(xí)需求，欣賞中國(guó)古橋和現(xiàn)代橋梁，自主查閱文獻(xiàn)、桁架橋解析和課件。

“試驗(yàn)與分析”和“建模與仿真”模塊支持學(xué)生像工程師一樣工作，理論與實(shí)踐并重，記錄學(xué)生桁架橋建模過(guò)程、構(gòu)件力學(xué)試驗(yàn)過(guò)程、優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程，突出成果性、可操作、可視化、可測(cè)評(píng)的學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)指標(biāo)。

“交流與評(píng)價(jià)”模塊既有促進(jìn)學(xué)生分享交流和自我反思的成果展示，又有遷移應(yīng)用、素養(yǎng)導(dǎo)向的過(guò)關(guān)練習(xí)題，面向全體學(xué)生，為學(xué)業(yè)考評(píng)打好基礎(chǔ)。

（二）工程思維方法外顯化，學(xué)生運(yùn)用跨學(xué)科知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題

1.在問(wèn)題解決中綜合運(yùn)用跨學(xué)科知識(shí)

通過(guò)技術(shù)平臺(tái)支持下的橋梁設(shè)計(jì)與制作，學(xué)生感悟到，真實(shí)情境中的問(wèn)題解決需要綜合運(yùn)用跨學(xué)科知識(shí)設(shè)計(jì)方案，而遵循科學(xué)規(guī)律是保證工程順利實(shí)施的重要前提。學(xué)生從初中到高中學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、物理知識(shí)，如三角函數(shù)、矢量、力的分解、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、杠桿原理等。以前，他們感覺(jué)學(xué)習(xí)這些知識(shí)是為了應(yīng)付作業(yè)和考試，而在這個(gè)項(xiàng)目中，這些知識(shí)不僅全都用上了，而且成了可理解、可視化、可檢驗(yàn)的活化知識(shí)。教學(xué)中，教師可以先介紹平面桁架結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)分析法（涉及牛頓第一定律、力的分解與合成，與高中學(xué)生的知識(shí)背景相一致），再讓學(xué)生紙筆演算3～5個(gè)桿件的受力大小和方向，判斷構(gòu)件中的壓桿與拉桿，體會(huì)理論與實(shí)踐之間的緊密聯(lián)結(jié)，進(jìn)而感受計(jì)算機(jī)可以大大提高工作效率和質(zhì)量，在無(wú)形中達(dá)成跨學(xué)科知識(shí)的融會(huì)貫通，實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用。

2.在探究實(shí)踐中體會(huì)工程建模的重要價(jià)值

建模是技術(shù)、設(shè)計(jì)與工程活動(dòng)的重要思想方法。工程建模是解決工程實(shí)際問(wèn)題的橋梁，旨在更好地理解即將實(shí)施的工程，快速解決工程中的實(shí)際問(wèn)題，以獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。工程建模在概念設(shè)計(jì)階段、實(shí)體設(shè)計(jì)階段、詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，有著不同類型的建模方法，發(fā)揮著不同的作用。在概念設(shè)計(jì)階段，系統(tǒng)建模和數(shù)學(xué)建模使用得比較普遍。計(jì)算機(jī)是現(xiàn)代工程必不可少的建模工具，即利用計(jì)算機(jī)建立數(shù)學(xué)模型、數(shù)值求解、定量研究某些現(xiàn)象或過(guò)程的研究方法。基于平臺(tái)的“建模與仿真”模塊（如圖4），學(xué)生能便捷地編輯橋梁主體跨度、結(jié)構(gòu)和荷載，支持批量坐標(biāo)數(shù)據(jù)導(dǎo)入，實(shí)現(xiàn)即時(shí)計(jì)算和交互，反饋結(jié)點(diǎn)、桿件、荷載的所有量化信息，方便各組研究、討論、驗(yàn)證設(shè)計(jì)的可行性。由于課堂時(shí)間有限，學(xué)有余力的學(xué)生可以在課余時(shí)間利用學(xué)習(xí)平臺(tái)上的教學(xué)視頻，嘗試更多的建模方法。

3. 在比較分析中感悟研究建模遵循的原則

學(xué)生在概念設(shè)計(jì)階段使用本平臺(tái)的“建模與仿真”模塊，在工程論證會(huì)上使用小組制作的紙質(zhì)橋梁模型實(shí)物，感悟?qū)τ谕粋€(gè)實(shí)際系統(tǒng)，人們可以根據(jù)不同的用途和目的建立不同的模型。教師啟發(fā)關(guān)鍵點(diǎn)：建立模型只是實(shí)際系統(tǒng)原型的簡(jiǎn)化，既不可能也沒(méi)有必要呈現(xiàn)實(shí)際系統(tǒng)的所有細(xì)節(jié)。如果在簡(jiǎn)化模型中能保留系統(tǒng)原型的一些本質(zhì)特征，就可認(rèn)為模型與系統(tǒng)原型是相似的，是可以用來(lái)描述原系統(tǒng)的。在實(shí)際建模時(shí)，必須在模型的簡(jiǎn)化與分析結(jié)果的準(zhǔn)確性之間做出恰當(dāng)?shù)娜∩?，這是建模常遵循的原則。

（三）融合方法指導(dǎo)和解決問(wèn)題的路徑，引導(dǎo)學(xué)生從技術(shù)試驗(yàn)中汲取精華

技術(shù)試驗(yàn)是重要的技術(shù)思想方法。要想成功生產(chǎn)出安全實(shí)用的產(chǎn)品，如果僅憑動(dòng)手、試錯(cuò)和碰運(yùn)氣，有可能耗費(fèi)大量資源和時(shí)間。在實(shí)際工作中，工程師必須進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)分析，權(quán)衡研判。如果屬于工程界現(xiàn)成的技術(shù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，則查閱手冊(cè) ；如果沒(méi)有數(shù)據(jù)，就要進(jìn)行全新的技術(shù)試驗(yàn)。對(duì)于高中通用技術(shù)教學(xué)，教師創(chuàng)設(shè)微縮而典型的問(wèn)題情境，讓學(xué)生體驗(yàn)技術(shù)試驗(yàn)的設(shè)計(jì)和實(shí)施，明白試驗(yàn)數(shù)據(jù)是如何積累的，明白運(yùn)用試驗(yàn)結(jié)果的意義。學(xué)生從試驗(yàn)現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)其包含的原理性問(wèn)題，有利于洞察事物的本質(zhì)，少走彎路，提高思維效率。

本項(xiàng)目的技術(shù)試驗(yàn)環(huán)節(jié)，學(xué)生既有動(dòng)手做，也有動(dòng)腦做，將實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與科學(xué)理論結(jié)合起來(lái)。學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)活動(dòng)中制作的規(guī)格化的構(gòu)件，利用測(cè)試裝置，開(kāi)展一系列技術(shù)試驗(yàn)，測(cè)試不同長(zhǎng)度和規(guī)格桿件的抗拉、抗壓強(qiáng)度，并記錄數(shù)據(jù)。通過(guò)試驗(yàn)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)相同規(guī)格構(gòu)件的測(cè)試數(shù)據(jù)或多或少存在偏差，這主要是由于每個(gè)構(gòu)件的制作質(zhì)量差異導(dǎo)致的。利用平臺(tái)“試驗(yàn)與分析”模塊（如圖5），各組測(cè)試數(shù)據(jù)自動(dòng)匯聚和豐富，提供給所有學(xué)生研判和選用。當(dāng)數(shù)據(jù)足夠多時(shí)，擬合的受力分析曲線就比較接近該規(guī)格構(gòu)件的力學(xué)屬性。學(xué)生進(jìn)而利用圖表分析結(jié)果，觀察各種物理性質(zhì)如何影響構(gòu)件強(qiáng)度。結(jié)合在“建模與仿真”中的設(shè)計(jì)，學(xué)生從安全系數(shù)、桿件需求、建造成本等多個(gè)角度，迭代優(yōu)化設(shè)計(jì)。正因?yàn)橛辛丝煽康臄?shù)據(jù)，學(xué)生能研判本小組的桁架橋設(shè)計(jì)是否合理、是否需要改變結(jié)構(gòu)、哪些部位選用何種構(gòu)件、哪些構(gòu)件需要強(qiáng)化等，大大減少了下一步制作的盲目性，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品成本可控、安全達(dá)標(biāo)的目標(biāo)。同時(shí)，學(xué)生切實(shí)感受到工匠精神，在構(gòu)件制作階段要精益求精，提高工藝質(zhì)量水平，才能使最終裝配的產(chǎn)品更加可靠和安全。

五、結(jié)語(yǔ)

任何學(xué)習(xí)方式的落地，都需要學(xué)習(xí)支架的支持，廣州市越秀區(qū)橋梁設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)平臺(tái)以信息技術(shù)為支撐搭建優(yōu)質(zhì)學(xué)習(xí)支架，將書本知識(shí)與實(shí)踐活動(dòng)創(chuàng)造性結(jié)合，有效促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)和項(xiàng)目的開(kāi)展。學(xué)生在潛移默化中感悟?qū)W習(xí)和生活是息息相關(guān)的，每個(gè)社會(huì)公民都擁有工程思維將有助于全社會(huì)形成更科學(xué)合理的決策，從而增強(qiáng)了造福人類的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造美好世界的社會(huì)責(zé)任感。

參考文獻(xiàn)

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[2] 王濱.工程改變世界[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，2020.

（作者系廣東省廣州市越秀區(qū)教育發(fā)展研究院教研員、中學(xué)高級(jí)教師）

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