通用技术跨学科课程的进阶设计与实践探索

张桂凤 于晓雅

[摘   要]落实通用技术跨学科课程有三种常见模式：技术学科外延的综合模式、任务驱动多学科的融合模式、跨学科大概念统整的主题模式。通用技术学科课程的进阶设计，应立足核心素养的培育，呈现学习内容的进阶、学习方式的进阶、学习思维的进阶过程及思考，从而促进学生综合能力的提升。

[关键词]通用技术;多学科融合;跨学科;进阶

通用技术课程倡导面向现实生活和真实世界解决问题，这需要学生在复杂情境中进行有意义的学习实践，并通过实践培养素养。真实情境中的问题探索和解决，往往需要整合不同学科知识的能力，寻找课程联结的可能性，生发出跨学科素养，如创造性、协作沟通等。在学科课程基础上融合跨学科课程的优势，帮助学生完善知识体系，是落实从技术到素养的路径之一。因此，本文立足核心素养培育，结合课程改革的要求，探索通用技术跨学科课程实践，力争实现从“学习内容跨界”到“学习过程优化”再到“思维能力进阶”的目标。[1]

一、通用技术本土化跨学科课程常见模式

跨学科课程在学校实践中属于活跃群体，以北京市海淀区开展的跨学科课程为例，目前“跨”学科的存在模式大致有三种：技术学科外延的综合模式、任务驱动的多学科融合模式和跨学科大概念统整的主题模式。三种模式主要通过STEM项目式课程的方式在学校课堂教学、社团课程和课后服务中实施，体现跨学科、跨界、跨领域多元融合的特征。三者各有侧重、各具特点，都有其借鉴价值。

1.技术学科外延的综合模式

由通用技术学科向外延伸到相关学科的部分内容，是基于课程内容知识的多学科教学整合，通过两个或两个以上学科的学习，获取相关联的概念和技能。如“哈利波特主题音乐会”课程，主要以技术学科为主，要求学生设计制作一件智能乐器。在课程实施中，学生体验设计的一般过程，落实结构、控制等学科大概念，同时还需要信息技术的编程、物理的声学、音乐的乐理音阶等多学科知识能力。由通用技术教师授课，外延学科内容由学生自主跨学科学习后实施。

2.任务驱动多学科融合模式

由不同学科教师共同开发实施，学科界限不清晰，并不完全按照学科的角度划分，学生在一个活动中需要兼顾不同学科的知识和视角，学习不同学科的概念和技能。以“小豆芽的大思路”课程为例，其内容围绕绿豆发芽展开，探究影响种子发芽的因素。学生需要获得化学学科的浓度配制、营养液配制、PH内容介绍、物理学科的多因素分析、生物学科的植物生长（温度，光照，PH值，营养液等）、技术学科的“生态园”装置设计制作等知识，涉及化学、物理、生物、技术等多个学科。项目本身可拓展，如拓展为“智能发芽机”或与未来航天相关的主题均可。多学科教师分别按任务进度和涉及的学科内容依次授课。

3.跨学科大概念统整主题模式

在学科视角之上，以跨学科大概念统整为主题，通过应用不同学科的知识和方法解决一个真实世界的问题，获得相关联的概念和技能，形成学习经验，是真正基于真实情境的主题、以问题为中心的跨学科课程。以《鱼类“牧羊犬”——仿生机械鱼设计与制作》为例，内容围绕大概念“系统与相互作用”开发跨学科项目。将機械鱼控制系统分为动力子系统、传动子系统、数据采集子系统、平衡控制子系统四部分，分别从系统与外观结构、系统与电控结构、系统与数据结构及系统与平衡结构的视角，得出四个子系统的大概念：机械鱼仿生外观结构与零件安装位置的相互关系、动力及传动系统与前进速度的相互关系、数据显示程序与数据采集和通信接口的相互关系、姿态调整与平衡状态的相互关系。在超越学科视角下，认识到四个子系统内部及系统之间的“相互作用”，形成系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成具有特定功能的有机整体的大概念。多学科教师分别按主题和核心大概念，结合项目进度和涉及的学科内容依次授课。

二、通用技术跨学科课程的进阶设计

目前，以一个学科为主要载体，聚焦学科关键概念和能力，进行学科与学科、学科与生活、学科与人际的联系和拓展，用项目化的形式呈现出来，是落实跨学科课程的可行途径之一。项目化学习设计有六个维度：核心知识、驱动性问题、高阶认知、学习实践、公开成果和全程评价。学科素养体现在关键概念或能力，跨学科素养体现在学习实践和认知策略，问题、成果和评价整合在真实情境中，体现学科素养和跨学科素养的融合。[2]

依据项目化学习设计的维度，结合落实效果较好的跨学科整合模式，建构“通用技术学科课程—通用技术多学科课程—跨学科主题整合课程”的进阶（见图1），强调以项目式学习和跨学科实践解决真实问题。引领学生进行学习方式的转变，使学生的技术学习过程成为主动建构知识、不断拓展能力、发展核心素养的过程。

1.技术学科课程：从基础知识到知识应用

技术学科课程主要包含技术理解、技术设计、技术应用。技术理解是指有关技术的事实、概念和方法等内容;技术设计是指问题的发现与明确、设计分析、方案构思、方案表达、方案交流与评价等;技术应用是指有关工具和设备的使用、有关工艺的选用和技术试验等。

2.技术多学科课程：从知识理解到知识深化

技术多学科课程在原有知识的基础上加入多学科知识和方法，设计与应用内容中加入科学知识、数学方法、工程视角以及科学探究等，兼顾不同学科，每个学科是独立的，以技术学科为主。

3.跨学科主题课程：从整合技术到真实问题解决

跨学科主题课程整合不同学科的知识方法，有明确的目标，通过问题、概念、成果进行项目设计实施，构建知识网络，加深多学科核心概念的理解和迁移，解决真实问题或现实需求。

三、通用技术跨学科课程的进阶实践

进阶的实践起点从项目课例开始，以“《定位小车》1.0版——《新能源动力小车》2.0版——《新能源动力汽车模型系统与生态环境》3.0版”的过程进阶为例。

“定位小车”的课例共16课时，涵盖通用技术结构、流程、系统、控制等核心概念，学生的解决方法多以橡皮筋或电机做动力，以线绳控制开关或定时器控制时间等方式停止，能完成基本定位功能。

从学科常规项目1.0版开始，加入物理、化学、数学等多学科知识方法，如新能源、机械能守恒、车的进化史等内容，关注科学探究，用工程的视角延伸拓展技术素养的底蕴和价值，加入甘特图、成本管理等内容，生成2.0版。通过加入新内容，学生的解决方法逐渐多元，加入了风能、重力势能、化学能、单片机编程等。

在2.0版的基础上，继续提炼多学科的核心概念，生成课例的跨学科核心大概念：系统与环境。补充跨学科课程科目中缺失的通识性学科知识、收集学科间条件性知识、跨学科方法论知识以及社会发展及学科前沿知识。用认知逻辑和学科逻辑消除学科知识壁垒，强化知识联结，丰富学科知识。具体实施时，通过“选定主题→构建跨学科知识联系图→确定大概念→确定问题→调查调研→专家思维→学情分析和环境分析→确立方案”的方式，设计和实施某个跨学科大概念统整的主题项目。以挑战性任务和驱动性问题帮助学生开展独立或协作探索，调动学生的主动性，进一步加深对多学科本质的理解，从而解决一个问题、满足一项需求或创造一件作品。比如，在新能源汽车模型系统与生态环境的主题下建构的大概念系统课程，对于车的外型要求不断提高，对涉及车内部系统的关系、车与外部环境系统的关系的认知要求不断进阶，需要学生对能源与生态环境的思考不断深入。学生解决问题的关注点更加广泛，延伸到车轮骨架设计、能量计算、汽车产业改善等问题。通过课程的不断进阶，突破技术课程价值文化壁垒，用新工具和新观点探悉学科本质，培养学生核心素养，加深学生对世界的关注和理解（见表1）。

以上，从技术单学科课程到由技术学科向外延伸，从融合多学科知识的课程，再到发挥学科合力的跨学科主题课程，由单学科学习逐渐走向跨学科融合，跨越学科界限探寻课程模式、教学方式，培养学生跨学科思维品质，实现了从技术到素养再到创新的课程发展。

四、跨学科课程实践效果及小结

为了确保学生在跨学科课程学习中真正受益，除了设计表现性评价外，研究者还聚焦创新能力，对北京市海淀区6所实验学校共567名学生进行了问卷调查。调查分别在新入学的第一学期初和第二学期末进行。问卷采用四点评价，学生根据自己的实际情况选择“完全符合、基本符合、很少符合、完全不符合”，以检验通用技术跨学科课程对培养学生创新思维是否有效。[3]结果表明，学生的原创性、想象力、情感意图以及对社会问题的敏感度有所提升，学生更喜欢解决问题，能实现自己的想法，学会了一些创新方法并乐于表达，所提出的解决方案具有一定的创新性和高效性，创造性表达和创造性解决问题能力显著提升。特别是“我喜欢和朋友们分享我的想法”一项，学生一学年的增值比例达到24.8%。一些在传统知识传授课堂中一言不发的学生，在跨学科项目式学习中逐渐变得敢于发言，活跃并乐于分享（见表2）。

在跨学科课程设计实践的初始阶段，一些教师往往认为，在有限的课时内能落实学科核心素养已然不易，再进行跨学科实践不太现实。但在真实情境中的问题解决，不可能只依靠通用技术一门学科。从学科发展和教学落实的角度，应逐渐摒弃通用技术教学中的伪情境、假问题，要激发学生高阶思维发展，真正提高学生解决真实问题的能力。跨学科课程设计与实施促使学生探究学科之间的复杂联系及核心概念，帮助学生获得正确的世界观，不是为了“跨”而“跨”，更不是随意设计几个活动或项目就能算作跨学科课程。虽然本研究在实践初级的总结阶段，尤其在跨学科主题的整合课程中，对如何整合的技术问题做了实践探索，但对于整合什么等价值问题的思考还有待深入，这些问题将会在未来的实践研究中不断突破与完善。

参考文献

[1]于晓雅.STEM教育价值指向：创造性解决真实世界问题[J].中国民族教育.2021（04）：23.

[2]夏雪梅.項目化学习设计：学习素养视角下的国际与本土实践[M].北京：教育科学出版社，2018：11.

[3]何丽丹，李克东，郑云翔，等.面向创造力培养的STEM教学模式研究[J].开放教育研究，2019，25（04）：66-74.

（责任编辑 郭向和   校对 姚力宁）