工科思维在通用技术教学中的应用.doc

工科思维在通用技术教学中的应用-教育技术学论文工科思维在通用技术教学中的应用 张永平 (浙江省余姚中学，315400) 摘要：受传统理科思维的影响，通用技术的教和学大多运用的是理科思维，这在一定程度上给通用技术的教与学造成困惑和低效率。教师在通用技术教学中，应该设法把学生从理科思维的桎梏中解脱出来以形成正确的思维方式和相对高效的课堂效率和学习效率。 关键词：技术教育通用技术工科思维 一、 工科思维提出的背景 1977年，恢复高考制后，为分类选拔人才，高中开始文理分科。事实上这种制度源于苏联。二战使苏联损失了大批知识分子，因此战后重建急需以分科教育来快速培养各类专业人才。在1949年新中国成立后，我国同样急需专业人才，因此开始了文理分化的步伐。这种制度对中学阶段教育教学的影响是广泛而深远的。从思维的角度来分析，文理分班使文科班学生思维带有明显的文科思维印记，理科班学生思维则带有明显的理科思维印记。 思维方式就是理解和处理事情的方法，运用好了就可以顺利地解决很多难题，运用得不好，做事或者解决问题就会事倍功半。教育的主要任务，就是训练良好的思维。一般认为，人的思维方式，大致可以分为三类：文科思维、理科思维和工科思维。文科思维的基础是“人文理性”；理科思维的基础是“科学理性”；工科思维的基础是“工具理性”。其对应的思想体系分别是人文思想体系、科学思想体系和技术思想体系。2007年，浙江省在普通高中开设通用技术课程，这实际上意味着高中阶段培养学生技术思想体系的工科思维被提上议事日程。 二、 工科思维与理科思维的联系与区别 在三种思维方式中，文科思维是较易跟其他两种思维方式区分开来的，而工科思维常与理科思维混为一谈，这里主要谈谈理工科思维的区别和联系。 理工科思维间有千丝万缕的联系，理科思维为工科思维的发展拓展空间，成为工科思维发展的重要基础。同时，工科思维的发展也促进理科思维的应用与延伸。 以下是理科思维与工科思维的主要区别：（1）理科思维更注重精度，工科思维更注重效率；（2）理科思维更注重问题的由来与本质，工科思维则更注重问题本身的解决；（3）理科思维注重理论的深入研究，工科思维注重知识的综合应用；（4）理科侧重抽象思维，工科侧重动手能力。 就思维本身而言，并不存在理科思维与工科思维孰优孰劣的问题。每一种思维都有其独特的魅力与优势。但就某个学科而言，选用合适的思维方式可以有效提高课堂效率和学习效率。纵观通用技术课程标准和教材，我们发现该学科强调各方面知识的联系与综合应用。从理工科思维的区别可以看出，通用技术的绝大部分内容应该使用工科思维。通用技术教学应该着力挖掘技术蕴含的思想方法，使之成为与科学思想体系、人文思想体系鼎足而立的人类文明的重要组成部分。 三、 工科思维在通用技术教学中的应用案例 直观地说，工科思维更关注解决问题的方法和步骤，关注解决问题的可行性，而不一定要掌握其原理。如何实现？如何高效实现？这就是工科思维的动力。 下面分别从课堂教学和课外实践案例来说明工科思维相对于理科思维在通用技术教学上的优势。 【案例1】“设计中的人机关系”课堂教学片段 采用传统的理科思维，教学内容分三个部分：什么是人机关系、人机关系要实现的目标以及如何实现合理的人机关系。教材内容的安排符合理科思维的逻辑性，大多数教师会辅以相关案例来对这三部分的相关定义做一个说明，然后做适量的练习以巩固学习效果。但是如果深入研究，就会发现问题，因为理科的逻辑要有明确的定义作为前提，而人机关系要实现的目标却是不明确的。比如设计出来的产品不符合舒适目标，那么长期使用肯定会影响身体健康。而 工科思维更注重知识应用和人机关系目标的改进，所以我给学生设定余姚中学校园中的人机关系项目，去发现校园中不合理的人机关系，将课堂上的知识点学以致用。步骤如下：（1）让学生提出校园设计不合理的地方；（2）教师根据情况决定是否筛选重组学生提出的观点；（3）根据学生意愿对不合理的设计提出可行的解决方案；（4）在指导教师审核的情况下向学校管理者提出修改建议。前三步可以穿插人机关系的相关概念、人机关系要实现的目标及如何实现合理的人机关系，点到即可，不必对概念作深入探究。 有一些学生建议果真得到学校管理者的认可，并依照学生提出的解决方案做了修改。这既让项目组的学生有了成就感，又鼓励其他学生积极参与到相关项目中来。同时，也让学生们意识到：通用技术课与我们的生活息息相关，学生解决问题的工科思维也得到进一步培养。 如果条件允许，可以对项目做深入挖掘，在征得学校管理者同意的情况下，将在学生能力范围内的项目交由学生团队负责，经过设计方案的制定、原型与模型的制作、方案的优化，直到最终方案的确定等相关步骤完成该项目。这样，学生能力得到进一步发展，又将工科学以致用，内化为学生的技术素养。 【案例2】通用技术课外实践项目 理科思维的实践项目以验证相关理论知识为主要目的，实践项目有强烈的针对性。而工科思维的实践项目更具开放性，更能发挥学生的主观能动性。实施步骤如下：(1)展示前几届学生的作品实物及作品照片，并作相关介绍，让学生对实践项目的难度有一个相对符合实际的预期;(2)给学生讲解常用的创造技法;(3)介绍产品设计的一般过程;(4)学生自由组合，明确分工，制订相关计划，指导教师审核各个项目的价值与可行性;(5)根据指导教师意见，结合自己组的特点，学生更换或者调整相关项目;(6)学生依据产品设计的一般过程，开发本组的设计项目或产品；（7）成果评价，实际上在整个产品设计过程中，都要注意评价环节，包括过程评价和最终成果评价，也包括学生自评和教师评价。 为保证项目的顺利实施和按期完成，指导教师在学生开发过程中要注意进度。 四、 培养学生工科思维的方法与策略 (一) 项目教学法 项目教学法是通过项目的形式进行教学。为了使学生在解决问题中习惯于一个完整的方式，所设置的项目包含多门课程知识。项目教学法就是在教师的指导下,将一个相对独立的项目交由学生自己处理：信息的收集、方案的设计、项目的实施及最终评价,都由学生自己负责,学生通过该项目的进行,了解并把握整个过程及每一个环节中的基本要求。 项目教学法主张先练后讲，先学后教，强调学生的自主学习、主动参与，从尝试入手，从练习开始，调动学生学习的主动性、创造性、积极性等，学生做“主角”，而教师转为“配角”，实现了教师角色的换位，这有利于培养学生的自学能力、创新能力。同时，这 也符合我们的新课程理念，符合工科学习的特点，也符合建构主义理论：知识不是通过教师传授得到的，而是学习者在一定的情境下，借助学习获取的。 通用技术以产品设计为依托，从问题的发现开始，经过设计方案的制定、原型与模型的制作、方案的优化，直到最终方案的确定，形成了一个完整的设计过程。项目贯穿始终。项目可以是教材提供的，如“便携式小板凳的设计制作”或者“学生台灯设计项目”，也可以是自己设定的。以教学“结构与设计”为例，教师可以让学生完成一个“纸桥的设计与制作”项目，也可以让学生设计一个“鸡蛋保护套”，在完成项目的同时实现相关的课程目标。 (二) 关注项目实施的“可行性” 工科思维最关心的就是可行性。所谓可行性，可以简单概括为两个问题：有没有做的必要？能不能做出来？第一个问题实际上是确定所发现的问题有没有价值，而第二个问题则贯穿于整个设计的各个环节。在设计与制作产品的每一个环节都应考虑以下可行性：（1）法律可行性。所设计产品（或进行项目）和现行法律法规、学校规章制度以及现行的道德规范等是否冲突？（2）经济可行性。产品设计（或项目进行）过程中是否需要经济支持？若需要，是否在项目小组承受范围之内？有没有市场化规模化生产的可能？若有推向市场的需求，产生的利润与投入的成本是否合理等。（3）技术可行性。以项目小组现有设计水平与所掌握的技术能否设计生产出相应产品（或完成相应项目）？项目小组有没有足够的知识储备生产出相应产品（或完成相应项目）？若无，能否通过求助指导教师、学校或社会力量加以解决？ 设计过程中的任何一个环节若可行性出现问题，该项目就要推倒重来。将“可行性”观念融入学生的技术素养中，有助于提升学生解决实际问题的能力。 (三) 培养学生的工程师意识 通用技术课程的培养目标不是技术工人，也不是科学家，而是工程师。工程师意识要求学生正确处理效率、精度以及成本之间的关系。从本质上来说，效率跟精度是一对矛盾，追求效率是以牺牲精度为代价的，追求高精度，必然要牺牲效率。理科思维更追求精度，类似实验室产品，可以花很多时间在产品开发上，而且是不计成本的。工科思维则要考虑效率与精度，在误差允许范围内效率优先。类似市场化产品，既要满足消费者需要，又要讲求企业利润。 【案例3】装修施工的组织优化 某校要对三幢新建教学楼A、B、C进行装修，水电、木工和油漆三个施工过程，分别由相应的专业装修队依次完成，每个装修队在每幢楼的施工时间均为3周，如何组织装修，才能使装修工期和资源利用最为合理？以下是依次施工和平行施工的施工方案： （1） 分析这两种施工方案各自的特点。 （2） 是否还有其他施工方式？若有，请分析。 （3） 综合各施工组织方式的特点，你认为采用哪种方式，装修工期和资源利用最为合理？ 这是苏教版通用技术教材中的案例，能较好地培养学生的工程师意识和工科思维。在通用技术教学过程中，教师要多次结合案例培养学生合理处理精度、效率与成本之间的关系。任何一个学生项