“大单元”的“大项目”

工程思维是通用技术学科的核心素养之一。本文以高中通用技术“控制及其设计”为大单元，以“节水控制系统的设计”为“大项目”，围绕工程思维核心素养积极开展学历案教学策略，帮助学生更好地提升工程思维素养。

一、情境导入

在学历案教学的新课导入时，教师要尽可能为学生构建真实的工程环境，为学生工程思维的培养提供良好的内容要素。

在“控制及其设计”的教学过程中，我以“节水控制系统”为大项目，从制作盆栽自动浇水装置入手，再以土壤湿度控制系统的搭建活动作为载体，最后以水池水位报警、控制为设计背景，对开环、闭环控制系统进行设计、制作，并模拟设计方案，锻炼学生的系统分析、创造等能力。

二、任务引领

（一）循序渐进，分步到位

在任务引领的过程中，教师要将内容细分为一个或多个具体任务，再将内容巧妙地融入各个任务中。

在“控制系统的工作过程和方式”的教学中，我采用分步到位的方式，引入不同层次的学习任务，帮助学生熟悉开环、闭环控制系统的基本组成和工作过程，了解控制器、执行器等的作用，用方框图表达控制系统的工作过程，引导学生尝试优化系统。

（二）重视分析，提升思维

在“控制系统的工作过程”的教学过程中，针对给盆栽浇水的问题，引导学生通过分析提出解决方案，演示土壤湿度控制系统两种模式下的功能，绘制系统框图。引导学生进一步分析系统各部分间的相应作用，尝试用方框图表达控制系统的工作过程。最后，通过小组交流和评价，优化控制系统的设计方案。

三、活动实施

（一）问题嵌入，巩固加深

技术问题的发现、认识、解决是培养学生技术素养的关键。在教学中，我将工程问题以“问题串”的形式呈现，进一步引导学生分析与思考。

以“控制系统的设计与实施”教学中“问题串”的设计为例，在提出“如何设计水池水位控制系统”这一核心问题后，我采取“五问五思”模式，帮助学生理解，通过系统搭建活动巩固认知。在质疑反思与应用迁移中设置相关子问题，帮助学生在对比、优化后进行知识的应用和迁移。

（二）创设选择，强化能力

工程思维是以系统分析和比较权衡为核心的一种策划性思想。教师应正确引导学生运用科学的方法对系统进行考察、分析、比较、实验。

在“控制系统的设计与实施”教学中展示相关元器件，引导学生绘制连接图再搭建，并在分组展示环节进一步优化，小组成员据此评选出最佳设计小组。学生运用系统分析方法，针对某一技术领域的问题进行要素分析、方案构思和比较权衡。

四、评价反思

教师要有意识地引导学生形成优化意识，促进其评估能力的发展。

在“控制系统的设计与实施”教学中，引导学生设计水位报警系统，再结合实际提出该系统的不足，对之前工程项目的成果进行评价。学生通过组内评价、组间评价、教师评价的方式，找寻工程设计和成果中的不足。在经历多种设计解决方案、实施结果评估、完善设计方案的探究过程后，学生实现了思维的迭代。