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摘要：自制教具的设计与制作过程来源教学问题,体现了教师的智慧，丰富了教学实验资源,促进了通用技术学科不断发展。本文以《电热饮水机的工作模型》教具设计制作为例，概述高中通用技术教具设计与制作的实践探索：紧扣课程标准，做以致用；甄选案例，源于学生生活；选材方便，易于操作，确保安全；设计直观，减少教学盲区；注重优化，预留创新空间；教具数字化，延伸展示空间。
关键词：新课程标准;通用技术;教师；教具设计与制作
本文引用格式：李正富.基于通用技术课堂教学问题的教具设计与制作[J].教育现代化,2019,6(65):130-132.
自制教具是新课程改革形式下提升通用技术教师的技术素养过程，教师通过教学实践与需求进行教具的设计与制作，能够有效促进教师对技术意识、工程思维、创新设计、图样表达、物化能力等核心素养的再认识。顾建军教授在回答张鹏记者的关于通用技术学科装备使用情况时提到：学校和教师在规划技术课程教学和购置课程基本设备、工具与教学材料时，除合理的投入之外，还应提倡自己动手、因地制宜、利用其他资源制作可替代的简易仪器、教学设备、教具、学具等。[1]那么教师如何针对教学中的问题去设计与制作教具？下面笔者以参赛本次年会获得全国一等奖的《电热饮水机的工作模型》（如图1）为例，谈谈设计与制作的几点感受。
一 紧扣课标做以致用
顾建军教授指出，通用技术课程立足于学生的直接经验和亲身经历，通过观察、调查、设计、制作、试验等活动获得“操作”体验，所以它需要一定的实践环境和教学条件[1]。教具是承载知识的载体，自制教具是教师结合自身实验设备及条件针对教学重点、难点问题设计制作的针对性教学用具，用于改进教学方法，提高教学质量，增强教学效果。因此，自制教具要紧扣课程标准，不要追求形式，有针对性，“做以致用”。
笔者设计制作的《电热饮水机的工作模型》主要考虑控制系统章节中的开环与闭环知识点理论性强，现成教具少，学生不易理解知识点。教材采用三个电子控制示意图作为教学案例进行分析，如果学生甚至老师对电子线路不熟悉就很难理解，针对这个问题，能否设计一个教学案例，运用教具的形式通过操作演示、直观展现、观察的方式来突破教学难题。在实际教学中，笔者发现该教具还可用于设计的一般过程、发现问题、方案的构思、草图绘制和制作工艺以及作品优化等章节的教学。例如，教具中水箱、水塔的稳定与强度设计符合结构设计章节的教学；水的加热控制系统和水塔的自动加水系统在系统讲解过程也可作为系统设计部分教学内容；在水的加热部分中又分为手动控制和自动控制，讲解控制部分的开环与闭环控制突破教学难点，这正是该教具的设计初衷。在教具制作过程中安装也有一定的时序与流程，所以流程的设计也可以借助这个教具进行切入讨论。设计制作完成电热饮水机工作模型的全过程，恰好能够承载必修一、二的教学内容，完全符合新课程改革中提出的大概念、大结构、大项目的要求。
因此设计教具主要考虑如何把教学内容有机的结合起来，做以致用，用教具阐释难点与重点知识，化难为简，变抽象为具体，让学生一目了然。
二 甄选案例源于学生生活
通用技术教学中较多的概念是抽象的，教师将身边的技术载体与教学内容融合为一体，形成具有一定的创新感性材料来丰富教学，使学生从感知过程到抽象思维，从而突破教学难点。把日常生活中含有一定技术价值的实物资源设计成教具，会让学生感到亲切、好奇和佩服。
《电热饮水机工作模型》中的加热控制系统和自动加水系统就是源于学生常见的饮水机这一实物。借助学生已有的认知基础和经验，模型教具结合教学中开环与闭环系统的知识，实现了形象直观展现与教学中抽象概念的有机融合，使学生理解开环与闭环不再是空对空的知识点，而是能够触摸可见的，并能把开环与闭环系统知识应用到实际生活中。
三 材料简易可操作性强且安全
自制教具是指教师、学生采用简单可行的方法，利用身边的易得物品，自己设计、制作用于辅助教学的工具。[2]教具的取材要简易，最好是身边熟悉的材料，教师在了解材料性能的基础上，选择较为安全、无毒、无害的材料进行制作，在制作过程中要按照规范的流程进行操作，避免发生安全事故。
电热饮水机教具选用的正是日常生活中通用材料，价格便宜耐用、安全的零部件。如，用常见的塑料油瓶作上水箱（水塔），用亚克力管作为水箱与管道连接部件。水阀及电源开关可从淘宝购买，价格实惠。选用亚克力板进行粘合制作的水箱在加热实验过程，当水温达到50度左右，笔者发现接缝处开始裂开，得知亚克力板不耐高温，尝试把亚克力板换成玻璃板，但在玻璃板上钻孔技术更难，便向专业人员借用水磨钻进行打孔。加热装置材料选用绝缘性好、导电性强的铜制品作为线材、开关等，确保线路安全，并要水箱注水测试密闭性好，所有线路检测正常后,再进行通电测试，确保实验的整体安全。
四 设计直观减少教学盲区
教具承载的知识是通过直观形式展示给学生，帮助学生形成清晰的表象并引导学生从展示的现象上去认识事物的本质，从感性认识上升到理性认识，促进学生全面深刻地掌握知识。[3]因此，结构简单的教具有利于教师制作与教学的讲解，教具的设计要注重结构简单，不要过于复杂。
例如，学生虽然对电热饮水机司空见惯，但对其内部结构及电路控制系统不了解，工作原理更是知识盲区。通过教具把在整个电热饮水机分为三个基本模块，一是加热控制线路；二是加热水箱设计；三是自动加水装置设计。设计时为了将抽象或看不见的内容展示给学生，比如用单股铜芯线按图示规范安装电路，整齐布线让学生能够直接观察线路，便于了解电热水器工作原理。利用玻璃的透明特性制作透明的加热水箱，让学生能够直观看到水是怎样被加热，又是怎么自动控制断开电源的，此外，通过一个标有“开环、闭环”手动切换开关来实现手动加热控制与自动加热控制，让学生对开环与闭环系统知识的了解做到一目了然。
五 优化设计预留创新空间
教具的设计与制作都是个人的思考与尝试，不同的人、不同的材料、不同的技术方式，就会产生不同的创意空间。[4]虽然自制教具与现成的实验器材相比工艺上较粗糙简陋，但这也正是自制教具的一大好处：它能在课堂中引导学生去发现自制教具的优缺点，针对问题或不足提出新的设计方案，让学生尝试进行教具设计与制作，促进学生的想象力和创造力，这样既活跃了课堂教学气氛，又能提高学生的技术素养，也是培养学生技术素养的真正意义所在。
例如，在电热饮水机工作模型的调试过程中，笔者发现因水温传导是不均匀的，温控器与水温显示器的探头放入水中的位置出现偏差时会就出现温控器控制水温与水温度显示器显示的数值不同，无法精准控制水温的加热，也就是水温加热受到了一定的因素的干扰，这一现象引导学生观察、思考此问题出现的原因，如何去找到干扰因素的产生和解决办法，进一步提出如果利用单片机ARDUINO来控制水温变化是否更会精确，由此激发学生去探究学习ARDUINO的图形编程与认识传感器的应用兴趣，为通用技术教学提供了更广阔的空间。
六教具数字化延伸展示空间
数字化资源的应用在新一轮课程改革中具有深远的意义。特别是利用翻转课堂进行教学，学生能在课前通过教学视频进行自主学习，对知识初步了解，以及课后利用教学视频进行知识的巩固，已经成为学生学习的有效途径。自制教具也要发挥数字化教学的功能，比如运用镜头语言将教具的教学指向性突显出来，并利用数字媒体的跳转功能有效进行知识点跳转，有效地突破教学重点和难点。
例如，电热饮水机的工作模型在实际教学中，存在一些问题：教师每到一个班级上课就要带上许多设备，还要准备水桶和水来进行演示，这样上课繁琐而艰辛。于是，笔者把教具的演示试验分段录制成微视频，上传到教师网络空间，在不同的教学环节中调用网络演示相应过程的微视频，这不仅可以给同学科组教师使用，还可给全市乃至全国通用技术学科教师使用，使自制教具突破时空限制发挥了更大的教育功效。
总之，自制教具可以改善通用技术学科教学资源不足的现状，自制教具的设计与制作过程体现出教师的智慧，贴近学生生活实际，促进学生个性发展，同时进一步帮助教师深刻理解《普通高中通用技术课程标准（2017版）》，促进教师技术素养的不断提升。
参考文献
[1]张鹏.教育技术装备助力通用技术课程教学——访教育部普通高中技术课程标准研制组组长、南京师范大学教育科学研究院副院长顾建军教授[J].中国现代教育装备,2008(09):160-161.
[2]陈伟明.自制教具在通用技术课程中的作用[J].中国现代教育装备,2012(16):19-20.
[3]汤传波.通用技术教学中教具制作的思考[J].中国现代教育装备,2013(16):35-36.
[4]刘海林.选择通用技术教学具时需要注意的几个问题[J].中国现代教育装备,2010,(8):34-35.
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