陳杰 陳華

通用技術(shù)（GT）是有別于信息技術(shù)的更為寬泛的、體現(xiàn)基礎性和通用性并有別于專業(yè)技術(shù)的技術(shù)。而對于STEM（科學、技術(shù)、工程、數(shù)學）來說，通用技術(shù)的多樣性、創(chuàng)新性與技術(shù)性正好符合STEM教育對于人才培養(yǎng)的要求，本文選取了某中學的《按鍵開關(guān)LED燈》教案，分析STEM對于高中通用技術(shù)課程的影響作用，并希望能對相關(guān)教育教學給予指導。

如圖所示，本教案選用Arduino套件來使學生通過對于電子電路、開源軟件、程序設計等知識有所理解和掌握，教案中的重難點與STEM各個要素的銜接見下表。

S（科學） T（技術(shù)） E（工程） M（數(shù)學）

電子電路、

物理學知識 Arduino編程 軟件工程 邏輯判斷等

電子控制技術(shù)是通用技術(shù)課程中的重要內(nèi)容。在《按鍵開關(guān)LED燈》案例中，有一個具體任務就是要通過開關(guān)來控制LED燈的點亮和熄滅，同時要燒錄相關(guān)的Arduino程序。所以整個過程是一個任務實現(xiàn)的過程，經(jīng)過流程分析、技術(shù)實現(xiàn)等，符合STEM中的工程素養(yǎng)；對于電路的學習屬于物理學范疇；對于Arduino程序設計的學習具有技術(shù)特征；流程圖的設計以及四腳開關(guān)（邏輯判斷）等也符合數(shù)學特色。這個教案是典型的STEM教育理念指導下的通用技術(shù)教學方案。

教學步驟

1.情境引入

教師展示Arduino制作的四腳按鍵開關(guān)LED實驗現(xiàn)象圖或視頻。

設計意圖：案例引入，原理介紹，準備新實驗器材。

2.新知講授

準備好上面的東西，就能開始我們的實驗了。本實驗引入了四腳按鈕，為了能讓本次實驗順利進行，教師先對本次實驗中所涉及的四腳按鈕做個簡單介紹。

（1）認識器材：四腳按鍵

（2）連接電路并學習模擬量

設計意圖：介紹Arduino物理電路連接，為后面正確實驗效果奠定基礎。

（3）燒錄程序

int key=13；//設置控制按鍵的數(shù)字IO腳

void setup（）

{

pinMode（key，OUTPUT）；//設置數(shù)字IO引腳為輸出模式

}

void loop（）

{ int i；//定義發(fā)量

while（1）

{

i=analogRead（0）；//讀取模擬0口電壓值

if（i>1000）//如果電壓值大于1000 （5v）

digitalWrite（key，HIGH）；//設置第13引腳為高電平，點亮led燈

else

digitalWrite（key，LOW）；//設置第13引腳為低電平，熄滅led燈

}

}

將上述代碼復制到IDE窗口中，先編譯，如果無誤，再上傳燒錄至控制板中。如上圖所示，完成后可以測試實驗結(jié)果。

3.學生動手實踐

在學習了本節(jié)課的知識后，學生們具備了自己去連接電子電路、編寫程序燒錄代碼的能力，并能進行小組協(xié)作來完成這個學習項目。于是，教師就可以讓學生們自己動手實踐，并給予指導與評價。

STEM教育是一種理念，它雖然整合了科學、技術(shù)、工程、數(shù)學，但是它不僅僅是4個學科的簡單相加，因為學科本身具有交叉領域，同時各個知識點會發(fā)生聯(lián)系。在信息技術(shù)教育教學中，很多教師已經(jīng)開始嘗試著用自己的教育教學來滲透STEM教育理念，其實高中通用技術(shù)課程也是一樣，它的技術(shù)性、創(chuàng)新性等使其更為適合于STEM理念，正如本文展示的《按鍵開關(guān)LED燈》教案一樣，它較好地融合了STEM科學、技術(shù)、工程和數(shù)學素養(yǎng)。但是這僅僅是一節(jié)課，對于整個學期的通用技術(shù)課程教學如何整合STEM理念將是一個更為廣闊的研究點。

（作者單位：安徽淮南第一中學 北京師范大學教育技術(shù)學院）