【摘要】本文分析當(dāng)前橋梁設(shè)計(jì)制作項(xiàng)目在高中通用技術(shù)課程實(shí)施過程中培養(yǎng)核心素養(yǎng)方面存在的不足，提出發(fā)揮信息技術(shù)教學(xué)手段的優(yōu)勢，將Bridge Designer虛擬設(shè)計(jì)軟件運(yùn)用到通用技術(shù)課堂教學(xué)中，以此促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，并以橋梁設(shè)計(jì)項(xiàng)目為例，論述Bridge Designer虛擬設(shè)計(jì)軟件在通用技術(shù)課堂教學(xué)中的具體應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】高中通用技術(shù)課程 核心素養(yǎng) 信息技術(shù) 虛擬設(shè)計(jì)軟件 Bridge Designer

【中圖分類號(hào)】G63 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2023）11-0100-05

高中通用技術(shù)課程的核心目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)，提高學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和動(dòng)手能力，以使學(xué)生將來更好地適應(yīng)未來的社會(huì)。技術(shù)試驗(yàn)和動(dòng)手實(shí)踐是通用技術(shù)課程中非常重要的學(xué)習(xí)方式，是培養(yǎng)學(xué)生工程思維、創(chuàng)新設(shè)計(jì)和物化能力等核心素養(yǎng)的主要手段。橋梁設(shè)計(jì)類項(xiàng)目作為一種典型的工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目，在通用技術(shù)課程中發(fā)揮著特別的育人價(jià)值，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力、科學(xué)探究能力和創(chuàng)新思維能力能起到積極的作用，深受很多通用技術(shù)教師的青睞，但是這類課程也存在不足。本文探討通過引入虛擬設(shè)計(jì)軟件，以游戲化和虛擬實(shí)驗(yàn)的方式來改進(jìn)橋梁設(shè)計(jì)項(xiàng)目，以此提高學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)和動(dòng)手實(shí)踐能力。

一、當(dāng)前高中通用技術(shù)橋梁設(shè)計(jì)類項(xiàng)目課程存在的不足

通用技術(shù)課的學(xué)習(xí)非常強(qiáng)調(diào)通過技術(shù)活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)，而對(duì)橋梁知識(shí)的學(xué)習(xí)可以激發(fā)學(xué)生學(xué)好技術(shù)的積極性。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究，掌握橋梁工程知識(shí)和原理，通過動(dòng)手實(shí)踐完成橋梁模型制作，在面對(duì)類似真實(shí)的工程情境問題時(shí)，嘗試找到創(chuàng)新解決方案，實(shí)現(xiàn)圖樣表達(dá)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、工程思維、物化能力等學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，但是橋梁設(shè)計(jì)類項(xiàng)目教學(xué)還存在諸多不足，主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面。

一是科學(xué)性不足。在教學(xué)實(shí)踐中，學(xué)生雖然了解橋梁結(jié)構(gòu)，也通過體驗(yàn)設(shè)計(jì)制作過程初步完成橋梁設(shè)計(jì)，但是他們更多是對(duì)一些經(jīng)典結(jié)構(gòu)的模仿和外形上的創(chuàng)新，對(duì)其中蘊(yùn)含的科學(xué)知識(shí)理解不夠深刻。例如，在設(shè)計(jì)制作橋梁的過程中，學(xué)生增加了很多三角形來增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和強(qiáng)度，但是哪些三角形是有效的、哪些三角形是無效的，他們并不十分清楚。

二是重視技能練習(xí)，思維提升不夠。很多橋梁類項(xiàng)目課程雖然對(duì)技術(shù)問題有所探究，但都是比較淺層次的探討，往往更側(cè)重工程模型制作，在教學(xué)實(shí)踐中對(duì)探究過程中科學(xué)理性的分析重視程度不高，學(xué)生的時(shí)間和精力主要放在制作的成品上，更關(guān)注加工的技術(shù)技巧，對(duì)科學(xué)思維能力的訓(xùn)練重視不足。

三是橋梁測試反饋不利于設(shè)計(jì)的改進(jìn)。橋梁類項(xiàng)目課程很多都是利用承重進(jìn)行測試，學(xué)生利用簡單的紙張、木條或者吸管等材料制作模型時(shí)，如果設(shè)計(jì)有缺陷是不能提前判斷出來的，只能在制作出模型后通過測試發(fā)現(xiàn)，有些模型測試后完全破壞了結(jié)構(gòu)，學(xué)生只能重新制作，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，既不利于設(shè)計(jì)改進(jìn)，又大大降低了學(xué)習(xí)效率。

總之，要讓學(xué)生在橋梁項(xiàng)目中真正體會(huì)工程思維存在較大的難度，受限于學(xué)生的認(rèn)知水平、知識(shí)積累以及學(xué)習(xí)課時(shí)，教學(xué)中只能有所側(cè)重地對(duì)橋梁的方案設(shè)計(jì)、計(jì)算進(jìn)行比較淺層次的探索，很多設(shè)計(jì)方案最后成了空中樓閣，就算學(xué)生完成模型的制作和測試，對(duì)其中原理的理解依然是非常模糊的。

二、虛擬設(shè)計(jì)軟件運(yùn)用于高中通用技術(shù)橋梁類設(shè)計(jì)項(xiàng)目課程的優(yōu)點(diǎn)

針對(duì)以上問題，筆者認(rèn)為可以通過運(yùn)用橋梁虛擬設(shè)計(jì)軟件來解決。橋梁虛擬設(shè)計(jì)軟件有很多，如Bridge Master、Csi Bridge、Autodesk Structural Bridge Design等，但這些都是比較專業(yè)的橋梁設(shè)計(jì)軟件，需要比較扎實(shí)的橋梁專業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)，不適合高中生使用，因此筆者推薦Bridge Designer 2016這款設(shè)計(jì)軟件。Bridge Designer 2016是一個(gè)免費(fèi)的教育軟件包，旨在通過高速公路桁架橋的設(shè)計(jì)為中學(xué)生提供真實(shí)的工程體驗(yàn)。它允許使用者設(shè)計(jì)一個(gè)虛擬橋梁且可以3D模擬卡車通過橋梁時(shí)出現(xiàn)的問題，會(huì)計(jì)算出卡車負(fù)載通過時(shí)力的分布方式。它既是設(shè)計(jì)工具又是評(píng)估工具。設(shè)計(jì)橋梁時(shí)可以利用該軟件動(dòng)畫模擬測試負(fù)載能否通過，如果不能通過軟件會(huì)提示發(fā)生故障的地方，顯示每個(gè)構(gòu)件上的力有多大，也可以計(jì)算設(shè)計(jì)方案的建設(shè)成本，還可以通過修改相關(guān)數(shù)據(jù)來測試橋梁的結(jié)構(gòu)以及優(yōu)化建造成本。在通用技術(shù)課程中使用該軟件具有以下優(yōu)點(diǎn)。

（一）它是經(jīng)過一定簡化的典型工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)軟件，簡單易用，教師和學(xué)生都比較容易上手。該軟件功能豐富，既能對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行反復(fù)設(shè)計(jì)和對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行校驗(yàn)，又可以避開大量復(fù)雜的專業(yè)數(shù)據(jù)計(jì)算，方便教師進(jìn)行教學(xué)演示，也適合學(xué)生自己操作。

（二）在橋梁項(xiàng)目課程中使用這個(gè)軟件有助于學(xué)生通過“做”的過程理解結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與強(qiáng)度、設(shè)計(jì)的流程、系統(tǒng)及其特性、系統(tǒng)分析及優(yōu)化等通用技術(shù)課程中的相關(guān)概念。Bridge Designer 2016具有明確、清晰的使用場景——設(shè)計(jì)橋梁，可以輕松將學(xué)生引入一個(gè)接近真實(shí)的工程場景進(jìn)行學(xué)習(xí)，它的動(dòng)畫模擬功能允許學(xué)生實(shí)時(shí)、可視化地看到自己設(shè)計(jì)的結(jié)果。學(xué)生可以通過不斷改變各種參數(shù)，以系統(tǒng)思考的方式，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較和權(quán)衡。軟件既簡化抽象了真實(shí)的工程場景，又保留了設(shè)計(jì)的可操作性，游戲化的學(xué)習(xí)、有趣的情境、簡單的操作對(duì)高中生而言是一款非常理想的學(xué)習(xí)軟件。

（三）軟件使用成本低，仿真功能可以提高課堂效率。Bridge Designer 2016是一款免費(fèi)軟件，可以下載安裝到學(xué)校計(jì)算機(jī)室，讓每名學(xué)生都使用。軟件動(dòng)畫的趣味性能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，良好的體驗(yàn)感可以讓學(xué)生對(duì)通用技術(shù)課程知識(shí)的學(xué)習(xí)和理解更加深刻，軟件測試的即時(shí)反饋以及具體數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)可以使學(xué)生很快明白自己設(shè)計(jì)的缺陷以及改進(jìn)的方向，從而不斷修改方案去完善橋梁的設(shè)計(jì)，既能夠讓學(xué)生體會(huì)到目標(biāo)達(dá)成的喜悅感，又可以大大提高課堂教學(xué)的效率。

三、在高中通用技術(shù)課中運(yùn)用虛擬設(shè)計(jì)軟件培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)實(shí)踐

下面，筆者以江蘇教育出版社出版的2017年版通用技術(shù)教材必修二的教學(xué)單元“系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)”為例，論述虛擬設(shè)計(jì)軟件在高中通用技術(shù)課中的應(yīng)用。

《普通高中通用技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）關(guān)于“系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)”的內(nèi)容要求如下：從技術(shù)應(yīng)用的角度理解系統(tǒng)的含義、基本構(gòu)成及主要特性，結(jié)合實(shí)例學(xué)會(huì)系統(tǒng)分析的基本方法；通過技術(shù)探究，分析影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素，并通過對(duì)簡單系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)踐，初步學(xué)會(huì)簡單系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法，增強(qiáng)系統(tǒng)與工程思維的能力。根據(jù)《課程標(biāo)準(zhǔn)》，本單元學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)如表1所示。

“系統(tǒng)”是通用技術(shù)課程中十分重要的大概念，本部分教學(xué)內(nèi)容涉及系統(tǒng)分析過程、系統(tǒng)分析方法、系統(tǒng)分析原則、簡單系統(tǒng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化等，內(nèi)涵非常豐富，教材中使用了按壓式水龍頭、自行車、輪滑鞋、雨水收集與利用系統(tǒng)、火力發(fā)電站系統(tǒng)等實(shí)例來開展教學(xué)。這些實(shí)例看似一說就懂，但是太多的實(shí)例把本單元系統(tǒng)的相關(guān)概念分割呈現(xiàn)，不利于學(xué)生形成關(guān)于“系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)”的大概念。橋梁是比較常見的一種系統(tǒng)，學(xué)生對(duì)它有一定的認(rèn)識(shí)，只是認(rèn)識(shí)還比較粗淺，橋梁的構(gòu)成和設(shè)計(jì)涉及橋梁系統(tǒng)的組成、設(shè)計(jì)分析和優(yōu)化等諸多內(nèi)容。因此，以橋梁為主題讓學(xué)生探究本單元的內(nèi)容是比較合適的。學(xué)習(xí)本單元之前，學(xué)生已經(jīng)了解了設(shè)計(jì)軟件的基本功能，筆者在本單元的教學(xué)中使用Bridge Designer 2016軟件進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐，下面選取其中兩個(gè)片段進(jìn)行闡述。

（一）虛擬設(shè)計(jì)軟件幫助學(xué)生體驗(yàn)系統(tǒng)分析的一般過程

系統(tǒng)分析的一般過程有四個(gè)環(huán)節(jié)：明確問題，設(shè)立目標(biāo)—收集資料，制訂方案—分析計(jì)算，評(píng)價(jià)比較—檢驗(yàn)核實(shí)，做出決策。如果由教師直接講授該內(nèi)容，然后讓學(xué)生逐個(gè)體會(huì)，學(xué)生只是知道了一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，對(duì)系統(tǒng)分析過程的認(rèn)識(shí)仍停留在比較淺的層面，實(shí)際教學(xué)效果不佳。筆者教學(xué)時(shí)把Bridge Designer 2016軟件引入課堂，設(shè)置了學(xué)生設(shè)計(jì)橋梁的任務(wù)，幫助學(xué)生充分體驗(yàn)并理解這個(gè)過程。用虛擬設(shè)計(jì)軟件來探索橋梁的設(shè)計(jì)，學(xué)生感覺很新鮮，他們可以通過充分發(fā)揮自己的想象力進(jìn)行嘗試，也可以和同學(xué)相互討論、比較各種設(shè)計(jì)，更好地沉浸在學(xué)習(xí)過程中，充分體現(xiàn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位。再加上教師的引導(dǎo)點(diǎn)撥，學(xué)生很容易就可以理解系統(tǒng)分析一般過程這個(gè)教學(xué)重點(diǎn)。

【學(xué)生任務(wù)】利用Bridge Designer 2016軟件設(shè)計(jì)一個(gè)標(biāo)高為24米、能夠通過載重測試的橋梁，體會(huì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程。

【課堂實(shí)錄】

教師提出設(shè)計(jì)任務(wù)，學(xué)生每人一臺(tái)計(jì)算機(jī)，用設(shè)計(jì)軟件嘗試完成任務(wù)。

（3分鐘后）

生1：老師，我這個(gè)橋梁為什么總是不能開始測試？（該生設(shè)計(jì)的橋梁如圖1所示）

師：你認(rèn)為這個(gè)橋梁的結(jié)構(gòu)合理嗎？

生1：我覺得合理。

師：為什么設(shè)計(jì)成這樣的結(jié)構(gòu)？

生1：我覺得這樣的形狀更有特色。

師：這個(gè)結(jié)構(gòu)不能通過測試的原因是計(jì)算機(jī)結(jié)合結(jié)構(gòu)的形狀、材料等數(shù)據(jù)做了計(jì)算，目前運(yùn)算的結(jié)果表明這個(gè)設(shè)計(jì)是不能支撐起通行的車輛的。圖中標(biāo)記了顏色的構(gòu)件和右邊的數(shù)據(jù)表格顯示了它們的受力情況。如果你不想改變這個(gè)結(jié)構(gòu)的形狀，可以修改這些構(gòu)件的其他參數(shù)試一試。

學(xué)生修改構(gòu)件的材料和材料的厚度后，重新進(jìn)行了測試，測試結(jié)果顯示橋梁直接坍塌（如圖2所示）。

學(xué)生設(shè)計(jì)不成功的動(dòng)畫引起了鄰座同學(xué)的關(guān)注，學(xué)生與鄰座同學(xué)針對(duì)這個(gè)設(shè)計(jì)展開討論，分析表格中的數(shù)據(jù)，繼續(xù)修改設(shè)計(jì)參數(shù)，最終通過測試（如圖3所示）。

學(xué)生都完成設(shè)計(jì)后，教師讓部分學(xué)生向全班展示設(shè)計(jì)成果，引導(dǎo)學(xué)生回顧整個(gè)流程，通過分析橋梁設(shè)計(jì)的流程，引導(dǎo)學(xué)生理解：其實(shí)在這個(gè)設(shè)計(jì)過程中，同學(xué)們也在做系統(tǒng)分析，這個(gè)流程對(duì)應(yīng)的就是系統(tǒng)分析的一般過程——明確問題，設(shè)立目標(biāo)→收集資料，制訂方案→分析計(jì)算，評(píng)價(jià)比較→檢驗(yàn)核實(shí)，做出決策。在以上教學(xué)過程中，學(xué)生通過虛擬設(shè)計(jì)軟件完成課堂任務(wù)，在橋梁設(shè)計(jì)的復(fù)雜技術(shù)情境中，能嘗試通過反復(fù)的模擬試驗(yàn)體驗(yàn)技術(shù)設(shè)計(jì)的各種方法，有利于“創(chuàng)新設(shè)計(jì)”這一學(xué)科核心素養(yǎng)的形成。橋梁設(shè)計(jì)是復(fù)雜的技術(shù)問題，由于仿真軟件簡化了設(shè)計(jì)橋梁過程中復(fù)雜的專業(yè)計(jì)算并讓設(shè)計(jì)者可以看到橋梁各個(gè)構(gòu)件受力情況的相關(guān)數(shù)據(jù)，所以學(xué)生通過仿真軟件運(yùn)用系統(tǒng)分析的方法，嘗試運(yùn)用模擬試驗(yàn)的方法，根據(jù)具體的數(shù)據(jù)考慮各種影響因素，并進(jìn)行決策分析和性能評(píng)估，充分訓(xùn)練了“工程思維”學(xué)科核心素養(yǎng)。不同學(xué)生將自己設(shè)計(jì)出的橋梁通過圖形和動(dòng)畫直觀地呈現(xiàn)、分享、交流、討論、修改等過程，鍛煉了他們用技術(shù)語言進(jìn)行設(shè)計(jì)表達(dá)的能力，有利于“圖樣表達(dá)”學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

（二）虛擬設(shè)計(jì)軟件輔助學(xué)生理解系統(tǒng)的優(yōu)化

系統(tǒng)的優(yōu)化教學(xué)難點(diǎn)在于，系統(tǒng)優(yōu)化的過程分析需要借助數(shù)學(xué)手段定量與定性結(jié)合進(jìn)行分析比較，尋求最優(yōu)方案。為此，筆者在教學(xué)中設(shè)置了讓學(xué)生在虛擬設(shè)計(jì)軟件中體驗(yàn)橋梁系統(tǒng)優(yōu)化的任務(wù)。通過軟件強(qiáng)大的功能，學(xué)生可以零成本地進(jìn)行試錯(cuò)和修改設(shè)計(jì)方案，能更好地體會(huì)系統(tǒng)優(yōu)化的過程，也可以很直觀地看到其中的數(shù)據(jù)變化和優(yōu)化后的效果。學(xué)生充分體驗(yàn)后，教師引導(dǎo)學(xué)生反思整個(gè)優(yōu)化過程，學(xué)生很容易從自己的體驗(yàn)中歸納出優(yōu)化設(shè)計(jì)需要考慮的主要問題，進(jìn)而理解系統(tǒng)優(yōu)化的方法。

【學(xué)生任務(wù)】按要求優(yōu)化你所設(shè)計(jì)的橋梁。要求在導(dǎo)學(xué)案上記錄下當(dāng)前你的設(shè)計(jì)方案總造價(jià)，在保證能通過載重測試的前提下優(yōu)化你的設(shè)計(jì)，使總造價(jià)盡可能低，記錄下最終的總造價(jià)，并與設(shè)計(jì)優(yōu)化前進(jìn)行對(duì)比。

【課堂實(shí)錄】

學(xué)生按任務(wù)要求對(duì)已經(jīng)做出的橋梁進(jìn)行成本優(yōu)化，教師巡視指導(dǎo)。5分鐘后，教師請學(xué)生2進(jìn)行展示并詢問。

師：請向大家介紹一下你的作品，優(yōu)化前后的總價(jià)分別是多少？

生2：優(yōu)化之前的總價(jià)是297.2萬，優(yōu)化之后的總價(jià)是253.4萬。

師：你做了哪些優(yōu)化？

生2：把材質(zhì)更換了一些，有些原來用調(diào)質(zhì)鋼的換成了低合金高強(qiáng)度鋼，兩邊的結(jié)構(gòu)也把大的構(gòu)件分成了兩個(gè)小的構(gòu)件來支撐，還有一些構(gòu)件是把空心的換成實(shí)心的。

師：這樣修改就可以了嗎？

生2：差不多吧！

師：修改了多少次？

生2：不記得了，改了很多次。

師：你對(duì)現(xiàn)在的優(yōu)化結(jié)果滿意了嗎？

生2：我覺得還可以再優(yōu)化。

師：給你2分鐘時(shí)間繼續(xù)優(yōu)化吧。

學(xué)生基本完成優(yōu)化后，教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)：系統(tǒng)優(yōu)化的方法有多種，有些是通過數(shù)學(xué)模型來求解，有些則是通過科學(xué)估算、實(shí)驗(yàn)和其他方法來實(shí)現(xiàn)。然而，無論采用哪種優(yōu)化方法，都需要多次改進(jìn)和驗(yàn)證才能獲得最優(yōu)或滿意的方案。為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)目標(biāo)而提出的求解方法稱為優(yōu)化方法?！墩n程標(biāo)準(zhǔn)》指出，“工程思維”是以系統(tǒng)分析和權(quán)衡比較為核心的一種籌劃性思維，學(xué)生在進(jìn)行橋梁優(yōu)化的過程中，反復(fù)嘗試、比較、修改，在仿真軟件的環(huán)境下，修改的數(shù)據(jù)以及匹配的結(jié)果都可以即時(shí)呈現(xiàn)，試錯(cuò)的成本基本為零，優(yōu)化過程高效。這就讓學(xué)生能夠在接近真實(shí)的工程情境中權(quán)衡，迅速找到相對(duì)優(yōu)勢的解決方案。在課堂任務(wù)完成過程中，工程思維作為技術(shù)活動(dòng)的靈魂貫穿始終，能夠反映出學(xué)生思維發(fā)展的程度和解決問題的能力，促進(jìn)了學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的形成。

從以上兩個(gè)教學(xué)片段可以看出，虛擬設(shè)計(jì)軟件運(yùn)用于課堂實(shí)踐有效地促進(jìn)了學(xué)生“創(chuàng)新設(shè)計(jì)”“工程思維”和“圖樣表達(dá)”等學(xué)科核心素養(yǎng)的提高。整個(gè)單元教學(xué)結(jié)束后，通過對(duì)學(xué)生的課堂觀察和隨機(jī)對(duì)部分學(xué)生的課后訪談，筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)什么是系統(tǒng)以及系統(tǒng)的特性、系統(tǒng)的分析和優(yōu)化都能夠清晰地表達(dá)出來，而且學(xué)生在課堂上參與積極性極高。有些學(xué)生在設(shè)計(jì)橋梁時(shí)思維天馬行空，不考慮其結(jié)構(gòu)受力，在軟件中畫出明顯不符合力學(xué)原理的結(jié)構(gòu)，測試時(shí)立即看到垮塌的效果，才認(rèn)識(shí)到只有充分考慮結(jié)構(gòu)與受力、材料性能等因素，才能設(shè)計(jì)出符合要求的橋梁，這些內(nèi)容不再需要教師反復(fù)強(qiáng)調(diào)，學(xué)生在使用軟件的過程中自己就可以體會(huì)出來。另外，有些學(xué)生雖然前后設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)相似，但是軟件顯示的建設(shè)成本卻相差很多，教師引導(dǎo)學(xué)生比較后，學(xué)生能夠自己分析其中的原因，也更深入地理解了系統(tǒng)各部分相互影響、相互聯(lián)系的道理。虛擬軟件的使用對(duì)系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)這個(gè)內(nèi)容的學(xué)習(xí)幫助很大，但是由于課時(shí)安排只有兩節(jié)課，不能讓學(xué)生實(shí)際搭建其設(shè)計(jì)的橋梁模型，對(duì)學(xué)生的物化能力提升作用尚不明顯。

通過與信息技術(shù)的融合，把游戲化的虛擬設(shè)計(jì)軟件Bridge Designer 2016引入通用技術(shù)課程，學(xué)生可以即時(shí)獲得反饋，有利于“教—學(xué)—評(píng)”一體化課堂的構(gòu)建。在仿真環(huán)境下進(jìn)行技術(shù)學(xué)習(xí)，豐富了學(xué)習(xí)的方式，降低了技能學(xué)習(xí)的難度，提升了技術(shù)試驗(yàn)的效率?？梢暬慕缑嬉灿欣诩夹g(shù)設(shè)計(jì)方案的表達(dá)和交流，學(xué)生通過計(jì)算機(jī)虛擬軟件完成橋梁設(shè)計(jì)工作，設(shè)計(jì)創(chuàng)作和修改優(yōu)化可以靈活切換，縮短了設(shè)計(jì)和測試的周期，提高了學(xué)習(xí)的效率。用軟件設(shè)計(jì)仿真橋梁，不受材料、數(shù)量、測試儀器以及實(shí)驗(yàn)場地的限制。在日常的教學(xué)實(shí)踐中，合理地運(yùn)用Bridge Desinger 2016對(duì)各類典型的橋梁進(jìn)行模擬仿真，可加深學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)流程、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)及其特性、系統(tǒng)分析和優(yōu)化等學(xué)科核心概念的理解，有利于培養(yǎng)學(xué)生的“技術(shù)意識(shí)”“工程思維”“圖樣表達(dá)”等學(xué)科核心素養(yǎng)，而且可節(jié)省試驗(yàn)場地與經(jīng)費(fèi)，彌補(bǔ)了很多學(xué)校缺乏硬件試驗(yàn)設(shè)施的不足。

橋梁虛擬設(shè)計(jì)軟件的使用有諸多優(yōu)點(diǎn)，但也有局限性。如橋梁實(shí)體模型的制作對(duì)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力的重要性是虛擬軟件不能取代的。通過實(shí)體模型的制作，學(xué)生必須了解材料性能，在制作模型時(shí)才能做到心中有數(shù)。真實(shí)材料的計(jì)算、測量、切割、打磨、搭建等技能也都必須通過動(dòng)手操作才能掌握，這些都是軟件無法實(shí)現(xiàn)的。對(duì)此，從培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)和實(shí)際操作能力出發(fā)，教師應(yīng)將Bridge Designer 2016設(shè)計(jì)軟件和傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)有機(jī)結(jié)合，各取所長，充分發(fā)揮虛擬設(shè)計(jì)仿真與實(shí)操的各自優(yōu)勢，以達(dá)到最佳教學(xué)效果。

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作者簡介：黃明迪（1975— ），廣西宜州人，碩士，高級(jí)教師，廣西普通高中通用技術(shù)學(xué)科中心組成員，主要研究方向?yàn)橥ㄓ眉夹g(shù)/信息技術(shù)教學(xué)、STEM課程教學(xué)與開發(fā)。

（責(zé)編 周翠如）