【基金项目】黑龙江省教育科学“十四五”规划2022年度教研专项课题“信息技术支持下高中创新型人才培养策略研究”（项目编号：JYC1422268）的部分研究成果

千秋伟业，人才为本。2014年6月9日，习近平总书记在两院院士大会上发表重要讲话，其间谈到人才问题，他引用了一句古语“盖有非常之功，必待非常之人”。人才是国家科技创新的最为关键的因素，科技创新事业必待创新型人才。什么是创新型人才？一般指具有创新性思维、能够创造性地解决问题的人才。而普通高中技术课程对于高中创新型人才培养具有独特的优势。

高中技术课程的设立具有及其深刻的国际、国内社会背景和教育背景，是迎接未来社会挑战，顺应基础教育课程改革的需要，是推进基础教育中技术教育，深入推进以创新精神和实践能力培养为重点的素质教育的需求，也是贯彻落实“科教兴国”战略、促进经济与社会的可持续发展的必然要求。技术课程中的通用技术课程重要性体现在培养学生的核心素养（即技术意识、工程思维、创新设计、图样表达、物化能力）为主旨，以思想和方法学习为基础，以设计和操作实践为主要特征，培养同学们实践能力和创新意识，体现科技与人文相统一，同时落实课程思政要求，应紧紧围绕“立德树人”的教育目标，以发展素质教育为核心设置学习内容。

通用技术课堂如何在信息技术的支持下，在探究中激发学生技术学习的兴趣，“留住学生”，培养学生的技术素养，进而开发学生的创新潜能，为高中创新型人才培养提供源源不竭的动力，是我一直思考和想解决的问题。信息技术是一个大概念，涵盖了获取、表示、传输、存储和加工信息在内的各种技术。通用技术课堂教学可以尝试运用“基于证据的精准教学模式”， 在信息技术的支持下以探究为主线，从学生的兴趣出发，以培养学生的技术素养为出发点，通过模型的演示和现场探究实验作为证据，验证结论，吸引学生全程参与并一同验证，让学生对影响结构稳定性和强度的因素给予认可形成经验和感悟，从而实现教学目标，为下一步创意作品的设计做好知识铺垫。

既然是探究，就要和传统的课堂讲授有所区别。

一是引入大单元教学设计的概念，即以大主题或大任务为中心，对学习内容进行分析、整合、重组和开发，形成具有明确的主题、目标、任务、情境、活动、评价等要素的一个结构化的具有多种课型的统筹规划和科学设计。整章的教学内容作为一个整体通盘考虑，合理分配课时，找出知识之间的联系做合理的切割和分配；不拘泥于章节的界限，按课时的分配将知识重新捏合、组合，利用有限的课时，运用探究的手段达成教学目标。如第一章讲的是《结构及其设计》，从第一节了解结构介绍概念到第二节探究结构介绍结构的物理性质，都是为了结构设计这一目的，所以要整体考虑，重点放在探究结构的稳定性和强度，以及给学生充分的时间和空间来运用所学发挥想象力和创造力进行结构设计上，最后要以设计作品体现教学成果，验证教学效果。就好像农人在春天播种育苗、除草施肥、田间管理、保水保土等，都是为了秋天的收获，至于果子摘下来是运输还是存储就不是问题啦。

二是除了结构的稳定性和强度的概念是开门见山以便学生理解，直接给出外，对相关的性质和影响因素都要通过信息技术手段加以探究的方式，即教师通过信息技术中的PPT模型演示、探究实验、情境带入、网络索引等主要探究方式呈现知识，学生以观察、参与、体验等方式获取第一手信息来学习知识，由实验结果作为印证得出让学生信服的结论，避免“口说无凭”的陈述，达到激发学生兴趣、吸引学生，促进学生理解，为进一步实践和最终完成结构设计做好铺垫。授课的过程虽然只有40分钟，在课下却要花几倍的时间利用信息技术手段如网络信息、资源库等来做深挖教材，寻找知识关联的逻辑关系、应用的意义和现实联系、准备相关模型、设计体现相关性质的能吸引学生的探究实验、设计实验流程和学生参与、体验方式等一系列的准备工作。

三是注重知识点的衔接、知识与知识的内部联系，要符合符合逻辑和一般认识事物的规律。高楼大厦平地起，地下基础要牢固。想要培养创新意识培养创新型人才，更要注重基础，重视知识与知识之间的内部联系和事物发生的规律。知识铺垫介绍要交代清楚，注意知识的准确和信息的完整，对一些设计物理学科的名词如重力、重心、应力等概念，为可以采取利用信息技术手段查阅、检索资料、请教物理老师等方式确保准确无误。对于课堂设计的术语和名词，要做好知识的铺垫和理顺。

四是教师角色的转变，想要培养创新型人才，就要给“刺头”学生一定的自由度，创设宽松、包容，畅所欲言的课堂环境，营造互相信任的师生关系，教师不能以“知识的权威”自居，需要建立平等互信互助的师生关系。听到、看见不如体验，尽量让学生多参与，包括实验、演示，或是分组讨论、发言等，多给学生表现展示的机会，为学生搭建舞台，把课堂还给学生，多鼓励、表扬学生，发现其闪光点，由“指导者”向“促进者”转变，同时与学生借助信息技术站在同一平台共同探究。做开放式的课堂，允许学生的“挑战”，引导学生提出问题，牢记提出问题比解决问题更重要。

通用技术课堂如何实现在探究中激发学生技术学习的兴趣，进而培养学生的创新精神，在这里以粤教版《通用技术 必修 技术与设计2》第一章《结构及其设计》第二节《探究结构的稳定性和强度》作为例子加以阐述。

首先，从大单元的思想来思考和安排本节课教学内容，采用探究的方式发掘学生的创新潜力。本节是《探究结构》，主要内容是结构的稳定性和强度以及影响因素，这节课采取授课方式以探究的方式为主，所以将本课的主题定为《探究结构的稳定性和强度》。什么是结构在上一节《了解结构》已做介绍，但时间间隔较长，温故才能知新，所以对结构借助信息技术手段以图片、PPT或是动画加以回顾很有必要。“结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。从力学的角度看，结构是指可承受一定力的物体形态，结构可以抵抗能引起形状和大小改变的力。”简单对结构的本质加以解读，结构就是为了承受力，抵抗变形。

什么结构清晰后，用悬臂模型演示结构稳定性的概念：结构在荷载的作用下，维持其原有平衡形式的能力叫做结构的稳定性。请学生观察放在模型前面的小球的位置变化来体会结构的稳定性。进一步提问让结构保持稳定的方式，发散学生的思维。同时，通过演示让学生感悟如果构件倒了是稳定性出了问题，如果构件损坏就说明强度出了问题。

影响结构稳定性的因素有哪些？请同学们积极思考并回答。通过3个探究实验一一验证。

探究一：比萨斜塔为什么不倒？用意大利的比萨斜塔经历800多年风雨屹立不倒的例子引出影响结构稳定性的第一个因素重心的位置，并作为主线关联其他故事和实验，引起学生的兴趣。通过制作的模型替代比萨斜塔进行演示并结合受力分析来验证“重心所在点的垂线落在底座范围内结构就是稳定的”这一结论。接下来设置情境带入，挖掘有关比萨斜塔的亚里士多德和伽利略关于重力的著名故事做对比试验：2000多年前古希腊先贤亚里士多德说10磅重的物体落下时要比1磅重的物体落下快十倍。1800后伽利略验证在比萨斜塔10磅重和1磅重的铁球同时抛下，一同落地。假设我们现在就在比萨斜塔的塔顶，将三个同样高度的水瓶逐渐倾斜，请同学们猜一下哪个会先倒，验证重心越高，越不稳定，重心越低，结构越稳定。通过著名的重力实验和所做探究实验对比，加深学生的印象。总结影响结构稳定性的第一个因素是：重心的位置。

探究二：为什么高塔上面很小，下端面积很大？通过“不借助其他物品让一煮熟的鸡蛋竖立在光滑的桌面上”的实验演示验证支撑面大小对结构稳定性的影响。接下来进行情景模拟“假如在拥挤的公交车上，没有座位，如何站稳？”说明两脚分开是增大支撑面积，下蹲时对了降低重心。再通过“把住扶手或栏杆组成三角形，”引出下面要讲的影响结构稳定性的第三个因素---几何图形。

探究三：怎样让一本书更好地直立在桌面上？用简单的书立在桌上的演示和分析图验证几何图形对结构稳定性的影响。进一步通过在A字梯中间加横杆组成三角形和在四边形的框架对角添加对角线的演示，验证三角形的稳定性。得出结论影响结构稳定性的第三个因素就是几何形状。影响结构稳定性的因素找到后，做一个总结，并将学生分成4个大组，以组为单位共同摆积木块，分别以一块木块为底座看哪个组伸出桌面的距离最长，或摆成一个高塔，看哪个组摆的高，体会结构的稳定性和其影响因素。

在讲到强度的概念时，需要介绍内力的概念：构件在外力的作用下会变形，各相邻质点之间产生了附加的相互作用力，称为内力。进而引导出强度的概念：结构的强度(Strength)是指结构具有抵抗被外力破坏的能力。做一个在相同拉力下同种材料不用横截面积的承重探究实验，表明在外力与材料不变的条件下，构件被破坏的程度还与它的横截面面积有关。具体有怎样的关系给出应力的概念和公式：构件单位横截面面积所受的内力称为构件的应力。应力、内力和横截面面积之间的关系为σ =N/A，由以上公式可知，在内力不变的情况下，构件的横截面面积越大，应力越小，危险性就越小。

当横截面积一定的时候，保证强度就要考虑材料。不同材料的拉断实验较难演示，可以通过不同材料如蜡棒、橡胶棒、铁棒的动画拉力试验，演示得出结论：影响强度第二个因素为材料。可以与现实相联系，许多现代的建筑物都是用钢筋混凝土梁、柱构成框架的。混凝土梁受荷载时能承受压力，但不耐拉力。提问学生如何改进引发思考后，解释在里面加上钢筋变成钢筋混凝土的原理。

材料一致，横截面积也一致，强度看什么？再来进行一个探究实验，用不同形状如波浪形、三棱柱、圆柱体的承重实验得出强度还和构件的形状有关。在讲形状对强度影响的时候可以做一些新奇的实验如生鸡蛋承重的探究实验，即在生鸡蛋的上下各放一个胶带圈（起固定的作用），在上面逐渐添加哑铃片。小小的一个鸡蛋竟然可以承受几十斤的重量，充分体现了形状对结构强度的影响，可以加深学生的印象，激发学生的兴趣。联系现实环节，可以对角钢、工型钢、管材的原理加以讲解，让学生感悟形状对强度的影响。接下来欣赏几种著名建筑探究结构强度：1. 三峡大坝作为实体结构，利用自身来承受荷载，主要承受压力。2. 南京长江大桥作为框架结构，通过条状物的连接来承受荷载，既能承受压力又能够承受拉力。还有要说明的是：三角形是框架结构最基本的形状之一，结实、稳定、材料最少。3.大连贝壳博物馆作为壳体结构，通过壳形来传递力和承受荷载，特别是当壳形顶部受到压力时，它能将力均匀扩散。通过对我国经典的建筑剖析讲解，不失时机的开展爱国主义教育，激发学生的民族自豪感和励志民族复兴的责任感。以上讲的是影响单个构件的强度因素，我们总结一下有横截面积、材料、和形状，如果是多个构件组合还涉及构件的链接方式。

做探究实验是为了验证结构的性质，吸引学生、激发学生的兴趣，也需要说明影响结构的因素是多种因素的综合，单一的因素不一定能影响结构的稳定性或强度，在引导学生完成探究过程中注意学生辩证的看待问题，创造发明有时候就是不能循规蹈矩，不破不立，一味地遵循规律就只能原地画圈，不能取得突破。如物体的不稳定性也不一定是坏事，如轮子的发明就是运用了结构的不稳定性等；另外，也要注重科学的严谨性，本节课探究影响结构的稳定性和强度的因素各探讨了三个，需要说明影响稳定性的不止于这三个，学生提出的影响结构稳定性的因素，有待验证的不能急于否定，不能以“知识的权威”自居，需要建立平等的师生关系，做开放式的课堂，允许学生的“挑战”，引导学生提出问题。这一环节对于培养学生的创造力和质疑精神非常关键，有时候一句不经意的提示也许会有意想不到的效果。请记住：提出问题永远比解决问题更重要。

教学是慢的艺术，在课堂教学中我们应创设学生全面参与和师生良好互动、生生互动，激情和灵感迸发的别开生面课堂环境。知识学习、规律和性质的证明对于技术学科来说，最好的方式不应是知识的陈述和灌输，更多的应是让学生主动探究和参与亲身实践，这中间还要学会运用信息技术手段做辅助形成经验和感悟，从而培养通用技术的核心素养，激发学生的创造力和创新潜质，为培养创新型人才做好铺垫和蓄力。

“教育兴则国兴，教育强则国强”。党的十八大以来，党中央坚持把教育作为国之大计，党之大计，作出加快教育现代化、建设教育强国的重大决策。教育的使命就是“培养担当民族复兴大任的时代新人”，我理解这里的“新”很重要的方面就是指创新与革新；而“新人”可以说很重要的方面就是指创新型人才。身为教育工作者我们责无旁贷，特别是身为技术学科教师我们更要发挥信息技术手段工具和实践操作特性的独特优势为培养新时代创新型人才贡献全部的智慧和力量。