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普通高中通用技术课程标准(2017年版)
更新日期:2018-4-23    作者:中华人民共和国教育部    编辑:admin    点击量:13212

11.科技人文融合创新专题

科技人文融合创新主要是指基于真实的问题情境,综合运用科学、技术、工程、艺术、数学、社会(简称STEAMS)等学科的知识、方法和技能,以专题学习或项目学习的方式进行问题解决与科技创新。本模块旨在帮助学生形成学科融合的视野,使学生能综合运用多学科的知识、方法,系统地分析和解决现实中的科学、技术与工程问题,发展工程思维,提高创新能力,发展综合素养。

本模块由“科技人文融合创新概述”和“科技人文融合创新专题实践”两个单元组成,其中“科技人文融合创新专题实践”设置了桥梁、交通工具、航空器、医疗器械、矿山工程等专题,学校可选择12个专题加以实施。内容结构如图:

科技人文融合创新专题研习

科技人文融合创新概述  科技人文融合创新专题实践

 

【内容要求】

1)简要阐述国际上STS(Science Technology Society,科学、技术、社会)STEMScience Technology Engineering Mathematics,科学、技术、工程、数学)、STEM+理念的发展历程,理解学习领域融合对知识创新的意义。

2)通过对科技人文融合创新的结构分析,理解其内涵和综合理念,能够比较和分析科学、技术、工程、艺术、数学、社会各学科之间的区别与联系,体会多学科融合创新的重要性。

3)了解从事科技人文融合创新项目活动的基础条件,知道工具、材料、图样、工艺、试验等技术要素,以及性能需求、生命周期、标杆分析和逆向工程等工程问题分析方法在科技人文融合创新项目活动中的独特作用。

4)通过具体案例分析技术与工程项目所蕴含的科学、技术、工程、艺术、数学、社会等因素,并通过比较、权衡等方法剖析这些因素间的制约关系和通约特性。

5)明确技术与工程问题,经历科技人文融合创新项目活动全过程。提取和分析技术与工程问题所蕴含的科学与数学问题,融汇艺术、社会等视角;设计和选用适当工具来收集、记录、分析信息与数据;应用科学、技术、工程和数学中的知识与方法,并系统考虑艺术、社会因素,提出解决问题的综合方案;制作并使用工程模型进行测试、生成数据来解释和预测现象;依据科学证据、技术试验结论,完善解决方案;以科学观点、经验证据、逻辑论证的相关因素,比较和评估同一问题的不同技术解决方案。

6)选择12个专题实施具体的科技人文融合创新项目活动,初步形成综合运用多学科的知识与方法来分析和解决现实生活中的技术与工程问题的能力,形成系统与工程思维,培养团队意识和合作能力。如在以下主题中选择实施。

桥梁设计专题。可通过简单桥梁建筑的设计,理解桥梁建筑与文化、社会的关系,探究桥梁设计所蕴含的科学问题,掌握桥梁建筑材料、结构等主要的技术和工程知识。

交通工具设计专题。可通过太阳能汽车等交通工具的设计,分析能源与动力、交通、环境、社会之间的关系,理解常见交通工具的能源与动力、机械与结构方面的科学、技术、工程原理,了解节能技术,理解交通工具系统的构成,初步掌握交通工具的基本结构及其设计。

航空器设计专题。可通过无人驾驶飞机的设计,理解空气动力学原理,了解常见航空器如火箭、直升机、无人驾驶飞机等的结构,初步掌握一种航空器的简单设计和制作方法。

医疗器械设计专题。可通过医疗器械的设计,了解医疗器械的分类,理解医疗器械的重要价值,初步学会分析常见医疗器械涉及的科学、技术和工程知识,体验应用结构、电子、控制、系统以及相关科学知识来设计某种医疗器械的实践过程和基本方法。

矿山工程设计专题。可通过矿山地面和地下工程的系统设计,理解地面工程(如选厂、井塔、卷扬机、压风机、通风机等)的协同性,地下工程(包括井巷工程、硐室工程及部分安装工程)的协同性,以及地面工程与地下工程的协同性,探究相关的科学、技术、工程、数学、社会等方面问题,并进行相应工程模型的制作与测试。

【教学提示】

教学策略提示

本模块的核心价值在于多学科知识的综合运用,需要系统考虑课程目标的确认、课程内容的结构化分析、学生与课程环境的分析、技术问题的选择与开发、

课程策略设计、学习材料评价开发;科技人文融合创新项目的实施可以兴趣、问题、活动等为中心。应充分结合数学、物理、化学、生物、历史、地理、艺术等学科知识,适当利用信息技术,注意在教学中融入爱国主义教育和革命传统教育,选择一些积极和正面的典型事例,激励学生树立投身我国科技创新伟大事业的人生理想。

项目任务提示

在选择教学项目时,需要考虑学校所处地区的特点、进行科技人文融合创新专题实践所需的条件以及学生的已有经验与知识基础。可根据具体情况选择专题实践的领域和具体的载体。可分组选择同一领域的两个载体或不同领域的两个载体进行专题性研习实践,并尽可能地与本地区学生遇到的实际问题结合起来。如本地区某一桥梁的设计、本地区交通信号灯系统的设计、个性化赛车的设计、校园飞行器的设计、残疾人假肢的设计、本地区地质或矿产资源调查的项目设计等。

教学装备提示

1)本模块教学应在专用教室开展,空间上可规划为学习交流区、科学实验区、方案设计区、模型制作区、工程测试区等。

2)专用教室应配置与所选专题相关的模型、实物、图片、图书等资料;配置符合安全规范和高中学生特点的相应工艺所需的各种常见材料、工具、设施等,可以与必修模块及其他通用技术专用教室打通使用。

3)专用教室还可与科学实验室、数学实验室、艺术专用器材室等打通使用。

【学业要求】

通过本模块的学习,学生能理解科学、技术、工程、艺术、数学、社会之间的紧密联系和科技人文融合创新的重要性,能在技术和工程问题解决过程中综合运用科学、技术、工程、艺术、数学、社会等的知识和方法;初步掌握具体领域的相关的科学原理及其应用、数学知识及其应用、材料及其加工、模型制作及其工艺等基本知识与基本技能,初步形成在具体领域中运用结构与功能、权衡与优化、设计与创新等技术思想与方法的能力,提高设计创新能力;能形成系统与工程思维,培养团队意识和合作能力。

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