中等職業(yè)學校機電專業(yè)STEAM項目化教學研究

張元通

（江蘇省洪澤中等專業(yè)學校 江蘇·淮安 223100）

隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，機電類的產(chǎn)品實際上都是多學科融合的產(chǎn)物，這就要求我們培養(yǎng)的學生具有一定的跨學科知識整合的能力。目前中職機電專業(yè)當前以分學科教學的模式為主，學生所受的多學科綜合運用能力訓練不足。本文嘗試從基于建構主義的角度構建中職機電專業(yè) STEAM 項目化教學模式，提高學生學習興趣，培養(yǎng)學生的跨學科綜合應用能力。

1 相關概念及背景

建構主義（Constructivism）是由瑞士著名兒童心理學家、認知心理學家皮亞杰（Jean piaget）提出，并在美國心理教育學家杰羅姆·布魯納（Jerome Seymour Bruner）等學者的認知結構理論的基礎上逐步發(fā)展起來。建構主義認為，學生的學習不應是一個被動接受知識的過程，在教學過程中，學生是教學行為的主體，教師是作用是引導、啟發(fā)和幫助。學生在原有的知識體系基礎上，利用教學過程中提供的各種資源，充分發(fā)揮學習者自己的主觀能動性，通過理解、吸收、升華、擴展自己的知識結構。通過設置的各種教學情境，以學習者為中心，借助協(xié)作學習和師生的互動交流，學習者將原有的知識體系進行重組，以構建的方式獲得知識、經(jīng)驗和能力的提升。

項目化教學是師生通過一個具體的項目來實施教學活動的教學方式，這是以學生為中心的教學方式，教學中教師起主導作用，學生是教學活動的主體。中職機電專業(yè)項目化教學時，在教師的引導下，學生通過小組協(xié)作共同完成一個項目的學習。首先學習小組分析討論項目要完成的任務，然后借助于網(wǎng)絡和課程教學平臺完成信息的搜集分析，進行方案的設計和實施，最后完成學習評價。在整個學習過程中，它強調學生學習的主動性，充分調動學生的創(chuàng)造性，有利于課堂教學效果的提高和學生自主學習能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

STEAM是由科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、藝術（Arts）和數(shù)學（Mathematics）的首字母構成。在現(xiàn)代社會強調科技創(chuàng)新背景下，在中職機電專業(yè)引入STEAM教育可以彌補傳統(tǒng)教育所出現(xiàn)的跨學科整合能力訓練不足的問題。真實的機電產(chǎn)品，是多學科應用到工業(yè)產(chǎn)品的結果。比如無人機，就應用了機械設計、電子、材料、數(shù)學、美學設計、制造技術等學科知識。與當前中職機電專業(yè)分科教學相比，STEAM教育可以突破各學科獨立性，通過項目化教學將各學科零散的知識點有機地整合起來，從而增強各學科之間的聯(lián)系，培養(yǎng)學生面向真實工作場景的應變能力。就中職機電專業(yè)分科教學造成學生多學科綜合應用能力不足的問題，開展STEAM教學有助于提高學生學習興趣，促進中職機電專業(yè)課程教學改革，給專業(yè)教學改革提供新的視角。中職機電專業(yè)的STEAM教學內容為理實一體化教學，有助于提高學生的綜合素質，為學生以后的創(chuàng)業(yè)、職業(yè)規(guī)劃、職業(yè)發(fā)展及終身學習打下基礎，從而培養(yǎng)面向未來需要的具有STEAM素養(yǎng)的人才。

2 開展中職機電專業(yè)STEAM教學的實施路徑

2.1 中職機電專業(yè)STEAM教學內容的開發(fā)

面向中職機電專業(yè)的STEAM教育，在教學內容的選取和開發(fā)上目前還處于探索階段。中職機電專業(yè)大部分學生的入學基礎較差，在STEAM內容的選擇和開發(fā)上既要考慮來源于實際機電產(chǎn)品，又要對實際的機電產(chǎn)品根據(jù)學生的實際學習基礎作適當?shù)暮喕?。例如在《太陽能小車》這一STEAM教學內容的開發(fā)時，實際的太陽能汽車結構上是相當復雜的，通過研究其功能及外觀，將其簡化一可供教學的模型。在《太陽能小車》的STEAM教學內容設計上，將S（科學）涉及的內容設計成問題驅動式，讓學生通過小組合作查詢相關的動畫、視頻、微課等資源，探尋其科學原理。T（技術）這里主要是對小車的外形及相關尺寸的合理組合進行設計，這是一個開放式的任務，沒有標準答案，學生已具有一定的制圖基礎，通過小組合作探討可設計出各種各樣的外形及尺寸，從而高學生的學習興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。E（工程）這里是對小車部分零部件的材料進行討論后選取，利用學校的3D打印設備和車床、銑床、焊機等制造設備將其加工出來，這個過程可以增加學生的實際動手技能，提升中職機電專業(yè)學生的崗位適應能力，從而與企業(yè)的人才需求相銜接。A（藝術）本項目是指對小車的外形進行符合社會審美需求的藝術設計，隨著應用場合的不同，外形設計的內涵展示形式也不同；這里的應用場景可假設為兒童益智玩具，引導學生設計各種動物卡通形狀的小車外形，以使模型能適應兒童親近自然的心理特點。M（數(shù)學）指本項目對小車尺寸進行設計時，應用相關的數(shù)學知識解決尺寸計算問題，比如已知三角形的兩邊長及夾角求第三邊長，就要用到余弦定理，將數(shù)學知識融入到項目教學中，可以讓學生學以致用，將數(shù)學和生活緊密相聯(lián)。

2.2 基于建構主義的中職機電專業(yè)STEAM教學實施

基于建構主義的視野，對項目化的中職機電專業(yè)STEAM教育內容，要求教學時能圍繞學生的跨學科綜合應用能力提高為中心，進行教學過程的實施。學生完成一個具體STEAM項目的過程，也是主動建構知識和提高技能的過程。在構建知識的過程中，學生將學習任務內化為強烈的學習意愿和主動探索的行動，通過小組協(xié)作探討和教師的幫助，解決學習上遇到的問題。例如在《小型無人機》的教學時，學生接到的學習任務是設計制造出一個小型無人機的模型。學生通過觀看無人機應用場景的視頻，激發(fā)學習興趣。通過設置無人機為什么能飛行的問題，讓學生借助學習平臺和網(wǎng)絡探尋空氣動力學的科學原理，從而建構自己的科學知識體系。對機體和螺旋槳的外形進行設計時，學生憑借所學的機械制圖、機械基礎和數(shù)學知識，同時結合美學設計的有關原理進行相應的外形設計，這是一個創(chuàng)造型的學習任務，需要學生主動去構建創(chuàng)新能力的形成，在這個學習過程中，學生需要對已有的知識體系進行重新組合，同時也要發(fā)揮主觀能動性，從而形成知識和能力的建構。在制造小型無人機零部件這個學習環(huán)節(jié)，學生通過應用各種設備制造零部件，將知識的學習轉化為技能的提升，這是學生技能主動構建的過程，讓學生“要我學”轉變?yōu)椤拔乙獙W”。學生通對小型無人機零部件的組裝、調試操作小型無人機，體驗學習的成果，感受學習的快樂。

在進行中職機電專業(yè)STEAM教學時，教師的主要作用是引導、激發(fā)學生的學習熱情，學生始終是教學的主體，在學生遇到學習困難時教師可以提供幫助而不是進行知識的灌輸，從而幫助學生在完成項目化教學任務的過程中，構建自己的知識體系和提高綜合能力。

3 中職機電專業(yè)STEAM教學的效果評價

3.1 基于全過程的學生學習評價

項目化的中職機電專業(yè) STEAM 學習任務的完成是一個開放式的體驗過程，學生在小組協(xié)作、分組競賽的體驗式學習情境中，學生的知識得以增長、技能得以提升。與傳統(tǒng)的學科學習評價不同，中職機電專業(yè)STEAM學習評價時，注重學生學習全過程的參與程度及創(chuàng)造能力的構建。例如在《太陽能小車》的學習效果評價時，太陽能小車的外形設計是一個沒有標準答案的創(chuàng)新問題，在兒童玩具這個應用背景下，只要是符合兒童心理特點的外形設計都是值得肯定和鼓勵的。在太陽能小車背后的科學原理學習時，只要學生積極參與相關的知識的搜集及原理的討論，應及時給予積極的評價。每個學生個體的知識和生活經(jīng)驗背不一樣，因而學生構建知識的過程應是形式多樣的。在學習評價指標的導向下，我們將看到的是學習任務完成形式的百花齊放，而不是整齊劃一。

3.2 競賽式氛圍的營造在學生學習評價中的作用

通過學生的個體自評、小組組內互評、組間互評及教師的評價，實現(xiàn)對學生學習效果的評價。通過引入競賽小組，讓各小組相互評價其它小組作品的優(yōu)點，以進行相互學習；同時讓各小組指出其它小組作品的缺點，以利于提高，因而這是一個相互幫助相互提高的過程。通進競賽機制，營造學習上你追我趕的良好氛圍，以利于學生學習能力的不斷提升，競賽式氛圍的營造對于學生學習的評價更符合中職機電專業(yè)學生STEAM學習的實際情況。