基于項目的STEM教學模式在數字電路課程教學中的應用

張宇哲

（寧夏地質工程學校，寧夏 銀川 750000）

一、STEM概述

在新課表的要求下，對人才培養提出了更高的要求。這就要求教師在開展課堂教學的過程中，不僅要注重知識的傳授，更要在此基礎上，加強學生綜合能力的培養。于是學科整合這一理念也應運而生。STEM就是一個科學整合理念，其中S代表科學，T代表技術，E代表工程，M代表數學。在該理念下，要求在教學活動中，必須將這四門科學進行有邏輯、有組織的結合實際上以科學知識為中心，將數學知識作為輔助工具，使學生積極參與工程、技術實踐，從而綜合開發學生的探究能力、實際解決問題的能力等。

二、STEM教育的優勢

（一）跨學科。跨學科是STEM最重要的核心特征，該技術是人類為實現社會需要而創造和發展的手段、方法和技術的總和。在數字化時代，在實施STEM教育中突顯技術的作用，將信息技術融入工程、數學等相關領域，引導學生更有效地運用數字化技術去便捷、科學、創新地完成學習。

（二）數字化。在數字化時代，特別是人工智能時代，必須讓學生具有很強的數字化意識與能力，能靈活應用各類數字化技術去發現問題、獲取資源、解決問題，掌握計算機編程能力，具有互聯網、大數據思維以及高階思維。為此，STEM教育要把重點放在感悟“智能、智慧”的大數據時代上，引導學生的思維方式從自然思維轉向智能思維。在數字化時代，STEM教育應致力于培養學生用數字化技術去創新、去分享。

三、傳統的數字電路教學

“數字電路”是一門理論性和實踐性均較強的課程，它的數學理論以包含邏輯代數基本公理、定理、規則等的布爾代數為基礎。教學過程中有大量的邏輯電路設計、邏輯推理、邏輯運算，在學習過程中，中學生經常感到抽象、無味、理解困難，難以將抽象知識和實際應用相結合。傳統的課堂教學理念不僅停留在以知識為中心的理念上，還停在教書層面上，課堂的生態狀況還是教師在“講授結合教材配套課件”或者是“邊講授邊板書”兩者之間選擇某一種，將教材上的內容基本上原封不動地搬到課件上。另外“數字電路”實驗教學過程中廣泛采用數字式實驗平臺或實驗箱接線式實驗設備，而實驗內容的設置多為驗證性實驗，探究性和綜合性實驗相對較少。實驗內容缺乏獨創性，難以滿足不同水平學生的學習要求，不利于培養學生的創新能力和實踐能力，實驗教學難以發揮應有的作用。

四、基于項目的STEM教學模式在數字電路課程中的實踐

（一）教學目標設計

基于項目的STEM教學模式是在完成項目的過程中，以提高學生的STEM素養為目的，通過STEM素養作為框架來指導項目的目標設計。教師在教學中應根據課程進度及課程內容選取與本章節相關內容的教學實例應用于課堂當中。實例要結合工程實際，難度要適中。數字電路主要分為組合邏輯電路與時序邏輯電路兩大類，這兩類電路的分析與設計又是本課程的重點章節，在學習了觸發器的電路結構、邏輯功能及時序邏輯電路的分析設計方法等基礎理論知識之后，教師可以結合本課程特點、課程進度及本學期所授課班級特點，設計一個同步十進制數碼顯示計數器電路的教學實例，加深學生對理論知識的認知，從而保證教學順利推進。

（二）STEM教育理念重視培養學生的綜合素養

在STEM教育中，教師和家長需要共同努力，去引導學生閱讀與數字電路知識有關的書籍，比如科技讀物、工程讀物、信息技術讀物等等，并且在節假日的時候可以帶領學生去參觀科技博覽館，讓學生了解科技的發展以及先進的科學技術，讓學生感受到來自數字電路知識帶來的魅力，這樣有利于挖掘學生的潛能，培養學生的創新思維能力。目前，我國正處于教育事業改革的重要階段，從單一教學逐漸轉化為綜合教學以及跨學科教學。STEM教學模式不但可以培養學生的數字電路學習興趣，還可以促進各學科知識的綜合運用，提高學生的學習能力。

（三）結合STEM教育理念，全面提高學生的學習興趣

興趣是最好的老師，也是學生開展學習的原動力。因此，在教學中，激發學生的學習興趣，促使學生積極主動參與到課堂學習中，歷來是教師關注的重點。一直以來，課堂教學受到傳統教學模式的影響，學生學習興趣低下，甚至部分學生逐漸產生了厭煩的情緒。面對這一嚴峻的現狀，教師在開展教學活動中，可充分借助STEM理念，將物理學科與其他學科之間進行有效整合，并將其設置成與學生實際生活相關的問題，進而引導學生對其開展探究。

基于項目的STEM教學模式可以充分調動學生自主學習的積極性，激發了學生的主觀能動性，從項目的發布到認知再到進一步實施，學生從中體會了探索的樂趣，并加深了對基礎知識的理解，為后續課程的學習及實踐操作能力的提升夯實了基礎。