中職計算機應用專業STEAM創新實踐課程結構研究

劉英

摘要：通過調查研究發現，近些年中職計算機應用專業發展存在專業特色不明顯、學生創新意識和能力缺乏、教師知識傳授與工作崗位實踐相分離、學生跨學科學習能力較低、知識融合有待加強等問題[1]。為解決以上問題，引入一種新的教育方式“STEAM”。該文利用STEAM教育理念，以電子科學項目三人表決器設計為例，重點研究STEAM創新實踐課程結構，實現專業跨科目融合與創新，提升學生創新思維和解決實際問題的能力。

關鍵詞：STEAM教育理念;三人表決器;項目;創新實踐課程;研究

中圖分類號：G642 ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）35-0223-02

Research on the Structure of STEAM Innovation Practice Courses of Computer Application Specialty in Secondary Vocational Schools

LIU Ying

（Fujian Economic School， Fuzhou 350001，China）

Abstract： Through investigation and research， it is found that in recent years， the professional development of computer application in secondary vocational schools has unobvious professional characteristics， lack of students' innovative awareness and ability， separation of teacher knowledge transfer from job practice， students' low interdisciplinary learning ability， and knowledge integration needs to be strengthened， etc.[1]. In order to solve the above problems， a new education method "STEAM" is introduced. This article uses the STEAM education concept， takes the design of the three-person voting device for the electronic science project as an example， focuses on the STEAM innovation practice curriculum structure， realizes the integration and innovation of professional cross-subjects， and enhances students' innovative thinking and practical problem solving ability.

Key words：STEAM education philosophy; three-person voting device; project; innovative practice course; research

過去的十年里，我國教育事業有很大進步，課程、環境、教師、教學方式、評估、學生等都有不同層面的改變。然而在傳統的教育課程上，老師只是知識的發送者，并沒有把科目之間關聯知識融會貫通帶給學生，經常聽到學生在問：學這個做什么？學生在教室學習參與性不強，沒有團隊合作，對課程沒有明確的學習效果。但社會的發展更需要綜合技術型人才，傳統教育模式培養的單一技術型人才已經不能滿足工作崗位的需要。因此，新的教育方式更強調了21世紀該有的技能，像毅力、解決問題、創造力、批判性思考、創業技能、團隊合作等等。“STEAM”是新的教育系統，它融入了科學、技術、工程、數學、藝術等各科知識，被廣泛用于教學中。

1 STEAM教育理念

STEAM教育以項目學習活動為載體、綜合素養為導向，注重學生主觀感受和社會實踐，呈現了跨學科知識融合。我們可以確定一個主題或項目，針對STEAM創新實踐課程教學模式組織具體的教學實施，對融合后的創新課程進行評價和改進。整個過程以學生個人實踐體驗為主“做中學”，讓學生成為項目的參與者和主導者。例如：在一個以項目為基礎的課程，老師作為學生的導師、輔導者，將基本的知識教給學生，使學生更容易理解、評鑒，項目是以真實案例為基礎，在有限的時間與資源內，團隊合作完成 [2]。在STEAM教育理念的指導下，我們重點研究中職計算機專業創新實踐課程的結構，通過高效的組織教學加強計算機專業各學科之間的關聯，改變原來碎片化與機械化的學習模式[3]，促進專業課程體系的融合。

2 STEAM創新實踐課程的實施過程

雖然我國中職階段的STEAM教育起步晚，發展慢，少數教師才有開展教育教學理論探索或者單一課程的開發研究，具有一定的局限性[4]。但是很多中職學校都在開展綜合實踐課程，它涵蓋了各個學科、人與自然及社會德育等多方面知識，越來越多被引進日常的教學中。從現階段開課情況看，課程的定位要落實好課時、開課方式、選題、師資力量如何融合等問題，要將各種資源結合起來，避免課程過于零碎和機械化，同樣也需要改變原來傳統的教學模式和學習方式。

STEAM教育理念強調從真實任務和現實問題研究，為提供切合的實際情境，以項目三人表決器為例，設計一個表決系統，此項目涉及科學、電子、藝術、數學、計算機、機械等學科知識應用與聯系[5]，項目目標是培養學生團結協作和解決問題能力，通過多學科知識的融合貫通，提高創新意識。

2.1創設情境，分析任務

創設情境，將實際問題與抽象的邏輯問題建立聯系，播放“跑酷”綜藝節目視頻，以節目中評委的判決為例，三人各控制自己面前的按鈕，按照以少服多的原則進行投票，按下按鍵表示通過，否則為不通過;兩個或者兩個以上的評委按下按鍵，才表明選手晉級成功，否則選手晉級失敗。熱門綜藝節目吸引學生注意力，產生學習興趣， 引起共鳴：探討如何設計三人表決器？在探討過程中，分組合作，先分析具體任務，如：電路圖設計、元器件布局、電路圖仿真、萬能板實物焊接、作品排版美觀等，整個項目涉及科學認識、數學計算、電子設計、計算機仿真、作品藝術美觀等學科知識融合。

2.2 設計仿真，核算成本

此項目主要從電子科學方面介紹知識在生活中的應用，電路圖設計是關鍵。教師先講解三人表決器設計任務要求：假設“跑酷”綜藝節目三名評委分別為表決器輸入量A、B、C，輸出量用“Y”表示， 表決結果“晉級成功”為數字“1”，“晉級失敗”為數字“0”，緊接著播放微課，演示三人表決器電路設計過程。學生觀看微課，根據設計任務要求列真值表、寫出邏輯代數式并利用公式進行化簡。根據化簡結果Y=AC+AB，可以選用多種類型門電路進行設計。教師組織學生分組討論 “繪制三人表決器電路可以使用哪些芯片？”，鼓勵學生互動交流，營造開放的學習氛圍。

經過分組探討，利用數學知識核算項目所需的芯片和元器件成本，綜合比較發現最省材料的方式是選擇兩個四二輸入與非門，而且與非門實用性好，結構簡單，性能穩定。接著利用計算機仿真軟件Multisim繪制電路原理圖，繪制過程應遵循元器件布局合理、簡潔布線、節省空間等原則。電路圖設計完成后要進行仿真檢測，成功后再進行元器件安裝、焊接，制作實物。利用計算機仿真軟件Multisim輔助教學不僅提高教學效率、豐富課堂理論知識，而且有利于培養學生的動手能力。

2.3 電路裝配，藝術美觀

電子科學的基礎是電路，焊接技術是學習電子電路必備的技能。而技術的靈活應用則是檢驗STEAM教育實踐能力的重要方式。制作三人表決器實物之前，教師需重點強調焊接安全知識，現場演示焊接技術及使用技巧，引導學生學會辨識各個電子元器件。焊接過程中學生先選好開關按鈕、電阻、四二輸入與非門集成芯片、發光二極管、導線等材料，從工程技術操作以及藝術美觀角度進行元器件安裝布線，表決器實物外觀上學生可以自由發揮，完成電路板焊接。電路制作完成后要進行測試，看是否能實現表決功能，電路板出現虛焊、漏焊等不當操作都會導致焊接不成功，因此教師需要耐心指導學生，發現故障及時排除。

2.4 總結評價，拓展延伸

此項目以“綜藝節目評選”情境導入，通過工程項目設計以及實物制作，讓學生學會數字電路在生活中的應用。教師在課堂教學中可以穿插點評指導優秀作品，引導學生規范設計電路，解答學生感興趣問題，給予學生關于行業素養的正面能量教育，實現多元評價。課后拓展延伸設計多人表決或對現有電路改進創新，提升學生的知識應用能力。

三人表決器項目難度不高，但是整個項目融合了STEAM教育中不同領域知識。從電路設計到實物制作，學生自主發揮設計方案，成為項目的參與者和主導者。STEAM教育理念與課堂教學的相結合，不僅提高教學質量，而且大大提升學生的自主學習能力。

3 STEAM創新實踐課程實施保障

學校實訓設施、師資力量是STEAM創新實踐課程實施的重要支持與必要保障。硬件方面我校配備機器人、物聯網、電子、電工、人工智能等實訓室，便于STEAM創新實踐課程校內環境開展;軟件方面根據創新課程實際教學需求與現狀，安裝上課所需軟件，構建云課程，引入網絡教學平臺，教師能夠實時了解學生學習動向與進度，以便隨時調整和優化授課內容，推進課堂授課活動的開展。師資力量方面，越來越多的骨干教師愿意參與到STEAM教育授課團隊，這些骨干教師大多是具有跨學科素養和不同學科背景的專職教師，有了教師的參與、期望，非常有利于創新實踐課程的順利開展[6]。

4 結束語

STEAM是基于整合設計的教育理念，以項目或者學習活動為載體的模式融入教學設計中，教師可以使用多樣化的現實情境為學生設計學習任務，讓學生通過個人實踐及團結協作來解決問題。通過研究計算機應用專業創新實踐課程結構，從而實現本專業跨科目融合與創新，提升學生創新邏輯思維和解決現實問題的能力。希望越來越多的教師、學者參與STEAM教育理念創新實踐課程科普和交流工作中，提升學生綜合學習能力，增加就業機會。

參考文獻：

[1] 底利娟.STEAM理念在中職計算機專業教學中的實踐探究[J].教育教學論壇，2020（27）：349-350.

[2] 擺玉龍，孫洪陽，賈金元.STEAM教育理念下的電子科學項目教學研究[J].教育文化論壇，2018，10（5）：68-73，81.

[3] 唐紅.STEAM理念下的綜合實踐活動科設計探究[J].文理導航，2020，6（376）：78-80.

[4] 姚昇華， 劉煉. 基于STEAM教育理念的創新課程實踐研究[J]. 現代教學，2019（7）：6-7.

[5] 苗勝. STEAM理念下中職創客教育Arduino課程的探索與實踐[J].信息記錄材料，2017，3（3）：130-132.

[6] 趙慧臣，唐優鎮，姜晨. STEM教育理念下中小學綜合實踐活動課程的實施路徑[J].數字教育，2018，12（6）：51-56.

【通聯編輯：王力】