廣州市中職學校實施STEM課程的實踐探索

駱康演 劉吉良

“STEM教育”近年來在國內外教育界是一個很“火”的名詞。STEM教育是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、數學（Mathematics）四門學科英文首字母的縮寫，它強調學科之間的關聯、知識之間的整合，學生在“做中學，學中做”，形成解決問題的能力和創新能力。

北京、上海、廣東、江浙等經濟發達地區的中小學校紛紛嘗試將STEM教育理念融入日常教學中，并作為學校推進素質教育的重要措施之一。中職與普通高中同屬一個學段，但是卻具有其特殊性，中等職業教育能否將STEM教育作為其中一種可借鑒的先進理念，利用STEM活動或課程的實施，促進職業教育的改革創新呢？這需要經過實踐的檢驗。

對廣州市中職學校STEM教育實施和發展進行探索研究，目的首先是了解廣州市中職學校STEM教育發展的現狀，借助先進的教育理論和經驗，跨專業融合學科知識、整合課程資源，使中職生在STEM活動當中感受到科學、技術、工程、數學融合產生的奇妙樂趣，激發學習動力，提高學習興趣，促進綜合素質的提高;第二，根據廣州地區的經濟、教育等基礎情況，在中職學校初步構建具有廣州特色的STEM教育課程，豐富STEM教育資源，創造濃厚的學習氛圍;第三，在實踐中總結和深化中職學校STEM教育的理論和實踐經驗，豐富中職STEM教育的內涵，使“大國工匠”精神落到實處;第四，在STEM教育活動中，通過培訓和實踐，加強STEM師資隊伍的建設，培養出更多高素質的教學人才，進而推動中職教育改革。

中職STEM教育的研究起步不久，涉及的問題比較多，如STEM教育課程的開發、評價體系的構建、師資隊伍的建設等，都處在一個初步探索的階段。在此，我們首先對廣州市中職學校STEM教育發展的現狀進行調查，然后通過活動實施來檢驗實踐的效果，進而提出建議以供參考。

一、廣州市中等職業學校STEM教育調查

本次進行的調查針對廣州地區的中職學校展開，共300余師生參與，涉及5所中職學校。主要調查STEM教育理念作為一種新的理念在中職學校推行，是否有相關政策支持？是否受到中等職業學校師生的期待和認可？STEM課程或活動在中等職業學校中是如何開展的？中職學生當前的基礎能力如何？教師又是如何看待STEM課程教學的？筆者團隊通過課程活動實施、問卷調查、訪談等方式，對中等職業學校實施STEM課程教學進行初步探索。

1.政策對中職STEM教育的支持

教育部制定的《關于全面推進素質教育，深化中等職業教育教學改革的意見》要求中等職業教育要全面貫徹黨的教育方針，轉變教育思想，樹立以全面素質為基礎、以能力為本位的觀念，培養與社會主義現代化建設要求相適應、德智體美等全面發展，具有綜合職業能力，在生產、服務、技術和管理第一線工作的高素質勞動者和中、初級專門人才。STEM教育具有融合學科、注重動手能力、培養人才綜合能力的特點，正好與政策的要求相符。因此，STEM教育作為中等職業教育借鑒的先進理念，在中職教育中實施，在綜合性的學習活動中發展學生的創新思維，促進課程融合，提高學生的實踐創新能力，是中職教育發展的必然趨勢。

2.中職生的學情與STEM教育的適應度

中職生年齡段大約處在15～19歲，是完成小學、初中學業，經過中考的篩選，因學業成績未達到高中錄取分數，被分流出來的部分學生。他們普遍學業成績較低，學習基礎較差，但是卻喜歡嘗試新事物，對世界充滿好奇，有強烈的求知欲，喜歡動手操作，希望能夠在探索中習得知識，這與STEM教育的特點是相符的。中職學校STEM教育具有跨學科、實踐性、情境性、協作性、設計性等特點，注重將學生的生活經驗與學科知識相融合，通過參與情景化的活動，通過解決實際問題，培養動手能力和創新能力，同時提高學生的學習興趣。因為中職學生的特點與STEM教育的特點不謀而合，因此可以嘗試將STEM教育課程作為中職的課程。

但從筆者團隊所做的問卷調查結果來看，80%以上的中職生從未聽過STEM教育，同時也不清楚哪些活動或課程屬于STEM教育的范疇。可以得知STEM教育在中職學校推行目前是不理想的。

3.教師對STEM教育的接受度

在針對教師的調查問卷和訪談當中，可以得知教師對STEM教育的接受度較高。大部分教師在此之前都聽說過STEM教育，超過半數的教師表示對STEM感興趣，贊同STEM的教育理念，認為應當推廣STEM教育。

當問到“如果讓您開展STEM教育，您認為最大的困難在哪里？”排在首位的是“缺少軟硬件支持”（62.96%），其次是“缺少政策支持和經費保障”（51.85%），另外，缺乏課程樣例、備課壓力大也是教師實施STEM教育存在的困難，是亟須解決的問題。

綜上所述，教師對推行STEM教育持歡迎的態度，但是推行的過程中存在著不少困難亟須解決。

二、教學活動實施案例

通過以上的調查分析，我們嘗試在中職生中開展STEM相關課程活動來檢驗可行性，檢驗實施效果。智能機器人教育是STEM教育常用的一個教育載體。機器人教育是指通過組裝、搭建和運行機器人來激發學生的學習興趣和培養學生的綜合能力的教育。該技術結合了許多先進技術，如機械原理、電子傳感器、計算機硬件和軟件以及人工智能。我們以智能機器人課程為載體，以STEM教育理念作支撐，以基礎課程“智能小車”作為案例進行課程活動實施。實施課程是基于途道機器人產品“機器人大師積木套件”開發的，采用內置三種控制模式的多功能主控、擴展電機和TDprogram圖形化編程軟件，另外隨著升階還可能運用到途道機器人紅外距離傳感器、外置陀螺儀等。實驗套件結合學生具體人數進行組合分配，一般3～5人分配一套“機器人大師積木套件”為宜。

首先，通過介紹使學生初識TDprogram圖形化編程頁面，掌握基本的操作。接著學習當小綠旗被點擊、運動模塊、等待、電機停止、燈光模塊、音效等腳本。然后綜合應用所學腳本分小組完成編程項目。

每個項目由易到難、由淺入深，循序漸進，符合學生的學習規律。本過程主要鍛煉學生的動手實踐能力，教師應設計科學、規范的操作流程，以確保學生養成良好的操作習慣。

在學生掌握了這些任務后，繼續進行鞏固和拓展。鞏固與拓展采取問答形式，如：

問題1：小途給小車編了如圖（圖省略）的程序但是并沒有亮起燈光，這是怎么回事呢？

問題2：小途給小車編寫了如圖（圖省略）的程序，但是小車很快就停下來了，為什么？

問答環節當中，教師要一步步啟發學生，將學生引入情境，通過對問題的分析，擬定解決問題的最佳方案，不斷對方案進行對比和改進，使學生發散思維，培養解決問題的能力。

接下來根據上一環節的討論結果，各小組繼續合作，把項目進行完善，進行作品展示，學生之間互評，評選出最佳的產品。

最后環節是教師進行總結評價，對學生活動的過程和作品進行點評。教師在評價環節需要注意的是對學生的小組活動和個人表現都要做正面的評價，挖掘學生的閃光點進行鼓勵，維護學生的自信心，培養學生的興趣。其次要對本次活動所涉及的知識進行系統化歸納并拓展，指出學生在活動當中存在的問題并指明正確的方向。

三、實施效果

活動實施過程中，學生在教師的指導下分小組進行協作，運用所學知識，聯系生活實際，在學習了相關知識的基礎上，通過教師引導下的思考，結合自我思考對項目進行構思、設計、修正和完善。學生在操作中既能激發興趣，又能鍛煉動手能力和團隊精神。課后，通過與學生進行訪談，得出以下結論。

1.以智能機器人為載體的STEM教育活動案例的設計是合理的

我們采用的教具拼裝簡單、快捷，TDprogram圖形化編程軟件容易上手，適合中職生使用，適合活動的開展。在案例活動設計中，我們嚴格遵循STEM 理念并遵循建構主義學習理論、多元智能理論、系統學習理論等教育學基本理論，根據學生作品和與學生課后訪談的回答來看，此次案例設計十分受學生的歡迎，是比較合理的。

2.以智能機器人為載體的STEM教育活動案例的實施過程是成功的

在此次活動過程中，每個學生都洋溢著笑容，教學活動進行得有條不紊，環環相扣。活動結束后多位學生主動與教師進行交流，紛紛表示原來上課也可以這么有趣，希望在以后的學習當中能給他們更多自主創作的時間。學生都表示基于STEM理念進行知識的學習充滿著樂趣，想要更多學習與探索的機會。

3.以智能機器人為載體的STEM教育活動案例加強了學生自主思考的能力

有的學生完成了活動要求實施的項目任務后，自由發揮，自主開發了更多有趣的玩法，并形成了你追我趕的競爭氛圍。由此可見，STEM理念在加強學生動腦思考的同時，還提高了學生自主學習的能力。

四、未來努力的方向

1.開發更多的STEM課程

開展STEM教育，課程必不可少。在中職學校開展STEM教育，不需要對接學科，因為是多學科融合，而且學生也沒有升學的壓力。

在設計STEM課程時，一要選好載體，選擇學生感興趣的活動和器材進行教學，除了機器人課程外，還可以開發更多其他有趣的課程。問卷調查當中問到學校開展STEM的具體課程，學生期望能夠參加設計航天器、建造防震建筑、設計凈水系統和設計云霄飛車等活動，可以將這些活動設計為STEM課程。

二要盡可能降低學習難度，增加實踐和操作的比重，使學習內容符合中等職業學校學生的知識基礎和認知規律。

2.將STEM教育理念融入各學科教育當中

中職生是分專業學習的，一些專業的各學科是相互融通的，比如，電商專業的網店運營離不開網絡營銷、數據分析、圖像處理等課程;而且專業與專業之間也是相互連通的，比如，計算機類課程是電子商務專業、機電專業、人工智能專業的基礎。我們可通過對各學科的全面理解，跨專業跨學科，找出契合STEM教育的知識點，基于真實的情境融合學科并進行拓展。通過中職STEM教育的教學過程，使學生不但能掌握預期的專業知識，還能快速提升職業崗位綜合素質，以適應新時代對職業人才各方面素質和能力的要求。

3.培養更多有興趣且有能力的STEM教學人員

一方面，高校可以加快STEM教育專業的建設，培養更多的STEM教育專業人員;另一方面，各中職學校也可以加大對STEM教育理念的宣傳，使教師進一步認識到STEM教育的必要性和重要性，培訓現有的教師，使其成為積極推行STEM教育的實踐工作者，讓教師教中學，教學相長。

4.加強教學設施的建設

“巧婦難為無米之炊”，STEM教育的實施需要教學設施的支撐。各級教育部門應當加大對教學設施的投入，購置必要的教學設備和耗材，支持STEM教育的實施，助推STEM教育再上新臺階。

[基金項目：廣州市教育科學規劃（Guangzhou education scientific research project）2019 年度課題“以智能機器人為載體的中職學校STEM課程開發與實施研究”（編號：201912124）。]