基于STEAM模式的工業機器人專業課程改革研究與實踐*

余 江

(滁州技師學院 安徽滁州 239000)

基于STEAM模式的教學，其最大特點就是將科學、技術、工程、數學和人文藝術領域的內容整合到一起，實現了跨學科教學。作為一種現代化教學手段，其培養了學生獨立解決問題的能力及其他方面的能力，是一種非常好的教學模式。在工業機器人專業課程教學中運用STEAM模式，可以提高學生學習的積極性與創造性，使學生得到長足有效的發展。

一、STEAM模式教學中的工業機器人專業課程的特點

經濟和教育的發展日益多元化，大家漸漸意識到了人為分科的局限性，所以STEAM教育正在以全球性教育的姿態，逐漸走進各國教育者的視野。它這種以打破學科之間界限，重視體驗性、真實性，強調創新性，面向所有學生提升綜合能力的教學理念將被更多的人認可。STEAM模式教學重點在于跨學科綜合培養學生的技能，希望達到將學生培養為具有全面綜合能力的復合型人才的目標。

采用STEAM模式的教學對促進互聯網教育的變革有著深遠的意義，STEAM模式教學也可以促進教學質量提升。在STEAM教學模式下，教學手段和教學內容都會有所改變，學生可以快速進入學習狀態，充分掌握并理解相關專業知識，起到事半功倍的效果，這也為我國技術人才的培養奠定了基礎。

在基于STEAM模式的工業機器人專業課程教學中，可以將STEAM模式理解為“互聯網+”的深入版，其借助高科技手段，如仿真、VR等，通過信息化平臺、資源庫，線上線下一起學習，輔助學生對于跨學科知識的理解，激發學生的學習積極性，幫助學生樹立正確的人生觀以及創新意識，提高學生的情操，讓學生成為全面發展、具有較高素質的人才。

在實際教學中，教師要根據學生對基本知識的掌握情況和其他因素，合理地構建工業機器人專業課程基于STEAM模式的教學內容，體現出教師真正的教學應用水平。

一方面，教師要利用課前的實時分析、課中的活動內容和管理手段及課后的教學評價等多方面的內容，綜合分析與設計課程內容的細節，優化教學過程，從而更好地完成教學計劃，提高STEAM模式教學的流暢性、科學性與合理性。另一方面，在教學中，按照課前預習、課上及時學習與課后鞏固測驗提升教學設計的效果。利用線上教學平臺中的學生自評、生生互評、教師評價來提升教學效果。

在推廣STEAM教育模式上國家是給予充分支持的，最近幾年開展的職業教育信息化教學大賽，為實施STEAM教育模式打下了良好的基礎。

二、STEAM模式下的教學設計中的各項工作分析

(一)教學資源的優化與教學團隊的整合

首先，教學資源的合理運用能夠有效提升教學效果，在教學資源使用最大化、教學效果達優化的前提中，工業機器人專業課程的教材要選擇符合國家“十三五”規劃的省級高等學校的重點教材。相關教材是國家職業教育中工業機器人技術應用課程的配套教材，也是我國職業院校機械類課程的一體化規劃教材。選擇這樣的優質教材是因為它的內容非常豐富，它以紙質教材和互聯網課堂為一體，配備有互聯網課程的網站，包括教學、實踐一體化的專業的教育教學資源庫，它的內容有多種形式，如微視頻、動畫、PPT、在線測驗等。還可以根據教學的目標性質、教學的全局考慮性、教學的合理性和教學的有效性等原則，收集相關材料并整理線上的教學資源，確保基礎不同的學生都可以有效進行線上學習。

其次，中職學校對于企業的調研有必要加強，將工業機器人教學團隊的建設，立足于全面了解企業用工需求的基礎上。最好能形成專業的團隊，在團隊建設的過程中，在思想上保持統一，為了共同的目標、共同的愿景，達成一致態度，相互包容，相互信任。同時要進行有效的人力資源管理，為達成既定的戰略目標而努力。

最后，在建設過程中，要將STEAM元素中的一種或多種體現出來。在STEAM教育理念下結合工業機器人專業課程的教學計劃，進行教學設計。目的是以學生為主體，在教師的引導下，發現問題、解決問題、發現規律、掌握概念，最終達到一個最優的教學效果。

在設計前，教師要針對STEAM教學的特點，將人才培養方案、課程標準結合在一起進行整體分析，合理展開教學工作。一般可以將課程內容分為常用的三個模塊，即工業機器人基礎知識、工業機器人實驗和工業機器人工程虛擬仿真。教師在充分熟悉教材的基礎上，結合教學目標和STEAM教學模式，利用好STEAM教育理念，提高教學效果。

(二)教學環節的設計與實施

確立適合工業機器人專業課程的STEAM教學理念，在教學環節中形成理論和實踐兩套體系。

理論方面，以提高教學質量為目的引導教師轉型升級，通過各種學習培訓，讓教師形成跨學科思維。在教學過程中，以學生為主體，兼顧學生的興趣和需求，強化創新引領，最終從單純的課堂教學到利用各種信息化手段開展跨學科教學。

教師只有在思想上有了這樣的轉變，并認可這種轉變，才能在授課過程中愿意去學習，去運用。同時學校還可以聘請專業的技術人員加以指導，從其他行業的轉型過程中，我們已經了解，跨學科技術手段是人才必須具備的一種能力。

教學平臺的建設是中職學校比較常見的一種教學投入，在STEAM教學理念下，學校對各種教學平臺資源進行整合，形成跨學科綜合平臺，讓學生更直觀地看到并體驗到企業處理業務的全過程，將理論與實踐的距離縮短。這種教學模式比起傳統的滿堂灌輸教學模式來說，能夠更好地發揮學生的主觀能動性，為學生提供多元化的途徑去獲取知識。

在實踐方面，目前中職學校多以企業的用工需求為目標開展校企合作，達到培養人才的實用性和實效性的“雙贏”目的。

在STEAM模式下，這種合作將進一步深化。學校和企業通過線下線上，將傳統的知識學習和職業技術學習靈活地糅合在一起，使學生的綜合職業素質和實踐操作能力得到提升。再結合現階段比較熱門的“云平臺技術”，在“云”上創建各類產業基地，給學生實訓實習提供了非常便捷的渠道。

學習效果的反饋，可以通過“學習行為分析系統”進行跟蹤分析，既便于企業和學生之間進行雙向選擇，又可以為學校提供學生的總結性數據分析，為下一步人才培養方案的完善與修訂做好準備。網絡平臺上，企業將可以公開的數據、信息進行共享，學校不用擔心場地、安全等問題，直接在學校的電腦終端就可以完成實訓。企業可以通過大數據分析，了解到每個學生的情況，從而進行篩選。學校利用企業提供的資源，進行有針對性的培養，真正讓學生學有所用，學有所成，更好地適應網絡新時代的發展。

(三)線下教學

在線下課程學習中，要求學生根據所學的內容和教師要求的重點記憶部分的知識進行梳理，在學習中不斷鞏固深化，牢牢掌握知識點內容。教師可以通過線上平臺學生的預習情況及反饋，對學生遇到的重點、難點問題在課堂中進行解答。對于學生學習中的常見問題，可以通過學生的集體討論、頭腦風暴等方式進行探究和解決。教師還要注意培養學生的合作意識，可以把課堂內容轉化為項目任務，讓學生以小組為單位共同探究學習內容，合作完成教師布置的任務。在課程中教師還可以布置一些有關機器人的小發明任務等，增加課堂的趣味性，提升學生的學習積極性。

在課堂中，還要根據小組對任務的探究結果和隨堂測驗結果對學生進行適當的評價，對優秀的成果給予積極的評價，還要對課堂成果展示中出現的問題給予解決方案和對策，讓每個學生都可以高效掌握課堂學習內容。

(四)課后拓展和專業課程考核

在工業機器人專業所有課程的課后拓展學習中，教師不但要對學生布置創新作業，還要對所學的知識點內容進一步鞏固。在拓展學習中，如以“創建機器人機械裝置”這一課題為例，在學生掌握并完成課前和課中的教學任務和知識點后，教師可以把學生創作的富有創新性的模擬作品發布到線上教學平臺，讓所有的學生都進行學習觀摩，還可以提供給學生具體的參數設置等，讓學生參考和設計，進一步加深對知識的融合。

在工業機器人專業的所有課程中，為了保證STEAM教學模式的應用效果，培養學生自主學習的能力，在教學中要設置相關的綜合考核方案，要把學生平時的課程出勤情況、在線學習情況、課程實踐結果、仿真成果展覽等一系列內容都包括進去。在這個過程中，學生體會到了專業現狀及發展趨勢，能夠自主進行任務學習和研究，分析行業現狀，不斷反思和總結。

三、STEAM模式下的工業機器人專業課程的教學效果和教學反思

在STEAM模式下的工業機器人專業課程獲得的反饋效果非常明顯，教學效果也有著明顯的提高，學生對其認可度也非常高。學生認為線上教學平臺中的學習資源多樣化，包括授課視頻、微視頻、微課、微動畫等一些教學材料，可以讓學生比較直觀地了解教學內容，讓學生的接受度和理解能力有所提升。在線測試的題目對學生而言也比較有挑戰性。學生認為STEAM模式下的課前預習、課中講授鞏固互動交流的教學模式讓他們對各科知識點的內容掌握得更加充分，印象也更深刻。在經過一段時間的混合教學，對學生學習成果進行了階段性的測驗，在測驗中發現學生對教學內容掌握的程度隨著教學模式的改革有了明顯提升，學生的成績也有較大的提高。

同時，STEAM模式在工業機器人專業課程中的應用，充分結合了線上教學與線下教學的優勢，實現了教學目標的進一步優化，改變了傳統教學模式中生搬硬套的教學習慣。線上平臺的學習，信息化的教學方式增加了學生對課堂的興趣，也激發了學生的學習熱情。學生的自主學習性和積極性有了質的飛躍，教學效果和課堂教學質量也有了明顯的提高。但是在具體的應用中也有一些問題需要進一步優化。例如，混合教學模式下一些教師的教學能力不強，不能有效地開展教學，教學效果不佳；部分學生的學習自主性不夠，不能積極地融入混合教學模式中，這就需要教師在教學過程中多鼓勵學生，增強學生的學習信心。

在開展工業機器人專業課程教學時，充分利用STEAM模式，可以促進課程更好地開展，讓學生在線上線下的互動學習中，更好地對相關的技術和知識進行應用與實踐，提升學生的自主學習能力和探索問題的能力。教師和教育相關從業人員要STEAM模式教學，加強教師與學生對STEAM模式教學的理解，全面體會STEAM模式教學帶來的益處，不斷提升工業機器人專業課程的教育教學質量，有效落實我國的素質教育。