STEAM教學(xué)模式在無(wú)人機(jī)編程課程中的應(yīng)用分析

杜克帥 李猛 陳怡嫙 高杉 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)

引言

STEAM教學(xué)模式是一種綜合性的教學(xué)模式，應(yīng)用中重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)專(zhuān)業(yè)與專(zhuān)業(yè)之間的邏輯關(guān)系，利用這種邏輯關(guān)系來(lái)進(jìn)行教育，起到提升知識(shí)實(shí)踐能力的教育作用，因此對(duì)比于傳統(tǒng)教育模式，STEAM顯然根據(jù)優(yōu)勢(shì)。但事實(shí)上，我國(guó)現(xiàn)代大部分教育部門(mén)都不了解STEAM教學(xué)模式，依舊采用傳統(tǒng)模式來(lái)進(jìn)行教育，這一現(xiàn)象于無(wú)人機(jī)編程課程中也十分普遍，因此為了推廣STEAM教學(xué)模式，且改善傳統(tǒng)無(wú)人機(jī)編程課程問(wèn)題，本文對(duì)此課題進(jìn)行研究。

1 STEAM教學(xué)模式基本概念

STEAM教學(xué)模式中“STEAM”分別代表了科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、藝術(shù)（Arts）、數(shù)學(xué)（Mathematics）五大元素，五者相互之間存在互通性，即以任意元素為基礎(chǔ)，通過(guò)分析都可以找到其與其他元素的邏輯關(guān)系，例如以科學(xué)為基礎(chǔ)，其可以作為技術(shù)開(kāi)發(fā)的理論支撐、工程建設(shè)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、藝術(shù)創(chuàng)新的渠道、數(shù)據(jù)計(jì)算的邏輯思路，由此可見(jiàn)五大元素可以相互結(jié)合，代表在任意元素角度上，都存在使用另一元素的可能性。這一條件下，在教學(xué)領(lǐng)域中STEAM五大元素全部存在，說(shuō)明其具備使用STEAM進(jìn)行教學(xué)的條件，教學(xué)當(dāng)中可以通過(guò)元素間的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)靈活的教學(xué)模式，例如無(wú)人機(jī)編程課程本身屬于“技術(shù)”元素，這一條件下將該元素與其他元素結(jié)合，使學(xué)生在其他元素角度上使用技術(shù)元素內(nèi)容，有利于其技術(shù)實(shí)踐能力提升。

2 STEAM教學(xué)模式于無(wú)人機(jī)編程課程中的應(yīng)用策略

2.1 理論教學(xué)

無(wú)人機(jī)編程課程作為技術(shù)類(lèi)課程，其除了強(qiáng)調(diào)實(shí)踐能力以外，還強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)，即學(xué)生必須在理論知識(shí)充足的條件下，才具有應(yīng)用技術(shù)的能力，因此在STEAM教學(xué)初期階段，需要開(kāi)展理論教學(xué)。理論教學(xué)主要可以分為兩個(gè)環(huán)節(jié)，即基礎(chǔ)理論、理論延伸，下文將對(duì)兩者進(jìn)行分析。

(1）基礎(chǔ)理論

無(wú)人機(jī)編程課程的基礎(chǔ)理論大多為：無(wú)人機(jī)飛行原理、物理、運(yùn)動(dòng)學(xué)、力學(xué)等知識(shí)；無(wú)人機(jī)的飛行動(dòng)作編程方法；編程注意事項(xiàng)等，這些知識(shí)在教學(xué)當(dāng)中是培養(yǎng)學(xué)生基礎(chǔ)能力的關(guān)鍵，因此教學(xué)必須充分將理論知識(shí)傳達(dá)給學(xué)生。

(2）理論延伸

理論延伸是學(xué)生進(jìn)入STEAM教學(xué)模式的初期階段，主要在基礎(chǔ)理論教學(xué)上，結(jié)合STEAM五大元素，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行理論分析，探討“無(wú)人機(jī)編程技術(shù)分別在科學(xué)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)上的應(yīng)用方式”問(wèn)題。此舉可使學(xué)生形成“STEAM”思維，在后續(xù)實(shí)踐教學(xué)當(dāng)中將發(fā)揮巨大作用。

2.2 實(shí)踐教學(xué)

在理論教學(xué)完成后，即可進(jìn)入實(shí)踐教學(xué)階段，該階段的教學(xué)步驟因?yàn)樯婕暗綄?shí)操，所以介于學(xué)生沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)的問(wèn)題，需要分為多個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)展開(kāi)教學(xué)。實(shí)踐教學(xué)大致可以分為四個(gè)環(huán)節(jié)，即基礎(chǔ)理論實(shí)操、理論延伸實(shí)操、獨(dú)立實(shí)操、創(chuàng)新實(shí)踐，下文將對(duì)四個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行分析。

(1）基礎(chǔ)理論實(shí)操

圍繞循序漸進(jìn)的原則，在實(shí)踐教學(xué)部分需要先圍繞基礎(chǔ)理論教學(xué)內(nèi)容來(lái)展開(kāi)實(shí)操，即基礎(chǔ)理論中，會(huì)對(duì)無(wú)人機(jī)編程語(yǔ)言、方法進(jìn)行講解，且闡述結(jié)果，相應(yīng)在實(shí)操過(guò)程當(dāng)中，教師直接提出結(jié)果，要求學(xué)生依照以往所學(xué)來(lái)實(shí)現(xiàn)結(jié)果，根據(jù)結(jié)果可以直接評(píng)估學(xué)生學(xué)習(xí)水平，為后續(xù)實(shí)踐環(huán)節(jié)打下良好基礎(chǔ)。

(2）理論延伸實(shí)操

針對(duì)理論延伸部分的討論結(jié)果，教師可以向?qū)W生提出涉及其他領(lǐng)域的無(wú)人機(jī)編程需求，要求學(xué)生通過(guò)編程方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如某教師在數(shù)學(xué)領(lǐng)域上，提出了“無(wú)人機(jī)飛行時(shí)抗風(fēng)力”的要求，代表STEAM中技術(shù)與數(shù)學(xué)元素的結(jié)合，相應(yīng)學(xué)生就要思考如何將可以實(shí)現(xiàn)抗風(fēng)力的數(shù)學(xué)公式代入編程當(dāng)中，反復(fù)如此代表學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力提升，面對(duì)不同要求可以根據(jù)實(shí)際情況來(lái)做出調(diào)整。

(3）獨(dú)立實(shí)踐

以上兩個(gè)實(shí)踐教學(xué)當(dāng)中，因?yàn)閷W(xué)生能力不足，所以教師可以給予指導(dǎo)，幫助學(xué)生渡過(guò)難關(guān)，但在理論延伸實(shí)操階段完成后，學(xué)生就初步具備了獨(dú)立編程的能力，因此就要進(jìn)行獨(dú)立實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)。獨(dú)立實(shí)踐環(huán)節(jié)當(dāng)中，首先教師不能給學(xué)生任何幫助，直接提出編程要求即可，其次根據(jù)學(xué)生編程結(jié)果對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)進(jìn)行評(píng)估，如果發(fā)現(xiàn)某學(xué)生成績(jī)較差，則代表其還不具備脫離以上兩個(gè)步驟的能力。

(4）創(chuàng)新實(shí)踐

無(wú)人機(jī)編程專(zhuān)業(yè)雖然是傳統(tǒng)專(zhuān)業(yè)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期發(fā)展已經(jīng)十分成熟，但在現(xiàn)代因信息、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的迅猛發(fā)展，編程技術(shù)體系依舊暴露出了缺陷，因此存在創(chuàng)新點(diǎn)。針對(duì)編程現(xiàn)存在缺陷提出創(chuàng)新要求，使學(xué)生的創(chuàng)新思維不斷被激發(fā)，使STEAM教學(xué)目的完整落實(shí)。

圖1 STEAM教學(xué)模式于無(wú)人機(jī)編程課程中的應(yīng)用策略圖

3 注意事項(xiàng)

3.1 邏輯思維的培養(yǎng)

結(jié)合以上分析可見(jiàn)，STEAM教學(xué)模式當(dāng)中存在專(zhuān)業(yè)與專(zhuān)業(yè)之間的交織關(guān)系，這種關(guān)系十分復(fù)雜，在教學(xué)當(dāng)中學(xué)生可能會(huì)因?yàn)檫壿嬎季S能力較弱，而一時(shí)間難以吸收教學(xué)內(nèi)容，待其適應(yīng)后又落于人后，這是早期西方國(guó)家STEAM教學(xué)開(kāi)展中常見(jiàn)的問(wèn)題。而在現(xiàn)代研究當(dāng)中，針對(duì)STEAM教學(xué)模式提出了邏輯思維培養(yǎng)策略，使其可以依照正確的邏輯思維來(lái)分析、吸收教學(xué)內(nèi)容 。

3.2 學(xué)習(xí)水平評(píng)估方法改善

綜上可見(jiàn)，STEAM教學(xué)模式具有多個(gè)環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)獨(dú)立運(yùn)行，只有在學(xué)生能力足夠之后才能進(jìn)入下一環(huán)節(jié)。這一條件下，如何判斷學(xué)生能力是否足夠，就是值得重視對(duì)問(wèn)題。傳統(tǒng)學(xué)生學(xué)習(xí)水平評(píng)估方法過(guò)于粗略，直接依靠考試成績(jī)等來(lái)進(jìn)行評(píng)估。在STEAM教學(xué)模式條件下，教師應(yīng)當(dāng)對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量指標(biāo)重新設(shè)置，再結(jié)合指標(biāo)設(shè)置相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，于教學(xué)過(guò)程當(dāng)中對(duì)每個(gè)學(xué)生的指標(biāo)表現(xiàn)進(jìn)行搜集，最后考慮到STEAM教學(xué)模式的綜合性，對(duì)每個(gè)學(xué)生的所有指標(biāo)表現(xiàn)進(jìn)行綜合判斷，與綜合標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比后，可得準(zhǔn)確結(jié)果。

4 結(jié)語(yǔ)

本文主要對(duì)STEAM教學(xué)模式在無(wú)人機(jī)編程課程中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，通過(guò)分析得到結(jié)論：STEAM教學(xué)模式具有綜合性、多元化表現(xiàn)，教學(xué)強(qiáng)調(diào)延伸性；分析了STEAM教學(xué)模式應(yīng)用策略，闡述了策略中的各個(gè)環(huán)節(jié)；為保障STEAM教學(xué)模式在無(wú)人機(jī)編程課程中應(yīng)用得當(dāng)，分析了相關(guān)注意事項(xiàng)。