融入STEAM教育理念的電子技能校本教學實踐研究

閆紅英

[摘? ? ? ? ? ?要]? 隨著新課程改革的不斷深入，職業(yè)教育的培養(yǎng)目標由培養(yǎng)應用型人才轉(zhuǎn)變?yōu)榕囵B(yǎng)適應高速發(fā)展的現(xiàn)代社會應具有的綜合職業(yè)能力的創(chuàng)新型人才，所以開展培養(yǎng)學生自主探究和創(chuàng)新思維的技能實踐教學刻不容緩。鑒于南京新港中等專業(yè)學校在轉(zhuǎn)型升級后電子技術應用專業(yè)有綜高班、3+3班、普通中專班三種不同層次的學生，面臨江蘇省學業(yè)水平專業(yè)技能測試的同時也承擔著培養(yǎng)復合型創(chuàng)新人才的使命，所以尋找一種全新的教學模式開展技能教學校本化實踐研究迫在眉睫，在這種情況下，STEAM教育理念無疑是最好的選擇，當項目化學習融合了STEAM 教育理念后，學生的核心素養(yǎng)得到了切實提高，同時也達到了翻轉(zhuǎn)課堂教學的效果。

[關? ? 鍵? ?詞]? STEAM教育理念;校本教學;實踐研究

[中圖分類號]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2020）29-0194-02

隨著課程改革的不斷深入，職業(yè)教育的培養(yǎng)目標已由培養(yǎng)應用型人才轉(zhuǎn)變?yōu)榕囵B(yǎng)適應高速發(fā)展的現(xiàn)代社會應具有的綜合職業(yè)能力的創(chuàng)新型人才，所以開展培養(yǎng)學生自主探究和創(chuàng)新思維的技能實踐教學刻不容緩。鑒于我校在轉(zhuǎn)型升級后電子技術應用專業(yè)有綜高班、3+3班、普通中專班三種不同層次的學生，面臨著江蘇省學業(yè)水平專業(yè)技能考試的同時也承擔著培養(yǎng)復合型創(chuàng)新人才的使命，所以尋找一種全新的教學模式去開展技能教學校本化實踐研究迫在眉睫，在這種情況下，STEAM教育理念無疑是最好的選擇，當項目化學習融合了STEAM教育理念后，學生的核心素養(yǎng)得到了切實的提高，同時也達到了翻轉(zhuǎn)課堂教學的效果。

STEAM教育理念起源于美國，是把Science（科學）、Technology（技術）、Engineering（工程）、Art（藝術）、Mathematics（數(shù)學）整合在項目學習中打破學科領域邊界，并把多學科內(nèi)容交叉融合形成有機整體，注重過程實踐，具有趣味性、體驗性、協(xié)作性、設計性、藝術性、技術性，引導學生在真實情境中，根據(jù)科學的概念和原理，借助數(shù)學的方法建模與分析，選擇相應的技術手段，通過工程的途徑，創(chuàng)造出具有實效和美感的作品。此教學理念強調(diào)知識與能力并重，注重知識的跨學科遷移，有助于學生學會設計、學會操作，充分實現(xiàn)做中學，對培養(yǎng)學生的綜合職業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)具有舉足輕重的作用。

現(xiàn)在就以我校《電子技能》校本教材中組合邏輯門電路的設計項目三人表決器為例，闡述一下項目化學習融合了STEAM教育理念的具體校本化教學的實踐研究案例。

一、激趣導學

展示評委在某項比賽中舉手進行表決的圖片，引發(fā)學生思考，如何應用所學的組合邏輯門電路相關知識設計一個實用的表決電路？然后拋出具體任務：某舉重比賽需要一個主裁判和兩個副裁判，必須在主裁判同意且副裁判之中有一個同意的情況下，表決的結(jié)果才算通過。設計一個組合邏輯門電路實現(xiàn)此項功能。此項目可以使學生在動手實踐中應用所學知識解決生活中的問題，提供了真實的教學情境，進而可激發(fā)學生的學習興趣。整個項目采用小組合作形式，教師進行引導，學生在合作學習中體驗了分析—設計—核算—制作—評價—拓展的過程。

二、分析任務

此項目既有明確的任務又有模糊的任務，明確的任務是以小組為單位完成三人表決器的電路圖設計、裝配圖設計、萬能板實物作品及工作過程記錄。模糊的任務體現(xiàn)在制作過程中所需的元器件種類和個數(shù)及裝配圖電路的元器件布局均不限，學生可自行選擇材料和設計布局，團隊成員之間合理分配任務，最終電路圖、裝配圖和萬能板實物作品每人都要上交。

三、構(gòu)思設計

設計構(gòu)思電路是本項目的關鍵所在，這里面包含電路圖設計和裝配圖的設計。

（一）三人表決器電路圖的設計與構(gòu)思

老師在課堂上對組合邏輯門電路的設計方法進行理論講解后再拋出此項目，從科學的角度直接體現(xiàn)了電子知識在生活中的運用，引導學生推導出帶有主裁判的三人表決器的邏輯函數(shù)式Y(jié)=AB+AC（A代表主裁判，B、C分別代表副裁判），組織學生利用頭腦風暴就此邏輯函數(shù)式如何變形進而轉(zhuǎn)化為哪種邏輯電路圖來實現(xiàn)此電路功能展開討論，討論之初學生的想法五花八門，因為原邏輯函數(shù)式可以變形為多種形式，進而就有配套的多種電路。有的同學說可用兩個與門、一個或門電路;有的同學說用一個與門、一個或門電路;有的同學說化成與非——與非式，只需一個四二輸入與非門集成電路就可以實現(xiàn)上述功能電路的核心設計。綜合比較下來，從數(shù)學角度出發(fā)經(jīng)濟實用考慮電路設計發(fā)現(xiàn)最省材料的是用一個四二輸入與非門集成電路就可以完成電路的核心設計，與非門電路在日常生活中也最為經(jīng)濟實用。接下來引導學生查找四二輸入與非門的資料，有TTL和MOS兩種類型，常見的有74LS00和CD4011兩種型號，不同管型與非門的相關參數(shù)、引腳功能也不同，此處引導學生掌握集成塊的凹口朝向和電源電壓范圍使用注意事項后，不過多進行限制，任由學生自行選擇自己所需的元器件。之后學生從技術的角度利用繪圖軟件PROTEL DXP進行電路圖的繪制，并利用仿真軟件完成電路的模擬測試，看自己所畫的電路能否實現(xiàn)既定的功能。

（二）三人表決器裝配圖的設計與構(gòu)思

本次項目使用萬能板制作電路，經(jīng)過上一輪的構(gòu)思和設計可知所用的元器件包含電阻、發(fā)光二極管、四二輸入與非門集成塊、輕觸按鈕開關、跳線等材料，從藝術性的角度來進行電路裝配圖的設計，使元器件的布局美觀合理，疏密得當。小組成員對設計的裝配草圖進行評比，挑選出設計得最為美觀合理的作為本組的參照范本，在符合科學性、藝術性的前提下鼓勵具有個性化的裝配圖。

在電路圖和裝配圖的設計過程中，學生能在親身實踐中實現(xiàn)從理解單純知識點轉(zhuǎn)變?yōu)檎莆战鉀Q實際問題的方法，并興致盎然地沉浸其中，從而在設計過程中提高學生的科學素養(yǎng)、創(chuàng)新思維和藝術素養(yǎng)。

四、成本核算

此環(huán)節(jié)中因每組設計的方案略有不同，所以引導學生從數(shù)學的角度遵循經(jīng)濟實用的原則對照裝配圖計算一下看共需要多少元器件，列出元器件清單表格，包括元器件的型號和位號，并核算出總計的成本大概多少錢，讓學生學會把所學的數(shù)學知識應用到實際問題中。

五、實踐制作

此環(huán)節(jié)中學生以自己的電路裝配圖為抓手進行電路制作。學生自主選擇所需的元器件，先用萬用表檢測元器件的好壞，然后從藝術性、工程性、技術性的角度出發(fā)制作萬能板，學會識別、選擇、合理運用元器件材料，遵循安裝工藝使元器件整體布局的合理均衡、疏密得當、端正整齊，遵循焊接工藝使焊點光亮且飽滿，同時具備一定的機械強度。整個操作過程中利用鑷子或鴨嘴鉗進行元器件的彎角和成型，連接的跳線必須橫平豎直、無交叉、無跨橋。

在三人表決器萬能板實物作品制作過程也出現(xiàn)了一些小插曲，如個別同學沒有注意集成電路缺口方向和引腳排列、電路中存在短路或斷路故障。他們通過小組合作不斷探索解決生成性問題，直到順利完成整個項目的實施。教師及時解決學生實踐動手操作過程中的疑問，指引學生安全使用相關工具，高質(zhì)量地完成項目制作。實物作品做好后進行了靜態(tài)測試和通電測試，絕大多數(shù)學生都能一次性成功，個別學生面對故障能夠在組內(nèi)成員的幫助下和老師的引導下排除故障。

六、交流評價

三人表決器萬能板實物作品制作成功后先是按照評價表進行自評，之后是組評，從設計思路、制作過程、小組的分工情況等幾個方面進行展示交流。最后再進行師評，教師從開發(fā)學生潛在的創(chuàng)新能力角度出發(fā)對各組作品提出改良建議。評價過程強調(diào)多元評價主體、面向?qū)W習過程的評價。此項目經(jīng)過老師和同學的合作課上制作成功率高達100%，自行設計環(huán)節(jié)和實踐制作環(huán)節(jié)極大地調(diào)動了學生學習的主動性、學習興趣及創(chuàng)新思維。

七、拓展延伸

此項目讓學生認識到數(shù)字電路在實際生活中有廣泛的應用，進而可以拓展延伸此項目，在三人表決器的基礎上設計多人表決器，開拓學生的思維，同時引導學生從自己的興趣出發(fā)上網(wǎng)查找資料，完成一篇數(shù)字電路在實際生活中應用的調(diào)查報告。

本次教學過程中，選擇了生活中的實際問題進行項目制作，在解決問題的過程中引導學生綜合運用多個學科的知識，通過工程實踐實現(xiàn)情境性問題的解決，在真實情境中真學真做。此項目難度不大卻融合了STEAM教育理念中的科學、技術、工程、藝術、數(shù)學五個要素，學生參與性強，可操作性強，三人表決器的電路圖和裝配圖的設計是本次工作過程的關鍵環(huán)節(jié)，之后通過學生的動手實踐將設計構(gòu)思轉(zhuǎn)化為實物作品，從而提升自己的綜合職業(yè)能力，有利于學生核心素養(yǎng)的發(fā)展。此項目發(fā)散性較強，在萬能板電路布局上設計方案呈現(xiàn)多樣化，有利于激發(fā)學生的自主探究和創(chuàng)新思維。以往職業(yè)教育所具備的功能更多的是“應用與傳承”，但在STEAM教育理念下，“設計與創(chuàng)新”毫無疑問成為職業(yè)教育的主旋律。通過運用STEAM教育理念能將學科知識與已有生活經(jīng)驗有效整合，讓學生體驗分析—設計—核算—探究—實踐—完善—拓展的過程，激發(fā)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)造興趣，使學生在項目學習過程中有真實、成功的體驗。

作為職業(yè)學校的老師，只要我們能夠給學生提供解決真實問題的課堂情境，將STEAM教育理念應用到日常教學之中，就能打破學科界限，將不同學科的知識圍繞職業(yè)能力形成新的系統(tǒng)，讓學生在動手構(gòu)建的過程中習得知識，從跨學科、跨領域的角度培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和綜合職業(yè)能力進而達到翻轉(zhuǎn)課堂教學的效果。

參考文獻：

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編輯 武生智