基于項目的STEM教學模式在數(shù)字電路課程教學中的應用

張宇哲

（寧夏地質工程學校，寧夏 銀川 750000）

一、STEM概述

在新課表的要求下，對人才培養(yǎng)提出了更高的要求。這就要求教師在開展課堂教學的過程中，不僅要注重知識的傳授，更要在此基礎上，加強學生綜合能力的培養(yǎng)。于是學科整合這一理念也應運而生。STEM就是一個科學整合理念，其中S代表科學，T代表技術，E代表工程，M代表數(shù)學。在該理念下，要求在教學活動中，必須將這四門科學進行有邏輯、有組織的結合實際上以科學知識為中心，將數(shù)學知識作為輔助工具，使學生積極參與工程、技術實踐，從而綜合開發(fā)學生的探究能力、實際解決問題的能力等。

二、STEM教育的優(yōu)勢

（一）跨學科?？鐚W科是STEM最重要的核心特征，該技術是人類為實現(xiàn)社會需要而創(chuàng)造和發(fā)展的手段、方法和技術的總和。在數(shù)字化時代，在實施STEM教育中突顯技術的作用，將信息技術融入工程、數(shù)學等相關領域，引導學生更有效地運用數(shù)字化技術去便捷、科學、創(chuàng)新地完成學習。

（二）數(shù)字化。在數(shù)字化時代，特別是人工智能時代，必須讓學生具有很強的數(shù)字化意識與能力，能靈活應用各類數(shù)字化技術去發(fā)現(xiàn)問題、獲取資源、解決問題，掌握計算機編程能力，具有互聯(lián)網、大數(shù)據(jù)思維以及高階思維。為此，STEM教育要把重點放在感悟“智能、智慧”的大數(shù)據(jù)時代上，引導學生的思維方式從自然思維轉向智能思維。在數(shù)字化時代，STEM教育應致力于培養(yǎng)學生用數(shù)字化技術去創(chuàng)新、去分享。

三、傳統(tǒng)的數(shù)字電路教學

“數(shù)字電路”是一門理論性和實踐性均較強的課程，它的數(shù)學理論以包含邏輯代數(shù)基本公理、定理、規(guī)則等的布爾代數(shù)為基礎。教學過程中有大量的邏輯電路設計、邏輯推理、邏輯運算，在學習過程中，中學生經常感到抽象、無味、理解困難，難以將抽象知識和實際應用相結合。傳統(tǒng)的課堂教學理念不僅停留在以知識為中心的理念上，還停在教書層面上，課堂的生態(tài)狀況還是教師在“講授結合教材配套課件”或者是“邊講授邊板書”兩者之間選擇某一種，將教材上的內容基本上原封不動地搬到課件上。另外“數(shù)字電路”實驗教學過程中廣泛采用數(shù)字式實驗平臺或實驗箱接線式實驗設備，而實驗內容的設置多為驗證性實驗，探究性和綜合性實驗相對較少。實驗內容缺乏獨創(chuàng)性，難以滿足不同水平學生的學習要求，不利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和實踐能力，實驗教學難以發(fā)揮應有的作用。

四、基于項目的STEM教學模式在數(shù)字電路課程中的實踐

（一）教學目標設計

基于項目的STEM教學模式是在完成項目的過程中，以提高學生的STEM素養(yǎng)為目的，通過STEM素養(yǎng)作為框架來指導項目的目標設計。教師在教學中應根據(jù)課程進度及課程內容選取與本章節(jié)相關內容的教學實例應用于課堂當中。實例要結合工程實際，難度要適中。數(shù)字電路主要分為組合邏輯電路與時序邏輯電路兩大類，這兩類電路的分析與設計又是本課程的重點章節(jié)，在學習了觸發(fā)器的電路結構、邏輯功能及時序邏輯電路的分析設計方法等基礎理論知識之后，教師可以結合本課程特點、課程進度及本學期所授課班級特點，設計一個同步十進制數(shù)碼顯示計數(shù)器電路的教學實例，加深學生對理論知識的認知，從而保證教學順利推進。

（二）STEM教育理念重視培養(yǎng)學生的綜合素養(yǎng)

在STEM教育中，教師和家長需要共同努力，去引導學生閱讀與數(shù)字電路知識有關的書籍，比如科技讀物、工程讀物、信息技術讀物等等，并且在節(jié)假日的時候可以帶領學生去參觀科技博覽館，讓學生了解科技的發(fā)展以及先進的科學技術，讓學生感受到來自數(shù)字電路知識帶來的魅力，這樣有利于挖掘學生的潛能，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力。目前，我國正處于教育事業(yè)改革的重要階段，從單一教學逐漸轉化為綜合教學以及跨學科教學。STEM教學模式不但可以培養(yǎng)學生的數(shù)字電路學習興趣，還可以促進各學科知識的綜合運用，提高學生的學習能力。

（三）結合STEM教育理念，全面提高學生的學習興趣

興趣是最好的老師，也是學生開展學習的原動力。因此，在教學中，激發(fā)學生的學習興趣，促使學生積極主動參與到課堂學習中，歷來是教師關注的重點。一直以來，課堂教學受到傳統(tǒng)教學模式的影響，學生學習興趣低下，甚至部分學生逐漸產生了厭煩的情緒。面對這一嚴峻的現(xiàn)狀，教師在開展教學活動中，可充分借助STEM理念，將物理學科與其他學科之間進行有效整合，并將其設置成與學生實際生活相關的問題，進而引導學生對其開展探究。

基于項目的STEM教學模式可以充分調動學生自主學習的積極性，激發(fā)了學生的主觀能動性，從項目的發(fā)布到認知再到進一步實施，學生從中體會了探索的樂趣，并加深了對基礎知識的理解，為后續(xù)課程的學習及實踐操作能力的提升夯實了基礎。