中職計算機(jī)應(yīng)用專業(yè)STEAM創(chuàng)新實踐課程結(jié)構(gòu)研究

劉英

摘要：通過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，近些年中職計算機(jī)應(yīng)用專業(yè)發(fā)展存在專業(yè)特色不明顯、學(xué)生創(chuàng)新意識和能力缺乏、教師知識傳授與工作崗位實踐相分離、學(xué)生跨學(xué)科學(xué)習(xí)能力較低、知識融合有待加強(qiáng)等問題[1]。為解決以上問題，引入一種新的教育方式“STEAM”。該文利用STEAM教育理念，以電子科學(xué)項目三人表決器設(shè)計為例，重點(diǎn)研究STEAM創(chuàng)新實踐課程結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)專業(yè)跨科目融合與創(chuàng)新，提升學(xué)生創(chuàng)新思維和解決實際問題的能力。

關(guān)鍵詞：STEAM教育理念;三人表決器;項目;創(chuàng)新實踐課程;研究

中圖分類號：G642 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）35-0223-02

Research on the Structure of STEAM Innovation Practice Courses of Computer Application Specialty in Secondary Vocational Schools

LIU Ying

（Fujian Economic School， Fuzhou 350001，China）

Abstract： Through investigation and research， it is found that in recent years， the professional development of computer application in secondary vocational schools has unobvious professional characteristics， lack of students' innovative awareness and ability， separation of teacher knowledge transfer from job practice， students' low interdisciplinary learning ability， and knowledge integration needs to be strengthened， etc.[1]. In order to solve the above problems， a new education method "STEAM" is introduced. This article uses the STEAM education concept， takes the design of the three-person voting device for the electronic science project as an example， focuses on the STEAM innovation practice curriculum structure， realizes the integration and innovation of professional cross-subjects， and enhances students' innovative thinking and practical problem solving ability.

Key words：STEAM education philosophy; three-person voting device; project; innovative practice course; research

過去的十年里，我國教育事業(yè)有很大進(jìn)步，課程、環(huán)境、教師、教學(xué)方式、評估、學(xué)生等都有不同層面的改變。然而在傳統(tǒng)的教育課程上，老師只是知識的發(fā)送者，并沒有把科目之間關(guān)聯(lián)知識融會貫通帶給學(xué)生，經(jīng)常聽到學(xué)生在問：學(xué)這個做什么？學(xué)生在教室學(xué)習(xí)參與性不強(qiáng)，沒有團(tuán)隊合作，對課程沒有明確的學(xué)習(xí)效果。但社會的發(fā)展更需要綜合技術(shù)型人才，傳統(tǒng)教育模式培養(yǎng)的單一技術(shù)型人才已經(jīng)不能滿足工作崗位的需要。因此，新的教育方式更強(qiáng)調(diào)了21世紀(jì)該有的技能，像毅力、解決問題、創(chuàng)造力、批判性思考、創(chuàng)業(yè)技能、團(tuán)隊合作等等?！癝TEAM”是新的教育系統(tǒng)，它融入了科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)、藝術(shù)等各科知識，被廣泛用于教學(xué)中。

1 STEAM教育理念

STEAM教育以項目學(xué)習(xí)活動為載體、綜合素養(yǎng)為導(dǎo)向，注重學(xué)生主觀感受和社會實踐，呈現(xiàn)了跨學(xué)科知識融合。我們可以確定一個主題或項目，針對STEAM創(chuàng)新實踐課程教學(xué)模式組織具體的教學(xué)實施，對融合后的創(chuàng)新課程進(jìn)行評價和改進(jìn)。整個過程以學(xué)生個人實踐體驗為主“做中學(xué)”，讓學(xué)生成為項目的參與者和主導(dǎo)者。例如：在一個以項目為基礎(chǔ)的課程，老師作為學(xué)生的導(dǎo)師、輔導(dǎo)者，將基本的知識教給學(xué)生，使學(xué)生更容易理解、評鑒，項目是以真實案例為基礎(chǔ)，在有限的時間與資源內(nèi)，團(tuán)隊合作完成 [2]。在STEAM教育理念的指導(dǎo)下，我們重點(diǎn)研究中職計算機(jī)專業(yè)創(chuàng)新實踐課程的結(jié)構(gòu)，通過高效的組織教學(xué)加強(qiáng)計算機(jī)專業(yè)各學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)，改變原來碎片化與機(jī)械化的學(xué)習(xí)模式[3]，促進(jìn)專業(yè)課程體系的融合。

2 STEAM創(chuàng)新實踐課程的實施過程

雖然我國中職階段的STEAM教育起步晚，發(fā)展慢，少數(shù)教師才有開展教育教學(xué)理論探索或者單一課程的開發(fā)研究，具有一定的局限性[4]。但是很多中職學(xué)校都在開展綜合實踐課程，它涵蓋了各個學(xué)科、人與自然及社會德育等多方面知識，越來越多被引進(jìn)日常的教學(xué)中。從現(xiàn)階段開課情況看，課程的定位要落實好課時、開課方式、選題、師資力量如何融合等問題，要將各種資源結(jié)合起來，避免課程過于零碎和機(jī)械化，同樣也需要改變原來傳統(tǒng)的教學(xué)模式和學(xué)習(xí)方式。

STEAM教育理念強(qiáng)調(diào)從真實任務(wù)和現(xiàn)實問題研究，為提供切合的實際情境，以項目三人表決器為例，設(shè)計一個表決系統(tǒng)，此項目涉及科學(xué)、電子、藝術(shù)、數(shù)學(xué)、計算機(jī)、機(jī)械等學(xué)科知識應(yīng)用與聯(lián)系[5]，項目目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作和解決問題能力，通過多學(xué)科知識的融合貫通，提高創(chuàng)新意識。

2.1創(chuàng)設(shè)情境，分析任務(wù)

創(chuàng)設(shè)情境，將實際問題與抽象的邏輯問題建立聯(lián)系，播放“跑酷”綜藝節(jié)目視頻，以節(jié)目中評委的判決為例，三人各控制自己面前的按鈕，按照以少服多的原則進(jìn)行投票，按下按鍵表示通過，否則為不通過;兩個或者兩個以上的評委按下按鍵，才表明選手晉級成功，否則選手晉級失敗。熱門綜藝節(jié)目吸引學(xué)生注意力，產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣， 引起共鳴：探討如何設(shè)計三人表決器？在探討過程中，分組合作，先分析具體任務(wù)，如：電路圖設(shè)計、元器件布局、電路圖仿真、萬能板實物焊接、作品排版美觀等，整個項目涉及科學(xué)認(rèn)識、數(shù)學(xué)計算、電子設(shè)計、計算機(jī)仿真、作品藝術(shù)美觀等學(xué)科知識融合。

2.2 設(shè)計仿真，核算成本

此項目主要從電子科學(xué)方面介紹知識在生活中的應(yīng)用，電路圖設(shè)計是關(guān)鍵。教師先講解三人表決器設(shè)計任務(wù)要求：假設(shè)“跑酷”綜藝節(jié)目三名評委分別為表決器輸入量A、B、C，輸出量用“Y”表示， 表決結(jié)果“晉級成功”為數(shù)字“1”，“晉級失敗”為數(shù)字“0”，緊接著播放微課，演示三人表決器電路設(shè)計過程。學(xué)生觀看微課，根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求列真值表、寫出邏輯代數(shù)式并利用公式進(jìn)行化簡。根據(jù)化簡結(jié)果Y=AC+AB，可以選用多種類型門電路進(jìn)行設(shè)計。教師組織學(xué)生分組討論 “繪制三人表決器電路可以使用哪些芯片？”，鼓勵學(xué)生互動交流，營造開放的學(xué)習(xí)氛圍。

經(jīng)過分組探討，利用數(shù)學(xué)知識核算項目所需的芯片和元器件成本，綜合比較發(fā)現(xiàn)最省材料的方式是選擇兩個四二輸入與非門，而且與非門實用性好，結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定。接著利用計算機(jī)仿真軟件Multisim繪制電路原理圖，繪制過程應(yīng)遵循元器件布局合理、簡潔布線、節(jié)省空間等原則。電路圖設(shè)計完成后要進(jìn)行仿真檢測，成功后再進(jìn)行元器件安裝、焊接，制作實物。利用計算機(jī)仿真軟件Multisim輔助教學(xué)不僅提高教學(xué)效率、豐富課堂理論知識，而且有利于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力。

2.3 電路裝配，藝術(shù)美觀

電子科學(xué)的基礎(chǔ)是電路，焊接技術(shù)是學(xué)習(xí)電子電路必備的技能。而技術(shù)的靈活應(yīng)用則是檢驗STEAM教育實踐能力的重要方式。制作三人表決器實物之前，教師需重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)焊接安全知識，現(xiàn)場演示焊接技術(shù)及使用技巧，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會辨識各個電子元器件。焊接過程中學(xué)生先選好開關(guān)按鈕、電阻、四二輸入與非門集成芯片、發(fā)光二極管、導(dǎo)線等材料，從工程技術(shù)操作以及藝術(shù)美觀角度進(jìn)行元器件安裝布線，表決器實物外觀上學(xué)生可以自由發(fā)揮，完成電路板焊接。電路制作完成后要進(jìn)行測試，看是否能實現(xiàn)表決功能，電路板出現(xiàn)虛焊、漏焊等不當(dāng)操作都會導(dǎo)致焊接不成功，因此教師需要耐心指導(dǎo)學(xué)生，發(fā)現(xiàn)故障及時排除。

2.4 總結(jié)評價，拓展延伸

此項目以“綜藝節(jié)目評選”情境導(dǎo)入，通過工程項目設(shè)計以及實物制作，讓學(xué)生學(xué)會數(shù)字電路在生活中的應(yīng)用。教師在課堂教學(xué)中可以穿插點(diǎn)評指導(dǎo)優(yōu)秀作品，引導(dǎo)學(xué)生規(guī)范設(shè)計電路，解答學(xué)生感興趣問題，給予學(xué)生關(guān)于行業(yè)素養(yǎng)的正面能量教育，實現(xiàn)多元評價。課后拓展延伸設(shè)計多人表決或?qū)ΜF(xiàn)有電路改進(jìn)創(chuàng)新，提升學(xué)生的知識應(yīng)用能力。

三人表決器項目難度不高，但是整個項目融合了STEAM教育中不同領(lǐng)域知識。從電路設(shè)計到實物制作，學(xué)生自主發(fā)揮設(shè)計方案，成為項目的參與者和主導(dǎo)者。STEAM教育理念與課堂教學(xué)的相結(jié)合，不僅提高教學(xué)質(zhì)量，而且大大提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

3 STEAM創(chuàng)新實踐課程實施保障

學(xué)校實訓(xùn)設(shè)施、師資力量是STEAM創(chuàng)新實踐課程實施的重要支持與必要保障。硬件方面我校配備機(jī)器人、物聯(lián)網(wǎng)、電子、電工、人工智能等實訓(xùn)室，便于STEAM創(chuàng)新實踐課程校內(nèi)環(huán)境開展;軟件方面根據(jù)創(chuàng)新課程實際教學(xué)需求與現(xiàn)狀，安裝上課所需軟件，構(gòu)建云課程，引入網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，教師能夠?qū)崟r了解學(xué)生學(xué)習(xí)動向與進(jìn)度，以便隨時調(diào)整和優(yōu)化授課內(nèi)容，推進(jìn)課堂授課活動的開展。師資力量方面，越來越多的骨干教師愿意參與到STEAM教育授課團(tuán)隊，這些骨干教師大多是具有跨學(xué)科素養(yǎng)和不同學(xué)科背景的專職教師，有了教師的參與、期望，非常有利于創(chuàng)新實踐課程的順利開展[6]。

4 結(jié)束語

STEAM是基于整合設(shè)計的教育理念，以項目或者學(xué)習(xí)活動為載體的模式融入教學(xué)設(shè)計中，教師可以使用多樣化的現(xiàn)實情境為學(xué)生設(shè)計學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生通過個人實踐及團(tuán)結(jié)協(xié)作來解決問題。通過研究計算機(jī)應(yīng)用專業(yè)創(chuàng)新實踐課程結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)本專業(yè)跨科目融合與創(chuàng)新，提升學(xué)生創(chuàng)新邏輯思維和解決現(xiàn)實問題的能力。希望越來越多的教師、學(xué)者參與STEAM教育理念創(chuàng)新實踐課程科普和交流工作中，提升學(xué)生綜合學(xué)習(xí)能力，增加就業(yè)機(jī)會。

參考文獻(xiàn)：

[1] 底利娟.STEAM理念在中職計算機(jī)專業(yè)教學(xué)中的實踐探究[J].教育教學(xué)論壇，2020（27）：349-350.

[2] 擺玉龍，孫洪陽，賈金元.STEAM教育理念下的電子科學(xué)項目教學(xué)研究[J].教育文化論壇，2018，10（5）：68-73，81.

[3] 唐紅.STEAM理念下的綜合實踐活動科設(shè)計探究[J].文理導(dǎo)航，2020，6（376）：78-80.

[4] 姚昇華， 劉煉. 基于STEAM教育理念的創(chuàng)新課程實踐研究[J]. 現(xiàn)代教學(xué)，2019（7）：6-7.

[5] 苗勝. STEAM理念下中職創(chuàng)客教育Arduino課程的探索與實踐[J].信息記錄材料，2017，3（3）：130-132.

[6] 趙慧臣，唐優(yōu)鎮(zhèn)，姜晨. STEM教育理念下中小學(xué)綜合實踐活動課程的實施路徑[J].數(shù)字教育，2018，12（6）：51-56.

【通聯(lián)編輯：王力】