中等职业学校机电专业STEAM项目化教学研究

张元通

（江苏省洪泽中等专业学校 江苏·淮安 223100）

随着现代科学技术的发展，机电类的产品实际上都是多学科融合的产物，这就要求我们培养的学生具有一定的跨学科知识整合的能力。目前中职机电专业当前以分学科教学的模式为主，学生所受的多学科综合运用能力训练不足。本文尝试从基于建构主义的角度构建中职机电专业 STEAM 项目化教学模式，提高学生学习兴趣，培养学生的跨学科综合应用能力。

1 相关概念及背景

建构主义（Constructivism）是由瑞士著名儿童心理学家、认知心理学家皮亚杰（Jean piaget）提出，并在美国心理教育学家杰罗姆·布鲁纳（Jerome Seymour Bruner）等学者的认知结构理论的基础上逐步发展起来。建构主义认为，学生的学习不应是一个被动接受知识的过程，在教学过程中，学生是教学行为的主体，教师是作用是引导、启发和帮助。学生在原有的知识体系基础上，利用教学过程中提供的各种资源，充分发挥学习者自己的主观能动性，通过理解、吸收、升华、扩展自己的知识结构。通过设置的各种教学情境，以学习者为中心，借助协作学习和师生的互动交流，学习者将原有的知识体系进行重组，以构建的方式获得知识、经验和能力的提升。

项目化教学是师生通过一个具体的项目来实施教学活动的教学方式，这是以学生为中心的教学方式，教学中教师起主导作用，学生是教学活动的主体。中职机电专业项目化教学时，在教师的引导下，学生通过小组协作共同完成一个项目的学习。首先学习小组分析讨论项目要完成的任务，然后借助于网络和课程教学平台完成信息的搜集分析，进行方案的设计和实施，最后完成学习评价。在整个学习过程中，它强调学生学习的主动性，充分调动学生的创造性，有利于课堂教学效果的提高和学生自主学习能力和创新能力的培养。

STEAM是由科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Arts）和数学（Mathematics）的首字母构成。在现代社会强调科技创新背景下，在中职机电专业引入STEAM教育可以弥补传统教育所出现的跨学科整合能力训练不足的问题。真实的机电产品，是多学科应用到工业产品的结果。比如无人机，就应用了机械设计、电子、材料、数学、美学设计、制造技术等学科知识。与当前中职机电专业分科教学相比，STEAM教育可以突破各学科独立性，通过项目化教学将各学科零散的知识点有机地整合起来，从而增强各学科之间的联系，培养学生面向真实工作场景的应变能力。就中职机电专业分科教学造成学生多学科综合应用能力不足的问题，开展STEAM教学有助于提高学生学习兴趣，促进中职机电专业课程教学改革，给专业教学改革提供新的视角。中职机电专业的STEAM教学内容为理实一体化教学，有助于提高学生的综合素质，为学生以后的创业、职业规划、职业发展及终身学习打下基础，从而培养面向未来需要的具有STEAM素养的人才。

2 开展中职机电专业STEAM教学的实施路径

2.1 中职机电专业STEAM教学内容的开发

面向中职机电专业的STEAM教育，在教学内容的选取和开发上目前还处于探索阶段。中职机电专业大部分学生的入学基础较差，在STEAM内容的选择和开发上既要考虑来源于实际机电产品，又要对实际的机电产品根据学生的实际学习基础作适当的简化。例如在《太阳能小车》这一STEAM教学内容的开发时，实际的太阳能汽车结构上是相当复杂的，通过研究其功能及外观，将其简化一可供教学的模型。在《太阳能小车》的STEAM教学内容设计上，将S（科学）涉及的内容设计成问题驱动式，让学生通过小组合作查询相关的动画、视频、微课等资源，探寻其科学原理。T（技术）这里主要是对小车的外形及相关尺寸的合理组合进行设计，这是一个开放式的任务，没有标准答案，学生已具有一定的制图基础，通过小组合作探讨可设计出各种各样的外形及尺寸，从而高学生的学习兴趣，培养创新能力。E（工程）这里是对小车部分零部件的材料进行讨论后选取，利用学校的3D打印设备和车床、铣床、焊机等制造设备将其加工出来，这个过程可以增加学生的实际动手技能，提升中职机电专业学生的岗位适应能力，从而与企业的人才需求相衔接。A（艺术）本项目是指对小车的外形进行符合社会审美需求的艺术设计，随着应用场合的不同，外形设计的内涵展示形式也不同；这里的应用场景可假设为儿童益智玩具，引导学生设计各种动物卡通形状的小车外形，以使模型能适应儿童亲近自然的心理特点。M（数学）指本项目对小车尺寸进行设计时，应用相关的数学知识解决尺寸计算问题，比如已知三角形的两边长及夹角求第三边长，就要用到余弦定理，将数学知识融入到项目教学中，可以让学生学以致用，将数学和生活紧密相联。

2.2 基于建构主义的中职机电专业STEAM教学实施

基于建构主义的视野，对项目化的中职机电专业STEAM教育内容，要求教学时能围绕学生的跨学科综合应用能力提高为中心，进行教学过程的实施。学生完成一个具体STEAM项目的过程，也是主动建构知识和提高技能的过程。在构建知识的过程中，学生将学习任务内化为强烈的学习意愿和主动探索的行动，通过小组协作探讨和教师的帮助，解决学习上遇到的问题。例如在《小型无人机》的教学时，学生接到的学习任务是设计制造出一个小型无人机的模型。学生通过观看无人机应用场景的视频，激发学习兴趣。通过设置无人机为什么能飞行的问题，让学生借助学习平台和网络探寻空气动力学的科学原理，从而建构自己的科学知识体系。对机体和螺旋桨的外形进行设计时，学生凭借所学的机械制图、机械基础和数学知识，同时结合美学设计的有关原理进行相应的外形设计，这是一个创造型的学习任务，需要学生主动去构建创新能力的形成，在这个学习过程中，学生需要对已有的知识体系进行重新组合，同时也要发挥主观能动性，从而形成知识和能力的建构。在制造小型无人机零部件这个学习环节，学生通过应用各种设备制造零部件，将知识的学习转化为技能的提升，这是学生技能主动构建的过程，让学生“要我学”转变为“我要学”。学生通对小型无人机零部件的组装、调试操作小型无人机，体验学习的成果，感受学习的快乐。

在进行中职机电专业STEAM教学时，教师的主要作用是引导、激发学生的学习热情，学生始终是教学的主体，在学生遇到学习困难时教师可以提供帮助而不是进行知识的灌输，从而帮助学生在完成项目化教学任务的过程中，构建自己的知识体系和提高综合能力。

3 中职机电专业STEAM教学的效果评价

3.1 基于全过程的学生学习评价

项目化的中职机电专业 STEAM 学习任务的完成是一个开放式的体验过程，学生在小组协作、分组竞赛的体验式学习情境中，学生的知识得以增长、技能得以提升。与传统的学科学习评价不同，中职机电专业STEAM学习评价时，注重学生学习全过程的参与程度及创造能力的构建。例如在《太阳能小车》的学习效果评价时，太阳能小车的外形设计是一个没有标准答案的创新问题，在儿童玩具这个应用背景下，只要是符合儿童心理特点的外形设计都是值得肯定和鼓励的。在太阳能小车背后的科学原理学习时，只要学生积极参与相关的知识的搜集及原理的讨论，应及时给予积极的评价。每个学生个体的知识和生活经验背不一样，因而学生构建知识的过程应是形式多样的。在学习评价指标的导向下，我们将看到的是学习任务完成形式的百花齐放，而不是整齐划一。

3.2 竞赛式氛围的营造在学生学习评价中的作用

通过学生的个体自评、小组组内互评、组间互评及教师的评价，实现对学生学习效果的评价。通过引入竞赛小组，让各小组相互评价其它小组作品的优点，以进行相互学习；同时让各小组指出其它小组作品的缺点，以利于提高，因而这是一个相互帮助相互提高的过程。通进竞赛机制，营造学习上你追我赶的良好氛围，以利于学生学习能力的不断提升，竞赛式氛围的营造对于学生学习的评价更符合中职机电专业学生STEAM学习的实际情况。