融入STEAM教育理念的电子技能校本教学实践研究

闫红英

[摘           要]  随着新课程改革的不断深入，职业教育的培养目标由培养应用型人才转变为培养适应高速发展的现代社会应具有的综合职业能力的创新型人才，所以开展培养学生自主探究和创新思维的技能实践教学刻不容缓。鉴于南京新港中等专业学校在转型升级后电子技术应用专业有综高班、3+3班、普通中专班三种不同层次的学生，面临江苏省学业水平专业技能测试的同时也承担着培养复合型创新人才的使命，所以寻找一种全新的教学模式开展技能教学校本化实践研究迫在眉睫，在这种情况下，STEAM教育理念无疑是最好的选择，当项目化学习融合了STEAM 教育理念后，学生的核心素养得到了切实提高，同时也达到了翻转课堂教学的效果。

[关    键   词]  STEAM教育理念;校本教学;实践研究

[中图分类号]  G712                 [文献标志码]  A              [文章编号]  2096-0603（2020）29-0194-02

随着课程改革的不断深入，职业教育的培养目标已由培养应用型人才转变为培养适应高速发展的现代社会应具有的综合职业能力的创新型人才，所以开展培养学生自主探究和创新思维的技能实践教学刻不容缓。鉴于我校在转型升级后电子技术应用专业有综高班、3+3班、普通中专班三种不同层次的学生，面临着江苏省学业水平专业技能考试的同时也承担着培养复合型创新人才的使命，所以寻找一种全新的教学模式去开展技能教学校本化实践研究迫在眉睫，在这种情况下，STEAM教育理念无疑是最好的选择，当项目化学习融合了STEAM教育理念后，学生的核心素养得到了切实的提高，同时也达到了翻转课堂教学的效果。

STEAM教育理念起源于美国，是把Science（科学）、Technology（技术）、Engineering（工程）、Art（艺术）、Mathematics（数学）整合在项目学习中打破学科领域边界，并把多学科内容交叉融合形成有机整体，注重过程实践，具有趣味性、体验性、协作性、设计性、艺术性、技术性，引导学生在真实情境中，根据科学的概念和原理，借助数学的方法建模与分析，选择相应的技术手段，通过工程的途径，创造出具有实效和美感的作品。此教学理念强调知识与能力并重，注重知识的跨学科迁移，有助于学生学会设计、学会操作，充分实现做中学，对培养学生的综合职业能力和职业素养具有举足轻重的作用。

现在就以我校《电子技能》校本教材中组合逻辑门电路的设计项目三人表决器为例，阐述一下项目化学习融合了STEAM教育理念的具体校本化教学的实践研究案例。

一、激趣导学

展示评委在某项比赛中举手进行表决的图片，引发学生思考，如何应用所学的组合逻辑门电路相关知识设计一个实用的表决电路？然后抛出具体任务：某举重比赛需要一个主裁判和两个副裁判，必须在主裁判同意且副裁判之中有一个同意的情况下，表决的结果才算通过。设计一个组合逻辑门电路实现此项功能。此项目可以使学生在动手实践中应用所学知识解决生活中的问题，提供了真实的教学情境，进而可激发学生的学习兴趣。整个项目采用小组合作形式，教师进行引导，学生在合作学习中体验了分析—设计—核算—制作—评价—拓展的过程。

二、分析任务

此项目既有明确的任务又有模糊的任务，明确的任务是以小组为单位完成三人表决器的电路图设计、装配图设计、万能板实物作品及工作过程记录。模糊的任务体现在制作过程中所需的元器件种类和个数及装配图电路的元器件布局均不限，学生可自行选择材料和设计布局，团队成员之间合理分配任务，最终电路图、装配图和万能板实物作品每人都要上交。

三、构思设计

设计构思电路是本项目的关键所在，这里面包含电路图设计和装配图的设计。

（一）三人表决器电路图的设计与构思

老师在课堂上对组合逻辑门电路的设计方法进行理论讲解后再抛出此项目，从科学的角度直接体现了电子知识在生活中的运用，引导学生推导出带有主裁判的三人表决器的逻辑函数式Y=AB+AC（A代表主裁判，B、C分别代表副裁判），组织学生利用头脑风暴就此逻辑函数式如何变形进而转化为哪种逻辑电路图来实现此电路功能展开讨论，讨论之初学生的想法五花八门，因为原逻辑函数式可以变形为多种形式，进而就有配套的多种电路。有的同学说可用两个与门、一个或门电路;有的同学说用一个与门、一个或门电路;有的同学说化成与非——与非式，只需一个四二输入与非门集成电路就可以实现上述功能电路的核心设计。综合比较下来，从数学角度出发经济实用考虑电路设计发现最省材料的是用一个四二输入与非门集成电路就可以完成电路的核心设计，与非门电路在日常生活中也最为经济实用。接下来引导学生查找四二输入与非门的资料，有TTL和MOS两种类型，常见的有74LS00和CD4011两种型号，不同管型与非门的相关参数、引脚功能也不同，此处引导学生掌握集成块的凹口朝向和电源电压范围使用注意事项后，不过多进行限制，任由学生自行选择自己所需的元器件。之后學生从技术的角度利用绘图软件PROTEL DXP进行电路图的绘制，并利用仿真软件完成电路的模拟测试，看自己所画的电路能否实现既定的功能。

（二）三人表决器装配图的设计与构思

本次项目使用万能板制作电路，经过上一轮的构思和设计可知所用的元器件包含电阻、发光二极管、四二输入与非门集成块、轻触按钮开关、跳线等材料，从艺术性的角度来进行电路装配图的设计，使元器件的布局美观合理，疏密得当。小组成员对设计的装配草图进行评比，挑选出设计得最为美观合理的作为本组的参照范本，在符合科学性、艺术性的前提下鼓励具有个性化的装配图。

在电路图和装配图的设计过程中，学生能在亲身实践中实现从理解单纯知识点转变为掌握解决实际问题的方法，并兴致盎然地沉浸其中，从而在设计过程中提高学生的科学素养、创新思维和艺术素养。

四、成本核算

此環节中因每组设计的方案略有不同，所以引导学生从数学的角度遵循经济实用的原则对照装配图计算一下看共需要多少元器件，列出元器件清单表格，包括元器件的型号和位号，并核算出总计的成本大概多少钱，让学生学会把所学的数学知识应用到实际问题中。

五、实践制作

此环节中学生以自己的电路装配图为抓手进行电路制作。学生自主选择所需的元器件，先用万用表检测元器件的好坏，然后从艺术性、工程性、技术性的角度出发制作万能板，学会识别、选择、合理运用元器件材料，遵循安装工艺使元器件整体布局的合理均衡、疏密得当、端正整齐，遵循焊接工艺使焊点光亮且饱满，同时具备一定的机械强度。整个操作过程中利用镊子或鸭嘴钳进行元器件的弯角和成型，连接的跳线必须横平竖直、无交叉、无跨桥。

在三人表决器万能板实物作品制作过程也出现了一些小插曲，如个别同学没有注意集成电路缺口方向和引脚排列、电路中存在短路或断路故障。他们通过小组合作不断探索解决生成性问题，直到顺利完成整个项目的实施。教师及时解决学生实践动手操作过程中的疑问，指引学生安全使用相关工具，高质量地完成项目制作。实物作品做好后进行了静态测试和通电测试，绝大多数学生都能一次性成功，个别学生面对故障能够在组内成员的帮助下和老师的引导下排除故障。

六、交流评价

三人表决器万能板实物作品制作成功后先是按照评价表进行自评，之后是组评，从设计思路、制作过程、小组的分工情况等几个方面进行展示交流。最后再进行师评，教师从开发学生潜在的创新能力角度出发对各组作品提出改良建议。评价过程强调多元评价主体、面向学习过程的评价。此项目经过老师和同学的合作课上制作成功率高达100%，自行设计环节和实践制作环节极大地调动了学生学习的主动性、学习兴趣及创新思维。

七、拓展延伸

此项目让学生认识到数字电路在实际生活中有广泛的应用，进而可以拓展延伸此项目，在三人表决器的基础上设计多人表决器，开拓学生的思维，同时引导学生从自己的兴趣出发上网查找资料，完成一篇数字电路在实际生活中应用的调查报告。

本次教学过程中，选择了生活中的实际问题进行项目制作，在解决问题的过程中引导学生综合运用多个学科的知识，通过工程实践实现情境性问题的解决，在真实情境中真学真做。此项目难度不大却融合了STEAM教育理念中的科学、技术、工程、艺术、数学五个要素，学生参与性强，可操作性强，三人表决器的电路图和装配图的设计是本次工作过程的关键环节，之后通过学生的动手实践将设计构思转化为实物作品，从而提升自己的综合职业能力，有利于学生核心素养的发展。此项目发散性较强，在万能板电路布局上设计方案呈现多样化，有利于激发学生的自主探究和创新思维。以往职业教育所具备的功能更多的是“应用与传承”，但在STEAM教育理念下，“设计与创新”毫无疑问成为职业教育的主旋律。通过运用STEAM教育理念能将学科知识与已有生活经验有效整合，让学生体验分析—设计—核算—探究—实践—完善—拓展的过程，激发学生的创新意识和创造兴趣，使学生在项目学习过程中有真实、成功的体验。

作为职业学校的老师，只要我们能够给学生提供解决真实问题的课堂情境，将STEAM教育理念应用到日常教学之中，就能打破学科界限，将不同学科的知识围绕职业能力形成新的系统，让学生在动手构建的过程中习得知识，从跨学科、跨领域的角度培养学生的创新思维和综合职业能力进而达到翻转课堂教学的效果。

参考文献：

[1]李琦，鞠海鸥.论STEAM教育对中职学生的影响及实施基础[J].创新创业理论研究与实践，2019（8）.

[2]丁然，曹晔.基于STEAM教育理念的中职课程改革思路探析[J].职教通讯，2018（16）.

[3]李祖亮，李洪圳.中职STEAM教育探索研究[J].科技创新导报，2018（1）.

编辑 武生智