广州市中职学校实施STEM课程的实践探索

骆康演 刘吉良

“STEM教育”近年来在国内外教育界是一个很“火”的名词。STEM教育是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）四门学科英文首字母的缩写，它强调学科之间的关联、知识之间的整合，学生在“做中学，学中做”，形成解决问题的能力和创新能力。

北京、上海、广东、江浙等经济发达地区的中小学校纷纷尝试将STEM教育理念融入日常教学中，并作为学校推进素质教育的重要措施之一。中职与普通高中同属一个学段，但是却具有其特殊性，中等职业教育能否将STEM教育作为其中一种可借鉴的先进理念，利用STEM活动或课程的实施，促进职业教育的改革创新呢？这需要经过实践的检验。

对广州市中职学校STEM教育实施和发展进行探索研究，目的首先是了解广州市中职学校STEM教育发展的现状，借助先进的教育理论和经验，跨专业融合学科知识、整合课程资源，使中职生在STEM活动当中感受到科学、技术、工程、数学融合产生的奇妙乐趣，激发学习动力，提高学习兴趣，促进综合素质的提高;第二，根据广州地区的经济、教育等基础情况，在中职学校初步构建具有广州特色的STEM教育课程，丰富STEM教育资源，创造浓厚的学习氛围;第三，在实践中总结和深化中职学校STEM教育的理论和实践经验，丰富中职STEM教育的内涵，使“大国工匠”精神落到实处;第四，在STEM教育活动中，通过培训和实践，加强STEM师资队伍的建设，培养出更多高素质的教学人才，进而推动中职教育改革。

中职STEM教育的研究起步不久，涉及的问题比较多，如STEM教育课程的开发、评价体系的构建、师资队伍的建设等，都处在一个初步探索的阶段。在此，我们首先对广州市中职学校STEM教育发展的现状进行调查，然后通过活动实施来检验实践的效果，进而提出建议以供参考。

一、广州市中等职业学校STEM教育调查

本次进行的调查针对广州地区的中职学校展开，共300余师生参与，涉及5所中职学校。主要调查STEM教育理念作为一种新的理念在中职学校推行，是否有相关政策支持？是否受到中等职业学校师生的期待和认可？STEM课程或活动在中等职业学校中是如何开展的？中职学生当前的基础能力如何？教师又是如何看待STEM课程教学的？笔者团队通过课程活动实施、问卷调查、访谈等方式，对中等职业学校实施STEM课程教学进行初步探索。

1.政策对中职STEM教育的支持

教育部制定的《关于全面推进素质教育，深化中等职业教育教学改革的意见》要求中等职业教育要全面贯彻党的教育方针，转变教育思想，树立以全面素质为基础、以能力为本位的观念，培养与社会主义现代化建设要求相适应、德智体美等全面发展，具有综合职业能力，在生产、服务、技术和管理第一线工作的高素质劳动者和中、初级专门人才。STEM教育具有融合学科、注重动手能力、培养人才综合能力的特点，正好与政策的要求相符。因此，STEM教育作为中等职业教育借鉴的先进理念，在中职教育中实施，在综合性的学习活动中发展学生的创新思维，促进课程融合，提高学生的实践创新能力，是中职教育发展的必然趋势。

2.中职生的学情与STEM教育的适应度

中职生年龄段大约处在15～19岁，是完成小学、初中学业，经过中考的筛选，因学业成绩未达到高中录取分数，被分流出来的部分学生。他们普遍学业成绩较低，学习基础较差，但是却喜欢尝试新事物，对世界充满好奇，有强烈的求知欲，喜欢动手操作，希望能够在探索中习得知识，这与STEM教育的特点是相符的。中职学校STEM教育具有跨学科、实践性、情境性、协作性、设计性等特点，注重将学生的生活经验与学科知识相融合，通过参与情景化的活动，通过解决实际问题，培养动手能力和创新能力，同时提高学生的学习兴趣。因为中职学生的特点与STEM教育的特点不谋而合，因此可以尝试将STEM教育课程作为中职的课程。

但从笔者团队所做的问卷调查结果来看，80%以上的中职生从未听过STEM教育，同时也不清楚哪些活动或课程属于STEM教育的范畴。可以得知STEM教育在中职学校推行目前是不理想的。

3.教师对STEM教育的接受度

在针对教师的调查问卷和访谈当中，可以得知教师对STEM教育的接受度较高。大部分教师在此之前都听说过STEM教育，超过半数的教师表示对STEM感兴趣，赞同STEM的教育理念，认为应当推广STEM教育。

当问到“如果让您开展STEM教育，您认为最大的困难在哪里？”排在首位的是“缺少软硬件支持”（62.96%），其次是“缺少政策支持和经费保障”（51.85%），另外，缺乏课程样例、备课压力大也是教师实施STEM教育存在的困难，是亟须解决的问题。

综上所述，教师对推行STEM教育持欢迎的态度，但是推行的过程中存在着不少困难亟须解决。

二、教学活动实施案例

通过以上的调查分析，我们尝试在中职生中开展STEM相关课程活动来检验可行性，检验实施效果。智能机器人教育是STEM教育常用的一个教育载体。机器人教育是指通过组装、搭建和运行机器人来激发学生的学习兴趣和培养学生的综合能力的教育。该技术结合了许多先进技术，如机械原理、电子传感器、计算机硬件和软件以及人工智能。我们以智能机器人课程为载体，以STEM教育理念作支撑，以基础课程“智能小车”作为案例进行课程活动实施。实施课程是基于途道机器人产品“机器人大师积木套件”开发的，采用内置三种控制模式的多功能主控、扩展电机和TDprogram图形化编程软件，另外随着升阶还可能运用到途道机器人红外距离传感器、外置陀螺仪等。实验套件结合学生具体人数进行组合分配，一般3～5人分配一套“机器人大师积木套件”为宜。

首先，通过介绍使学生初識TDprogram图形化编程页面，掌握基本的操作。接着学习当小绿旗被点击、运动模块、等待、电机停止、灯光模块、音效等脚本。然后综合应用所学脚本分小组完成编程项目。

每个项目由易到难、由浅入深，循序渐进，符合学生的学习规律。本过程主要锻炼学生的动手实践能力，教师应设计科学、规范的操作流程，以确保学生养成良好的操作习惯。

在学生掌握了这些任务后，继续进行巩固和拓展。巩固与拓展采取问答形式，如：

问题1：小途给小车编了如图（图省略）的程序但是并没有亮起灯光，这是怎么回事呢？

问题2：小途给小车编写了如图（图省略）的程序，但是小车很快就停下来了，为什么？

问答环节当中，教师要一步步启发学生，将学生引入情境，通过对问题的分析，拟定解决问题的最佳方案，不断对方案进行对比和改进，使学生发散思维，培养解决问题的能力。

接下来根据上一环节的讨论结果，各小组继续合作，把项目进行完善，进行作品展示，学生之间互评，评选出最佳的产品。

最后环节是教师进行总结评价，对学生活动的过程和作品进行点评。教师在评价环节需要注意的是对学生的小组活动和个人表现都要做正面的评价，挖掘学生的闪光点进行鼓励，维护学生的自信心，培养学生的兴趣。其次要对本次活动所涉及的知识进行系统化归纳并拓展，指出学生在活动当中存在的问题并指明正确的方向。

三、实施效果

活动实施过程中，学生在教师的指导下分小组进行协作，运用所学知识，联系生活实际，在学习了相关知识的基础上，通过教师引导下的思考，结合自我思考对项目进行构思、设计、修正和完善。学生在操作中既能激发兴趣，又能锻炼动手能力和团队精神。课后，通过与学生进行访谈，得出以下结论。

1.以智能机器人为载体的STEM教育活动案例的設计是合理的

我们采用的教具拼装简单、快捷，TDprogram图形化编程软件容易上手，适合中职生使用，适合活动的开展。在案例活动设计中，我们严格遵循STEM 理念并遵循建构主义学习理论、多元智能理论、系统学习理论等教育学基本理论，根据学生作品和与学生课后访谈的回答来看，此次案例设计十分受学生的欢迎，是比较合理的。

2.以智能机器人为载体的STEM教育活动案例的实施过程是成功的

在此次活动过程中，每个学生都洋溢着笑容，教学活动进行得有条不紊，环环相扣。活动结束后多位学生主动与教师进行交流，纷纷表示原来上课也可以这么有趣，希望在以后的学习当中能给他们更多自主创作的时间。学生都表示基于STEM理念进行知识的学习充满着乐趣，想要更多学习与探索的机会。

3.以智能机器人为载体的STEM教育活动案例加强了学生自主思考的能力

有的学生完成了活动要求实施的项目任务后，自由发挥，自主开发了更多有趣的玩法，并形成了你追我赶的竞争氛围。由此可见，STEM理念在加强学生动脑思考的同时，还提高了学生自主学习的能力。

四、未来努力的方向

1.开发更多的STEM课程

开展STEM教育，课程必不可少。在中职学校开展STEM教育，不需要对接学科，因为是多学科融合，而且学生也没有升学的压力。

在设计STEM课程时，一要选好载体，选择学生感兴趣的活动和器材进行教学，除了机器人课程外，还可以开发更多其他有趣的课程。问卷调查当中问到学校开展STEM的具体课程，学生期望能够参加设计航天器、建造防震建筑、设计净水系统和设计云霄飞车等活动，可以将这些活动设计为STEM课程。

二要尽可能降低学习难度，增加实践和操作的比重，使学习内容符合中等职业学校学生的知识基础和认知规律。

2.将STEM教育理念融入各学科教育当中

中职生是分专业学习的，一些专业的各学科是相互融通的，比如，电商专业的网店运营离不开网络营销、数据分析、图像处理等课程;而且专业与专业之间也是相互连通的，比如，计算机类课程是电子商务专业、机电专业、人工智能专业的基础。我们可通过对各学科的全面理解，跨专业跨学科，找出契合STEM教育的知识点，基于真实的情境融合学科并进行拓展。通过中职STEM教育的教学过程，使学生不但能掌握预期的专业知识，还能快速提升职业岗位综合素质，以适应新时代对职业人才各方面素质和能力的要求。

3.培养更多有兴趣且有能力的STEM教学人员

一方面，高校可以加快STEM教育专业的建设，培养更多的STEM教育专业人员;另一方面，各中职学校也可以加大对STEM教育理念的宣传，使教师进一步认识到STEM教育的必要性和重要性，培训现有的教师，使其成为积极推行STEM教育的实践工作者，让教师教中学，教学相长。

4.加强教学设施的建设

“巧妇难为无米之炊”，STEM教育的实施需要教学设施的支撑。各级教育部门应当加大对教学设施的投入，购置必要的教学设备和耗材，支持STEM教育的实施，助推STEM教育再上新台阶。

[基金项目：广州市教育科学规划（Guangzhou education scientific research project）2019 年度课题“以智能机器人为载体的中职学校STEM课程开发与实施研究”（编号：201912124）。]