基于STEAM模式的工业机器人专业课程改革研究与实践*

余 江

(滁州技师学院 安徽滁州 239000)

基于STEAM模式的教学，其最大特点就是将科学、技术、工程、数学和人文艺术领域的内容整合到一起，实现了跨学科教学。作为一种现代化教学手段，其培养了学生独立解决问题的能力及其他方面的能力，是一种非常好的教学模式。在工业机器人专业课程教学中运用STEAM模式，可以提高学生学习的积极性与创造性，使学生得到长足有效的发展。

一、STEAM模式教学中的工业机器人专业课程的特点

经济和教育的发展日益多元化，大家渐渐意识到了人为分科的局限性，所以STEAM教育正在以全球性教育的姿态，逐渐走进各国教育者的视野。它这种以打破学科之间界限，重视体验性、真实性，强调创新性，面向所有学生提升综合能力的教学理念将被更多的人认可。STEAM模式教学重点在于跨学科综合培养学生的技能，希望达到将学生培养为具有全面综合能力的复合型人才的目标。

采用STEAM模式的教学对促进互联网教育的变革有着深远的意义，STEAM模式教学也可以促进教学质量提升。在STEAM教学模式下，教学手段和教学内容都会有所改变，学生可以快速进入学习状态，充分掌握并理解相关专业知识，起到事半功倍的效果，这也为我国技术人才的培养奠定了基础。

在基于STEAM模式的工业机器人专业课程教学中，可以将STEAM模式理解为“互联网+”的深入版，其借助高科技手段，如仿真、VR等，通过信息化平台、资源库，线上线下一起学习，辅助学生对于跨学科知识的理解，激发学生的学习积极性，帮助学生树立正确的人生观以及创新意识，提高学生的情操，让学生成为全面发展、具有较高素质的人才。

在实际教学中，教师要根据学生对基本知识的掌握情况和其他因素，合理地构建工业机器人专业课程基于STEAM模式的教学内容，体现出教师真正的教学应用水平。

一方面，教师要利用课前的实时分析、课中的活动内容和管理手段及课后的教学评价等多方面的内容，综合分析与设计课程内容的细节，优化教学过程，从而更好地完成教学计划，提高STEAM模式教学的流畅性、科学性与合理性。另一方面，在教学中，按照课前预习、课上及时学习与课后巩固测验提升教学设计的效果。利用线上教学平台中的学生自评、生生互评、教师评价来提升教学效果。

在推广STEAM教育模式上国家是给予充分支持的，最近几年开展的职业教育信息化教学大赛，为实施STEAM教育模式打下了良好的基础。

二、STEAM模式下的教学设计中的各项工作分析

(一)教学资源的优化与教学团队的整合

首先，教学资源的合理运用能够有效提升教学效果，在教学资源使用最大化、教学效果达优化的前提中，工业机器人专业课程的教材要选择符合国家“十三五”规划的省级高等学校的重点教材。相关教材是国家职业教育中工业机器人技术应用课程的配套教材，也是我国职业院校机械类课程的一体化规划教材。选择这样的优质教材是因为它的内容非常丰富，它以纸质教材和互联网课堂为一体，配备有互联网课程的网站，包括教学、实践一体化的专业的教育教学资源库，它的内容有多种形式，如微视频、动画、PPT、在线测验等。还可以根据教学的目标性质、教学的全局考虑性、教学的合理性和教学的有效性等原则，收集相关材料并整理线上的教学资源，确保基础不同的学生都可以有效进行线上学习。

其次，中职学校对于企业的调研有必要加强，将工业机器人教学团队的建设，立足于全面了解企业用工需求的基础上。最好能形成专业的团队，在团队建设的过程中，在思想上保持统一，为了共同的目标、共同的愿景，达成一致态度，相互包容，相互信任。同时要进行有效的人力资源管理，为达成既定的战略目标而努力。

最后，在建设过程中，要将STEAM元素中的一种或多种体现出来。在STEAM教育理念下结合工业机器人专业课程的教学计划，进行教学设计。目的是以学生为主体，在教师的引导下，发现问题、解决问题、发现规律、掌握概念，最终达到一个最优的教学效果。

在设计前，教师要针对STEAM教学的特点，将人才培养方案、课程标准结合在一起进行整体分析，合理展开教学工作。一般可以将课程内容分为常用的三个模块，即工业机器人基础知识、工业机器人实验和工业机器人工程虚拟仿真。教师在充分熟悉教材的基础上，结合教学目标和STEAM教学模式，利用好STEAM教育理念，提高教学效果。

(二)教学环节的设计与实施

确立适合工业机器人专业课程的STEAM教学理念，在教学环节中形成理论和实践两套体系。

理论方面，以提高教学质量为目的引导教师转型升级，通过各种学习培训，让教师形成跨学科思维。在教学过程中，以学生为主体，兼顾学生的兴趣和需求，强化创新引领，最终从单纯的课堂教学到利用各种信息化手段开展跨学科教学。

教师只有在思想上有了这样的转变，并认可这种转变，才能在授课过程中愿意去学习，去运用。同时学校还可以聘请专业的技术人员加以指导，从其他行业的转型过程中，我们已经了解，跨学科技术手段是人才必须具备的一种能力。

教学平台的建设是中职学校比较常见的一种教学投入，在STEAM教学理念下，学校对各种教学平台资源进行整合，形成跨学科综合平台，让学生更直观地看到并体验到企业处理业务的全过程，将理论与实践的距离缩短。这种教学模式比起传统的满堂灌输教学模式来说，能够更好地发挥学生的主观能动性，为学生提供多元化的途径去获取知识。

在实践方面，目前中职学校多以企业的用工需求为目标开展校企合作，达到培养人才的实用性和实效性的“双赢”目的。

在STEAM模式下，这种合作将进一步深化。学校和企业通过线下线上，将传统的知识学习和职业技术学习灵活地糅合在一起，使学生的综合职业素质和实践操作能力得到提升。再结合现阶段比较热门的“云平台技术”，在“云”上创建各类产业基地，给学生实训实习提供了非常便捷的渠道。

学习效果的反馈，可以通过“学习行为分析系统”进行跟踪分析，既便于企业和学生之间进行双向选择，又可以为学校提供学生的总结性数据分析，为下一步人才培养方案的完善与修订做好准备。网络平台上，企业将可以公开的数据、信息进行共享，学校不用担心场地、安全等问题，直接在学校的电脑终端就可以完成实训。企业可以通过大数据分析，了解到每个学生的情况，从而进行筛选。学校利用企业提供的资源，进行有针对性的培养，真正让学生学有所用，学有所成，更好地适应网络新时代的发展。

(三)线下教学

在线下课程学习中，要求学生根据所学的内容和教师要求的重点记忆部分的知识进行梳理，在学习中不断巩固深化，牢牢掌握知识点内容。教师可以通过线上平台学生的预习情况及反馈，对学生遇到的重点、难点问题在课堂中进行解答。对于学生学习中的常见问题，可以通过学生的集体讨论、头脑风暴等方式进行探究和解决。教师还要注意培养学生的合作意识，可以把课堂内容转化为项目任务，让学生以小组为单位共同探究学习内容，合作完成教师布置的任务。在课程中教师还可以布置一些有关机器人的小发明任务等，增加课堂的趣味性，提升学生的学习积极性。

在课堂中，还要根据小组对任务的探究结果和随堂测验结果对学生进行适当的评价，对优秀的成果给予积极的评价，还要对课堂成果展示中出现的问题给予解决方案和对策，让每个学生都可以高效掌握课堂学习内容。

(四)课后拓展和专业课程考核

在工业机器人专业所有课程的课后拓展学习中，教师不但要对学生布置创新作业，还要对所学的知识点内容进一步巩固。在拓展学习中，如以“创建机器人机械装置”这一课题为例，在学生掌握并完成课前和课中的教学任务和知识点后，教师可以把学生创作的富有创新性的模拟作品发布到线上教学平台，让所有的学生都进行学习观摩，还可以提供给学生具体的参数设置等，让学生参考和设计，进一步加深对知识的融合。

在工业机器人专业的所有课程中，为了保证STEAM教学模式的应用效果，培养学生自主学习的能力，在教学中要设置相关的综合考核方案，要把学生平时的课程出勤情况、在线学习情况、课程实践结果、仿真成果展览等一系列内容都包括进去。在这个过程中，学生体会到了专业现状及发展趋势，能够自主进行任务学习和研究，分析行业现状，不断反思和总结。

三、STEAM模式下的工业机器人专业课程的教学效果和教学反思

在STEAM模式下的工业机器人专业课程获得的反馈效果非常明显，教学效果也有着明显的提高，学生对其认可度也非常高。学生认为线上教学平台中的学习资源多样化，包括授课视频、微视频、微课、微动画等一些教学材料，可以让学生比较直观地了解教学内容，让学生的接受度和理解能力有所提升。在线测试的题目对学生而言也比较有挑战性。学生认为STEAM模式下的课前预习、课中讲授巩固互动交流的教学模式让他们对各科知识点的内容掌握得更加充分，印象也更深刻。在经过一段时间的混合教学，对学生学习成果进行了阶段性的测验，在测验中发现学生对教学内容掌握的程度随着教学模式的改革有了明显提升，学生的成绩也有较大的提高。

同时，STEAM模式在工业机器人专业课程中的应用，充分结合了线上教学与线下教学的优势，实现了教学目标的进一步优化，改变了传统教学模式中生搬硬套的教学习惯。线上平台的学习，信息化的教学方式增加了学生对课堂的兴趣，也激发了学生的学习热情。学生的自主学习性和积极性有了质的飞跃，教学效果和课堂教学质量也有了明显的提高。但是在具体的应用中也有一些问题需要进一步优化。例如，混合教学模式下一些教师的教学能力不强，不能有效地开展教学，教学效果不佳；部分学生的学习自主性不够，不能积极地融入混合教学模式中，这就需要教师在教学过程中多鼓励学生，增强学生的学习信心。

在开展工业机器人专业课程教学时，充分利用STEAM模式，可以促进课程更好地开展，让学生在线上线下的互动学习中，更好地对相关的技术和知识进行应用与实践，提升学生的自主学习能力和探索问题的能力。教师和教育相关从业人员要STEAM模式教学，加强教师与学生对STEAM模式教学的理解，全面体会STEAM模式教学带来的益处，不断提升工业机器人专业课程的教育教学质量，有效落实我国的素质教育。