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中等职业学校机电专业STEAM项目化教学研究

2020-01-07张元通

科教导刊 2020年9期
关键词:小车机电中职

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。

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