基于STEAM教育的中职学校机器人专业课程开发研究

2020-03-13张展荣王星宇

广东职业技术教育与研究 2020年3期

张展荣王星宇

（浙江工业大学，浙江杭州 310000）

近日，《中国机器人产业发展报告（2019）》于2019世界机器人大会上正式发布。报告指出，我国工业机器人今年市场规模预计达到57.3亿美元，市场需求潜力巨大。当然，我国工业机器人产业能否得到长远发展与加快培养机器人应用型人才的举措是紧密联系的。各地方政府结合区域内机器人产业发展现状，围绕智能制造产业链、创新链优化专业布局，基本形成与制造业产业布局相适应的工业机器人相关学科专业设置。因此，作为职业教育起点的中职学校应当在近些年兴起的工业机器人专业中，融入STEAM教育理念来开设相关课程，使工业机器人课程体系更具科学性、多元化和包容性。

1 STEAM教育与课程开发内涵解析

STEAM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Arts）与数学（Mathematics）英文首字母的缩写［1］，是一种强调多门学科融合并进的新的教育范式。STEAM教育旨在培养学生的多思维创新能力和综合性实践能力，以逐步提升学生的核心素养，积极适应企业行业的岗位人才需求。课程开发是通过对学生现实需求分析来确定课程目标，然后选择课程内容、进行课程实施，最终开展课程评价的有序性和系统性过程。职业教育课程开发的重点是对职业学习的目标、内容以及评价标准进行可行性研究［2］。时代日新月异的发展对学生的要求也会发生转变，因此学校课程也不能一成不变，科学合理的课程开发应当与时俱进。

2 机器人课程开发中融入STEAM教育理念的必要性分析

在中职学校机器人专业课程开发中，应当以STEAM教育理念为支撑，以改善学校办学效果为核心，以培养学生正当兴趣为宗旨，以协调教师专业能力提升为目标，以区域发展需求为指向，充分考虑各种动态的影响因素。

2.1 学校教育理念落后教学效果难以改善

尽管国家在不断加大职业教育改革力度，但是职业学校教育理念停滞不前的现象依旧是普遍的。我们要明确中职学校培养出来的学生绝大部分是面向企业操作岗位的，因此学生在学校里务必要锻炼出自己扎实的操作技能。然而，中职学校目前还是倾向于传统的课堂教授教育理念，认为教师应该掌握对课堂的绝对主导权，传递-接受的教学模式屡见不鲜，学生接受知识能力低下，最终导致学校的办学效果无法给学生、家长以及社会一个满意的交代。中职学校也应当抓住时代发展的新契机，积极开展教育理念改革的工作，以促进学生就业和适应产业发展需求为导向，逐步改善学校的办学效果。因此，中职学校需在课程开发中融入STEAM教育理念，打破传统课堂对知识传递接受式的格局，将课堂的自主权下放到每位学生的手上，学生在课堂上有充足的时间来通过动手实作来获得知识。这将充分体现STEAM教育理念和“做中学”思想的先进之处。

2.2 学生学习能力低下学习兴趣难以调动

中职学生向来活泼好动，很多是因为中考出现“偏科”现象才导致与普通高中失之交臂。笔者在中职学校实习时发现，工业机器人这类工科专业的学生英语普遍较差，但是他们的思维较为敏捷。令人遗憾的是，机器人专业相关课程在传统课堂上的知识传授显得苍白无力，学生课堂参与度不高，学习知识的积极性欠缺。因此，融入STEAM教育理念来开发机器人课程，通过多种学科知识的整合，使课程呈现一种开放性的项目化教学形态。尤其是人文艺术学科的引进会使原本带有枯燥特点的机器人课程变得更具生动性与吸引力，从而学生不再拘泥于传统的课堂，学习兴趣极大提高。

2.3 教师教学工作倦怠教学能力难以提升

教师职业倦怠是在长期的工作环境及伴随的压力中积淀下来的［3］。中职学校教师出现的教学工作倦怠问题成因在于学生的“不自觉”和课堂的“难管理”。陈旧的教育理念开发出来的课程已无法获得学生的认可，探索新的育人模式才是教师摆脱工作倦怠期、提升教学能力的唯一出路。因此，融入STEAM教育理念来开发机器人课程，促使课程形态发生转变。一门课程需要多方面的学科知识来支撑，这就要求青年教师及时学习新的学科知识来弥补之前专业能力方面的不足，有利于其教学能力的提升。

2.4 产业结构转型加剧区域发展需求升级

随着我国人口老龄化现象的日益加重以及人工智能产业结构的持续转型，这就对现有劳动力生产技能和综合素质方面提出了更高的要求。我国很多地区机器人产业发展迅速，培育出机器人行业的技能型人才是区域发展的新需求。中职学校作为发展技能型人才的重要基地，要勇于开拓创新，积极探索新模式、新方法、新策略来应对区域内产业发展对人才需求的挑战。因此，融入STEAM教育理念来开发机器人课程，要在“产教融合”模式的指引下，以校企合作为方法，将学校机器人课程设置与企业机器人岗位需求相匹配作为策略，有利于毕业学生的就业稳定。

3 机器人课程开发中融入STEAM教育理念的可行性分析

将中职学校机器人课程进行学科知识合成，将原先的多门分科课程整合成一门具备多种学科知识的项目化课程。这与STEAM教育的理念是一脉相承的。因此，中职学校机器人课程应开发时以STEAM教育理念为指引，整合科学、技术、工程、艺术和数学相关学科的知识，其可行性是必然的。STEAM教育中的科学（S）可以培养中职学生的科学探究能力，让学生首先对机器人最基本的结构等方面产生学习的兴趣。STEAM教育中的技术（T）能够促使中职学生掌握关于机器人的实际技术知识，比如学生对机器人的调试和编程等都属于技术范畴。STEAM教育中的工程（E）可以帮助学生养成良好的工程思维，以便于学生在学校实训环节和未来工作岗位中都具备过硬的操作素养。STEAM教育中的艺术（A）能够帮助学生形成艺术设计思维，比如学生借助于CAD/CAM软件根据自己的内心想法和人文素养来合理设计机器人的外观。这有助于培养工科学生的人文情怀。STEAM教育中的数学（M）对于机器人专业的工科学生来说是最基本的学科，它可以培养学生的逻辑思维能力和空间想象能力，比如机器人中坐标系的建立、静力计算及动力学分析等都涉及数学学科知识。因此，在中职学校机器人专业的课程开发中融入STEAM教育理念是可行的，它能够培养中职学生的综合素养和操作技能，从而可以更好地匹配机器人企业岗位需求。

4 机器人课程开发的基本流程

4.1 课程开发模式的选择

一方面，要将STEAM教育理念融入课程开发中去；另一方面，考虑到中职学校机器人专业课程的设置要与机器人企业岗位能力高度对接，所以在众多先进的课程开发模式中，我们可以优先选择DACUM课程开发模式。DACUM是20世纪60年代由加拿大皇家经济开发中心和美国通用学习公司合作开发的。这种模式的主要精神实质是从社会需要出发，通过与用人单位合作，以能力培养为中心来设计课程、实施课程与评价课程［4］。