大湾区背景下STEM无人机课程普职融合的实践探索

李刘求 彭毓梅 陈永杰

【摘要】教育部在《教育信息化“十三五”规划》中把STEM教育定义为一种新教育模式，《新课标》把STEM解释为一种课程组织方式。我国STEM教育注重跨学科、项目制以及注重解决现实问题的特点，为普职融合开展STEM教育研究提供了新课题和新目标。本文从粤港澳三地合力推动教育创新的共识、着力技术与人才创新的交流探索出发，结合无人机行业的实际应用现状，以职业教育的项目化教学为组织形式，开展普职融合实践探索，并进行STEM无人机的课程群的建构研究。

【关键词】大湾区;STEM;无人机;普职融合

一、问题的提出

STEM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。STEM教育源于美国，最初的目的是实现科学、技术、工程和数学的统一，以应用多种学科知识来共同解决问题。实际上，这是在多个原本独立存在的学科之间搭建起沟通的桥梁，为学生整体认识世界提供一个全新的技术，让学生在学习过程中深入思考这四个学科之间存在的内部关联性，将分散的零碎知识进行重新整合，形成统一的体系。STEM教育理念鼓励学生通过学习形成解决问题的思路以及在解决问题过程中进行学习。教师在教学过程中的主要职责是指导学生根据自己的实际情况选择恰当的起点，也就是设计不同的任务，提供相应的学习内容解决实际操作中的一些细节问题，而不需要对设计与学习过程有太多干预。

在新经济形式下，具备学科知识、生活经验和以学习者为中心的整合性STEM教育，意在让学生掌握解决问题的能力，并建构整合学习的知识体系，以提高STEM素养，从而增强探索真实世界各种联系的能力。现实职业场景和生活场景中遇到的大多数问题都需要跨学科的知识与技能来解决。应用科学知识认知、分析问题中存在的客观规律。应用技术和工程在遵循客观规律的基础上，设计方案或者办法，从而改进、优化、解决问题。数学在技术与工程中扮演工具的角色。

“STEM教育既有助于培养学生的科学探究、质疑与批判、解决问题等高阶思维，又有助于发展学生的统筹协调、团队合作等非智力因素，对培养创新人才发挥着重要作用。”因此，如何把握时代机遇，助力大湾区建设教育和人才高地、国际教育示范区、国际科技创新中心，将STEM教育的理念、方法渗透进相关学科，推动跨学科、项目制教学方式和学习方式变革，推进普职融合开展STEM教育研究，为大湾区培养创新人才成为中等职业学校教育创新研究的新课题和新目标。

二、大湾区背景下无人机STEM课程工程性设计与实施普职融合的实践探索

（一）中国STEM 教育特色与中职无人机课程现状分析

教育部在《教育信息化“十三五”规划》中把STEM教育定义为一种新教育模式。从理论上看，所谓的教育模式是教育理论与教育实践联系和转化的中介，它明确人才培养的结果和人才培养的过程要求，以及课程和教学方法等。

“新课标”把STEM解释为一种课程组织方式，采用项目学习解决问题，将 Science（科学）、Technology（（技术）、 Engineering（工程）与 Mathematics（数学）进行整合，培养学生创新能力。《新课标》被认为是政府首次定义中国版STEM，与国外强调理工科或者单科教学所称STEM不同的是，我国STEM教育注重跨学科、项目制，以及解决现实问题。

为促进无人机产业的发展，占领无人机技术制高点，国家发展改革委、科技部、工业和信息化部、中央网信办联合发布了《“互联网+”人工智能三年行动实施方案》。该实施方案明确的提出了人工智能技术与无人系统领域的融合应用，着力培育与推进无人飞行器、无人船等多种形态的无人设备等产业发展。方案是国家出台的对无人机行业的重要支持政策，它明确了无人系统领域的产业发展上升为国家战略。因此，无人系统领域的行业高增长的格局基本确立，从事无人机行业的相关工作也必将为企业和个人发展带来巨大机遇。因此，相关院校开设无人机相关专业一定是顺应时代潮流之举，既会有力促进学校发展，也会为学生提供一个更有竞争力的平台。

STEM教育具有明显的学科整合性特点，在教育过程中，经常需要数学、物理、化学等学科的知识。STEM课程打破单一学科融合统整，注重工程、技术整合于科学和数学的学习中，拓展视野、创新实践、源于生活、丰富体验、动手动脑、多元发展。STEM教育不是S、T、E、M 四个元素的简单组合，而是将不同领域和学科的知识运用到探究世界相互联系的不同侧面的过程，强调的是培养学生在具有一定复杂性和真实意义的情境中解决问题的各种能力和素养。

本文结合“STEM”课程来打破单一学科壁垒，通过无人机课程的开发与研究作为契机，整合与无人机相关的其它课程，从而形成一门既具有多元化地学习方式，又具有创新性和前瞻性的课程体系，让学生学习无人机课程时能够做到“在做中学，在玩中学”。

（二）無人机STEM课程工程性设计与实施普职融合的可行性分析

1.依托行业，中职学校着力STEM的多学科融合

无人机作为一个新兴的行业、新兴的专业，专业本身具备很大的发展前景，但专业建设特别是人才培养模式建设处于一个空白。笔者所在学校于2016年开设无人机专业，并与大疆慧飞、广东国安通航、广东小鹰航空等企业建立紧密的校企合作关系。以校企合作为基础，紧密联系行业实际应用，以STEM理念为指导，在STEM课程建构过程中，着力融合科学、技术、工程、数学的学科特点，突出课程的工程性和技术性，突显过程性考核和“物化”考核的特点。

近年来，学校以无人机教学资源建设为基础，依托企业资源，以行业需求为导向，建设无人机专业教学资源，并形成建设思路和理论依据，为无人机专业STEM的多学科融合教学提供丰富的教学资源。

2.普职融合，创新STEM课程开展方式