刘英

摘要：通過调查研究发现，近些年中职计算机应用专业发展存在专业特色不明显、学生创新意识和能力缺乏、教师知识传授与工作岗位实践相分离、学生跨学科学习能力较低、知识融合有待加强等问题[1]。为解决以上问题，引入一种新的教育方式“STEAM”。该文利用STEAM教育理念，以电子科学项目三人表决器设计为例，重点研究STEAM创新实践课程结构，实现专业跨科目融合与创新，提升学生创新思维和解决实际问题的能力。

关键词：STEAM教育理念;三人表决器;项目;创新实践课程;研究

中图分类号：G642        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）35-0223-02

Research on the Structure of STEAM Innovation Practice Courses of Computer Application Specialty in Secondary Vocational Schools

LIU Ying

（Fujian Economic School， Fuzhou 350001，China）

Abstract： Through investigation and research， it is found that in recent years， the professional development of computer application in secondary vocational schools has unobvious professional characteristics， lack of students' innovative awareness and ability， separation of teacher knowledge transfer from job practice， students' low interdisciplinary learning ability， and knowledge integration needs to be strengthened， etc.[1]. In order to solve the above problems， a new education method "STEAM" is introduced. This article uses the STEAM education concept， takes the design of the three-person voting device for the electronic science project as an example， focuses on the STEAM innovation practice curriculum structure， realizes the integration and innovation of professional cross-subjects， and enhances students' innovative thinking and practical problem solving ability.

Key words：STEAM education philosophy; three-person voting device; project; innovative practice course; research

过去的十年里，我国教育事业有很大进步，课程、环境、教师、教学方式、评估、学生等都有不同层面的改变。然而在传统的教育课程上，老师只是知识的发送者，并没有把科目之间关联知识融会贯通带给学生，经常听到学生在问：学这个做什么？学生在教室学习参与性不强，没有团队合作，对课程没有明确的学习效果。但社会的发展更需要综合技术型人才，传统教育模式培养的单一技术型人才已经不能满足工作岗位的需要。因此，新的教育方式更强调了21世纪该有的技能，像毅力、解决问题、创造力、批判性思考、创业技能、团队合作等等。“STEAM”是新的教育系统，它融入了科学、技术、工程、数学、艺术等各科知识，被广泛用于教学中。

1 STEAM教育理念

STEAM教育以项目学习活动为载体、综合素养为导向，注重学生主观感受和社会实践，呈现了跨学科知识融合。我们可以确定一个主题或项目，针对STEAM创新实践课程教学模式组织具体的教学实施，对融合后的创新课程进行评价和改进。整个过程以学生个人实践体验为主“做中学”，让学生成为项目的参与者和主导者。例如：在一个以项目为基础的课程，老师作为学生的导师、辅导者，将基本的知识教给学生，使学生更容易理解、评鉴，项目是以真实案例为基础，在有限的时间与资源内，团队合作完成 [2]。在STEAM教育理念的指导下，我们重点研究中职计算机专业创新实践课程的结构，通过高效的组织教学加强计算机专业各学科之间的关联，改变原来碎片化与机械化的学习模式[3]，促进专业课程体系的融合。

2 STEAM创新实践课程的实施过程

虽然我国中职阶段的STEAM教育起步晚，发展慢，少数教师才有开展教育教学理论探索或者单一课程的开发研究，具有一定的局限性[4]。但是很多中职学校都在开展综合实践课程，它涵盖了各个学科、人与自然及社会德育等多方面知识，越来越多被引进日常的教学中。从现阶段开课情况看，课程的定位要落实好课时、开课方式、选题、师资力量如何融合等问题，要将各种资源结合起来，避免课程过于零碎和机械化，同样也需要改变原来传统的教学模式和学习方式。

STEAM教育理念强调从真实任务和现实问题研究，为提供切合的实际情境，以项目三人表决器为例，设计一个表决系统，此项目涉及科学、电子、艺术、数学、计算机、机械等学科知识应用与联系[5]，项目目标是培养学生团结协作和解决问题能力，通过多学科知识的融合贯通，提高创新意识。

2.1创设情境，分析任务

创设情境，将实际问题与抽象的逻辑问题建立联系，播放“跑酷”综艺节目视频，以节目中评委的判决为例，三人各控制自己面前的按钮，按照以少服多的原则进行投票，按下按键表示通过，否则为不通过;两个或者两个以上的评委按下按键，才表明选手晋级成功，否则选手晋级失败。热门综艺节目吸引学生注意力，产生学习兴趣， 引起共鸣：探讨如何设计三人表决器？在探讨过程中，分组合作，先分析具体任务，如：电路图设计、元器件布局、电路图仿真、万能板实物焊接、作品排版美观等，整个项目涉及科学认识、数学计算、电子设计、计算机仿真、作品艺术美观等学科知识融合。

2.2 设计仿真，核算成本

此项目主要从电子科学方面介绍知识在生活中的应用，电路图设计是关键。教师先讲解三人表决器设计任务要求：假设“跑酷”综艺节目三名评委分别为表决器输入量A、B、C，输出量用“Y”表示， 表决结果“晋级成功”为数字“1”，“晋级失败”为数字“0”，紧接着播放微课，演示三人表决器电路设计过程。学生观看微课，根据设计任务要求列真值表、写出逻辑代数式并利用公式进行化简。根据化简结果Y=AC+AB，可以选用多种类型门电路进行设计。教师组织学生分组讨论 “绘制三人表决器电路可以使用哪些芯片？”，鼓励学生互动交流，营造开放的学习氛围。

经过分组探讨，利用数学知识核算项目所需的芯片和元器件成本，综合比较发现最省材料的方式是选择两个四二输入与非门，而且与非门实用性好，结构简单，性能稳定。接着利用计算机仿真软件Multisim绘制电路原理图，绘制过程应遵循元器件布局合理、简洁布线、节省空间等原则。电路图设计完成后要进行仿真检测，成功后再进行元器件安装、焊接，制作实物。利用计算机仿真软件Multisim辅助教学不仅提高教学效率、丰富课堂理论知识，而且有利于培养学生的动手能力。

2.3 电路装配，艺术美观

电子科学的基础是电路，焊接技术是学习电子电路必备的技能。而技术的灵活应用则是检验STEAM教育实践能力的重要方式。制作三人表决器实物之前，教师需重点强调焊接安全知识，现场演示焊接技术及使用技巧，引导学生学会辨识各个电子元器件。焊接过程中学生先选好开关按钮、电阻、四二输入与非门集成芯片、发光二极管、导线等材料，从工程技术操作以及艺术美观角度进行元器件安装布线，表决器实物外观上学生可以自由发挥，完成电路板焊接。电路制作完成后要进行测试，看是否能实现表决功能，电路板出现虚焊、漏焊等不当操作都会导致焊接不成功，因此教师需要耐心指导学生，发现故障及时排除。

2.4 总结评价，拓展延伸

此项目以“综艺节目评选”情境导入，通过工程项目设计以及实物制作，让学生学会数字电路在生活中的应用。教师在课堂教学中可以穿插点评指导优秀作品，引导学生规范设计电路，解答学生感兴趣问题，给予学生关于行业素养的正面能量教育，实现多元评价。课后拓展延伸设计多人表决或对现有电路改进创新，提升学生的知识应用能力。

三人表决器项目难度不高，但是整个项目融合了STEAM教育中不同领域知识。从电路设计到实物制作，学生自主发挥设计方案，成为项目的参与者和主导者。STEAM教育理念与课堂教学的相结合，不仅提高教学质量，而且大大提升学生的自主学习能力。

3 STEAM创新实践课程实施保障

学校实训设施、师资力量是STEAM创新实践课程实施的重要支持与必要保障。硬件方面我校配备机器人、物联网、电子、电工、人工智能等实训室，便于STEAM创新实践课程校内环境开展;软件方面根据创新课程实际教学需求与现状，安装上课所需软件，构建云课程，引入网络教学平台，教师能够实时了解学生学习动向与进度，以便随时调整和优化授课内容，推进课堂授课活动的开展。师资力量方面，越来越多的骨干教师愿意参与到STEAM教育授课团队，这些骨干教师大多是具有跨学科素养和不同学科背景的专职教师，有了教师的参与、期望，非常有利于创新实践课程的顺利开展[6]。

4 结束语

STEAM是基于整合设计的教育理念，以项目或者学习活动为载体的模式融入教学设计中，教师可以使用多样化的现实情境为学生设计学习任务，让学生通过个人实践及团结协作来解决问题。通过研究计算机应用专业创新实践课程结构，从而实现本专业跨科目融合与创新，提升学生创新逻辑思维和解决现实问题的能力。希望越来越多的教师、学者参与STEAM教育理念创新实践课程科普和交流工作中，提升学生综合學习能力，增加就业机会。

参考文献：

[1] 底利娟.STEAM理念在中职计算机专业教学中的实践探究[J].教育教学论坛，2020（27）：349-350.

[2] 摆玉龙，孙洪阳，贾金元.STEAM教育理念下的电子科学项目教学研究[J].教育文化论坛，2018，10（5）：68-73，81.

[3] 唐红.STEAM理念下的综合实践活动科设计探究[J].文理导航，2020，6（376）：78-80.

[4] 姚昇华， 刘炼. 基于STEAM教育理念的创新课程实践研究[J]. 现代教学，2019（7）：6-7.

[5] 苗胜. STEAM理念下中职创客教育Arduino课程的探索与实践[J].信息记录材料，2017，3（3）：130-132.

[6] 赵慧臣，唐优镇，姜晨. STEM教育理念下中小学综合实践活动课程的实施路径[J].数字教育，2018，12（6）：51-56.

【通联编辑：王力】