大灣區(qū)背景下STEM無人機課程普職融合的實踐探索

李劉求 彭毓梅 陳永杰

【摘要】教育部在《教育信息化“十三五”規(guī)劃》中把STEM教育定義為一種新教育模式，《新課標》把STEM解釋為一種課程組織方式。我國STEM教育注重跨學(xué)科、項目制以及注重解決現(xiàn)實問題的特點，為普職融合開展STEM教育研究提供了新課題和新目標。本文從粵港澳三地合力推動教育創(chuàng)新的共識、著力技術(shù)與人才創(chuàng)新的交流探索出發(fā)，結(jié)合無人機行業(yè)的實際應(yīng)用現(xiàn)狀，以職業(yè)教育的項目化教學(xué)為組織形式，開展普職融合實踐探索，并進行STEM無人機的課程群的建構(gòu)研究。

【關(guān)鍵詞】大灣區(qū);STEM;無人機;普職融合

一、問題的提出

STEM是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）四門學(xué)科英文首字母的縮寫。STEM教育源于美國，最初的目的是實現(xiàn)科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的統(tǒng)一，以應(yīng)用多種學(xué)科知識來共同解決問題。實際上，這是在多個原本獨立存在的學(xué)科之間搭建起溝通的橋梁，為學(xué)生整體認識世界提供一個全新的技術(shù)，讓學(xué)生在學(xué)習過程中深入思考這四個學(xué)科之間存在的內(nèi)部關(guān)聯(lián)性，將分散的零碎知識進行重新整合，形成統(tǒng)一的體系。STEM教育理念鼓勵學(xué)生通過學(xué)習形成解決問題的思路以及在解決問題過程中進行學(xué)習。教師在教學(xué)過程中的主要職責是指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己的實際情況選擇恰當?shù)钠瘘c，也就是設(shè)計不同的任務(wù)，提供相應(yīng)的學(xué)習內(nèi)容解決實際操作中的一些細節(jié)問題，而不需要對設(shè)計與學(xué)習過程有太多干預(yù)。

在新經(jīng)濟形式下，具備學(xué)科知識、生活經(jīng)驗和以學(xué)習者為中心的整合性STEM教育，意在讓學(xué)生掌握解決問題的能力，并建構(gòu)整合學(xué)習的知識體系，以提高STEM素養(yǎng)，從而增強探索真實世界各種聯(lián)系的能力?，F(xiàn)實職業(yè)場景和生活場景中遇到的大多數(shù)問題都需要跨學(xué)科的知識與技能來解決。應(yīng)用科學(xué)知識認知、分析問題中存在的客觀規(guī)律。應(yīng)用技術(shù)和工程在遵循客觀規(guī)律的基礎(chǔ)上，設(shè)計方案或者辦法，從而改進、優(yōu)化、解決問題。數(shù)學(xué)在技術(shù)與工程中扮演工具的角色。

“STEM教育既有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究、質(zhì)疑與批判、解決問題等高階思維，又有助于發(fā)展學(xué)生的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、團隊合作等非智力因素，對培養(yǎng)創(chuàng)新人才發(fā)揮著重要作用?！币虼耍绾伟盐諘r代機遇，助力大灣區(qū)建設(shè)教育和人才高地、國際教育示范區(qū)、國際科技創(chuàng)新中心，將STEM教育的理念、方法滲透進相關(guān)學(xué)科，推動跨學(xué)科、項目制教學(xué)方式和學(xué)習方式變革，推進普職融合開展STEM教育研究，為大灣區(qū)培養(yǎng)創(chuàng)新人才成為中等職業(yè)學(xué)校教育創(chuàng)新研究的新課題和新目標。

二、大灣區(qū)背景下無人機STEM課程工程性設(shè)計與實施普職融合的實踐探索

（一）中國STEM 教育特色與中職無人機課程現(xiàn)狀分析

教育部在《教育信息化“十三五”規(guī)劃》中把STEM教育定義為一種新教育模式。從理論上看，所謂的教育模式是教育理論與教育實踐聯(lián)系和轉(zhuǎn)化的中介，它明確人才培養(yǎng)的結(jié)果和人才培養(yǎng)的過程要求，以及課程和教學(xué)方法等。

“新課標”把STEM解釋為一種課程組織方式，采用項目學(xué)習解決問題，將 Science（科學(xué)）、Technology（（技術(shù)）、 Engineering（工程）與 Mathematics（數(shù)學(xué)）進行整合，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力?！缎抡n標》被認為是政府首次定義中國版STEM，與國外強調(diào)理工科或者單科教學(xué)所稱STEM不同的是，我國STEM教育注重跨學(xué)科、項目制，以及解決現(xiàn)實問題。

為促進無人機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，占領(lǐng)無人機技術(shù)制高點，國家發(fā)展改革委、科技部、工業(yè)和信息化部、中央網(wǎng)信辦聯(lián)合發(fā)布了《“互聯(lián)網(wǎng)+”人工智能三年行動實施方案》。該實施方案明確的提出了人工智能技術(shù)與無人系統(tǒng)領(lǐng)域的融合應(yīng)用，著力培育與推進無人飛行器、無人船等多種形態(tài)的無人設(shè)備等產(chǎn)業(yè)發(fā)展。方案是國家出臺的對無人機行業(yè)的重要支持政策，它明確了無人系統(tǒng)領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)發(fā)展上升為國家戰(zhàn)略。因此，無人系統(tǒng)領(lǐng)域的行業(yè)高增長的格局基本確立，從事無人機行業(yè)的相關(guān)工作也必將為企業(yè)和個人發(fā)展帶來巨大機遇。因此，相關(guān)院校開設(shè)無人機相關(guān)專業(yè)一定是順應(yīng)時代潮流之舉，既會有力促進學(xué)校發(fā)展，也會為學(xué)生提供一個更有競爭力的平臺。

STEM教育具有明顯的學(xué)科整合性特點，在教育過程中，經(jīng)常需要數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等學(xué)科的知識。STEM課程打破單一學(xué)科融合統(tǒng)整，注重工程、技術(shù)整合于科學(xué)和數(shù)學(xué)的學(xué)習中，拓展視野、創(chuàng)新實踐、源于生活、豐富體驗、動手動腦、多元發(fā)展。STEM教育不是S、T、E、M 四個元素的簡單組合，而是將不同領(lǐng)域和學(xué)科的知識運用到探究世界相互聯(lián)系的不同側(cè)面的過程，強調(diào)的是培養(yǎng)學(xué)生在具有一定復(fù)雜性和真實意義的情境中解決問題的各種能力和素養(yǎng)。

本文結(jié)合“STEM”課程來打破單一學(xué)科壁壘，通過無人機課程的開發(fā)與研究作為契機，整合與無人機相關(guān)的其它課程，從而形成一門既具有多元化地學(xué)習方式，又具有創(chuàng)新性和前瞻性的課程體系，讓學(xué)生學(xué)習無人機課程時能夠做到“在做中學(xué)，在玩中學(xué)”。

（二）無人機STEM課程工程性設(shè)計與實施普職融合的可行性分析

1.依托行業(yè)，中職學(xué)校著力STEM的多學(xué)科融合

無人機作為一個新興的行業(yè)、新興的專業(yè)，專業(yè)本身具備很大的發(fā)展前景，但專業(yè)建設(shè)特別是人才培養(yǎng)模式建設(shè)處于一個空白。筆者所在學(xué)校于2016年開設(shè)無人機專業(yè)，并與大疆慧飛、廣東國安通航、廣東小鷹航空等企業(yè)建立緊密的校企合作關(guān)系。以校企合作為基礎(chǔ)，緊密聯(lián)系行業(yè)實際應(yīng)用，以STEM理念為指導(dǎo)，在STEM課程建構(gòu)過程中，著力融合科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)的學(xué)科特點，突出課程的工程性和技術(shù)性，突顯過程性考核和“物化”考核的特點。

近年來，學(xué)校以無人機教學(xué)資源建設(shè)為基礎(chǔ)，依托企業(yè)資源，以行業(yè)需求為導(dǎo)向，建設(shè)無人機專業(yè)教學(xué)資源，并形成建設(shè)思路和理論依據(jù)，為無人機專業(yè)STEM的多學(xué)科融合教學(xué)提供豐富的教學(xué)資源。

2.普職融合，創(chuàng)新STEM課程開展方式