基于STEM教育理念的中職電子專業(yè)5E教學(xué)模式實踐研究

陳美平

一、引言

STEM 教育在全球蓬勃發(fā)展，我國也在積極開展STEM教育實踐。2016年6月，教育部頒布了《教育信息化“十三五”規(guī)劃》，明確指出“積極探索信息技術(shù)在眾創(chuàng)空間、跨學(xué)科學(xué)習(xí)（STEM 教育）、創(chuàng)客教育等新的教育模式中的應(yīng)用，著力提升學(xué)生的信息素養(yǎng)、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力”。2017年發(fā)布了《中國STEM教育白皮書》，中國教育科學(xué)研究院也制定了“中國STEM教育2029行動計劃”，推動STEM教育頂層設(shè)計，助力中國創(chuàng)新驅(qū)動重大戰(zhàn)略的全面實施。

中等職業(yè)教育是我國教育的有機組成部分，在發(fā)達地區(qū)，中職學(xué)生占到高中教育的一半（如東莞市）。近年來，我國加大力度促進經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級，中等職業(yè)學(xué)校的培養(yǎng)目標(biāo)不僅僅是簡單的技能人才，中國制造呼喚大國工匠精神，中等職業(yè)教育也需要培養(yǎng)具有創(chuàng)造力的技能型人才。加強技能和創(chuàng)新能力、創(chuàng)新意識訓(xùn)練是中職電子專業(yè)教學(xué)包含的內(nèi)容。

近年來中職學(xué)校生源發(fā)生了很大的改變，中職生的基礎(chǔ)普遍較差、學(xué)習(xí)目的不明確，師生對教學(xué)效果都不太滿意。開展教育教學(xué)改革，增強課堂活力，提高教學(xué)效果，促進學(xué)生的全面發(fā)展，掌握面向未來的關(guān)鍵能力，勢在必行。我校借鑒STEM教育理念，在電子專業(yè)用STEM教育理念5E教學(xué)模式開展的教學(xué)改革取得顯著效果，開辟了創(chuàng)新教育和專業(yè)教學(xué)改革實踐的有效途徑。

二、STEM教育和5E教學(xué)模式

（一）STEM教育

STEM教育源自美國，是Science科學(xué)、Technology技術(shù)、Engineering工程、Mathematics數(shù)學(xué)四個英語單詞首字母的組合，STEM教育有機融合科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等多學(xué)科知識，以工程思維解決現(xiàn)實世界的問題。其教育的核心是：發(fā)現(xiàn)問題——設(shè)計解決方法——利用科學(xué)、技術(shù)、數(shù)學(xué)知識實施解決方法——將解決方法傳達給大家，這種整合具有跨學(xué)科性、情境性、實踐性、協(xié)作性、實證性等特征。STEM教育主張“跨學(xué)科”“協(xié)作”“創(chuàng)新”“做中學(xué)”，是一種跨學(xué)科促進學(xué)生全面發(fā)展的新型學(xué)習(xí)方式。

（二）5E教學(xué)模式

5E教學(xué)模式是由美國的生物學(xué)課程研究會開發(fā)的一種建構(gòu)主義教學(xué)模式，在科學(xué)教育領(lǐng)域受到高度的關(guān)注，它由參與、吸引（Engage），探究（Explore），解釋、闡述（Explain），精致、精心制作（Elaborate）和評價（Evaluate）五個環(huán)節(jié)構(gòu)成，5E教學(xué)模式通過情景和問題導(dǎo)入、合作探究和支架式指導(dǎo)、規(guī)范和補充修正、工程設(shè)計和知識擴展、評價和分享總結(jié)等教學(xué)流程促進學(xué)生對新知識概念的構(gòu)建、產(chǎn)生、遷移和理解，對培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力與工程實踐能力效果顯著。

三、中職電子專業(yè)5E教學(xué)模式的實踐

（一）基于STEM教育理念的5E教學(xué)法教學(xué)過程

中職學(xué)校培養(yǎng)技能人才，常采用任務(wù)驅(qū)動項目教學(xué)法，“做中學(xué)、做中教”。為實現(xiàn)培養(yǎng)適應(yīng)新時期的有創(chuàng)新能力的技能人才目標(biāo)，教學(xué)中培育學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和協(xié)作進取的能力非常重要?；赟TEM教育，采用5E教學(xué)模式，通過真實的工程項目，讓學(xué)生通過協(xié)作，以小組為單位展開討論與研究。在研究過程中，學(xué)生需要尋找合適的技術(shù)、分析數(shù)據(jù)，并設(shè)計、測試和改進解決方案，與同伴交流研究成果，應(yīng)用多學(xué)科知識解決問題，有效訓(xùn)練設(shè)計能力與問題解決能力，這與中職電子專業(yè)的任務(wù)驅(qū)動項目教學(xué)法高度一致，更能加強學(xué)生綜合應(yīng)用各科知識解決實際問題的能力，不但“學(xué)以致用”，還“致用以學(xué)”（圖1）。

在教學(xué)中，5E教學(xué)模式可以用來探查學(xué)生的前科學(xué)概念，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，以及幫助學(xué)生實現(xiàn)概念轉(zhuǎn)變和構(gòu)建科學(xué)概念。在我校電子專業(yè)人才培養(yǎng)中，恰當(dāng)?shù)剡\用該教學(xué)模式開展教學(xué)，通過“參與-探究-解釋-精致-評價”等教學(xué)環(huán)節(jié)，有助于課程理念和課程目標(biāo)的落實（圖2）。

這種教學(xué)模式非常契合中等職業(yè)學(xué)校調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和加強創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)的目標(biāo)。我校電子專業(yè)開展5E教學(xué)模式的實踐探索，取得一定成效。

（二）5E教學(xué)模式在電子專業(yè)的實踐運用

以中職電子專業(yè)《電子技術(shù)基礎(chǔ)與技能》教材中的“三人表決器制作”這一教學(xué)內(nèi)容為例，5E教學(xué)模式的實踐案例如下。

（1）5E教學(xué)目標(biāo)

STEM 課程的總體教學(xué)目標(biāo)是綜合運用多門學(xué)科知識，在真實問題情景中進行探究式學(xué)習(xí)，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、實踐能力、探索精神、協(xié)作意識和科學(xué)素養(yǎng)。在遵循總目標(biāo)的前提下，“三人表決器制作”具體教學(xué)目標(biāo)為：通過三人表決器電路裝配與調(diào)試，熟悉電路裝配與調(diào)試方法、理解組合電路的一般設(shè)計步驟和方法，學(xué)會合理選用集成門電路等電路元器件，熟悉電子電路的裝接工藝要求。本課例的教學(xué)目標(biāo)可以分別從知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀等不同角度描述，如表1所示。

（2）“三人表決器制作”的教學(xué)流程（表2）

（3）評價指標(biāo)

采用多元評價體系。教學(xué)評價是動態(tài)的多元綜合評價，包括教師評價、學(xué)生自評與互評，其中學(xué)生的科學(xué)精神、創(chuàng)新能力和合作能力應(yīng)是重點關(guān)注的評價維度。

（4）教學(xué)效果

與傳統(tǒng)的教學(xué)模式相比，本案例創(chuàng)設(shè)工作情景，整合STEM教育的5E教學(xué)模式組織教學(xué)，讓學(xué)生面對真實情景，歷經(jīng)頭腦風(fēng)暴、小組合作、設(shè)計制作、工具運用、分享展示等系列過程，運用跨學(xué)科知識和方法解決實際問題，以情景或項目問題調(diào)動學(xué)生積極性，通過設(shè)計制作活動，將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)知識進行鏈接，制作相關(guān)作品，在這過程中，學(xué)生沉浸在項目中，積極探究，教師把控過程，進行支架式指導(dǎo)，師生積極性高漲，教師授之以“欲”，學(xué)生“用以致學(xué)”，教學(xué)有效性大幅提升。

四、結(jié)語

電子專業(yè)借鑒STEM教育5E教學(xué)模式，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實的工作情景，通過“科學(xué)探究”和“工程設(shè)計”等實踐活動開展學(xué)習(xí)，調(diào)動學(xué)生積極性，小組協(xié)作探討，任務(wù)解決過程本身就是學(xué)習(xí)的過程，較好地落實知識、技能、能力目標(biāo)，也較好地完成核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

STEM教育理念與電子專業(yè)教學(xué)結(jié)合是時代的趨勢，5E教學(xué)模式注重學(xué)生的發(fā)展，強調(diào)學(xué)習(xí)的主動建構(gòu)，注重學(xué)生的自主學(xué)習(xí)態(tài)度和能力，意圖在自主學(xué)習(xí)、終生學(xué)習(xí)方面培養(yǎng)學(xué)生正確的態(tài)度和方法，有利于中職電子專業(yè)培育學(xué)生的核心素養(yǎng)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，提高綜合素質(zhì)，5E教學(xué)模式實踐研究也開辟了電子專業(yè)教育教學(xué)改革的有效途徑。

[本文為中國教育科學(xué)研究院STEM教育2029創(chuàng)新行動計劃立項課題（編號2019STEM189）階段研究成果。]

責(zé)任編輯 陳春陽