基于STEAM模式的工業(yè)機器人專業(yè)課程改革研究與實踐*

余 江

(滁州技師學院 安徽滁州 239000)

基于STEAM模式的教學，其最大特點就是將科學、技術、工程、數(shù)學和人文藝術領域的內(nèi)容整合到一起，實現(xiàn)了跨學科教學。作為一種現(xiàn)代化教學手段，其培養(yǎng)了學生獨立解決問題的能力及其他方面的能力，是一種非常好的教學模式。在工業(yè)機器人專業(yè)課程教學中運用STEAM模式，可以提高學生學習的積極性與創(chuàng)造性，使學生得到長足有效的發(fā)展。

一、STEAM模式教學中的工業(yè)機器人專業(yè)課程的特點

經(jīng)濟和教育的發(fā)展日益多元化，大家漸漸意識到了人為分科的局限性，所以STEAM教育正在以全球性教育的姿態(tài)，逐漸走進各國教育者的視野。它這種以打破學科之間界限，重視體驗性、真實性，強調創(chuàng)新性，面向所有學生提升綜合能力的教學理念將被更多的人認可。STEAM模式教學重點在于跨學科綜合培養(yǎng)學生的技能，希望達到將學生培養(yǎng)為具有全面綜合能力的復合型人才的目標。

采用STEAM模式的教學對促進互聯(lián)網(wǎng)教育的變革有著深遠的意義，STEAM模式教學也可以促進教學質量提升。在STEAM教學模式下，教學手段和教學內(nèi)容都會有所改變，學生可以快速進入學習狀態(tài)，充分掌握并理解相關專業(yè)知識，起到事半功倍的效果，這也為我國技術人才的培養(yǎng)奠定了基礎。

在基于STEAM模式的工業(yè)機器人專業(yè)課程教學中，可以將STEAM模式理解為“互聯(lián)網(wǎng)+”的深入版，其借助高科技手段，如仿真、VR等，通過信息化平臺、資源庫，線上線下一起學習，輔助學生對于跨學科知識的理解，激發(fā)學生的學習積極性，幫助學生樹立正確的人生觀以及創(chuàng)新意識，提高學生的情操，讓學生成為全面發(fā)展、具有較高素質的人才。

在實際教學中，教師要根據(jù)學生對基本知識的掌握情況和其他因素，合理地構建工業(yè)機器人專業(yè)課程基于STEAM模式的教學內(nèi)容，體現(xiàn)出教師真正的教學應用水平。

一方面，教師要利用課前的實時分析、課中的活動內(nèi)容和管理手段及課后的教學評價等多方面的內(nèi)容，綜合分析與設計課程內(nèi)容的細節(jié)，優(yōu)化教學過程，從而更好地完成教學計劃，提高STEAM模式教學的流暢性、科學性與合理性。另一方面，在教學中，按照課前預習、課上及時學習與課后鞏固測驗提升教學設計的效果。利用線上教學平臺中的學生自評、生生互評、教師評價來提升教學效果。

在推廣STEAM教育模式上國家是給予充分支持的，最近幾年開展的職業(yè)教育信息化教學大賽，為實施STEAM教育模式打下了良好的基礎。

二、STEAM模式下的教學設計中的各項工作分析

(一)教學資源的優(yōu)化與教學團隊的整合

首先，教學資源的合理運用能夠有效提升教學效果，在教學資源使用最大化、教學效果達優(yōu)化的前提中，工業(yè)機器人專業(yè)課程的教材要選擇符合國家“十三五”規(guī)劃的省級高等學校的重點教材。相關教材是國家職業(yè)教育中工業(yè)機器人技術應用課程的配套教材，也是我國職業(yè)院校機械類課程的一體化規(guī)劃教材。選擇這樣的優(yōu)質教材是因為它的內(nèi)容非常豐富，它以紙質教材和互聯(lián)網(wǎng)課堂為一體，配備有互聯(lián)網(wǎng)課程的網(wǎng)站，包括教學、實踐一體化的專業(yè)的教育教學資源庫，它的內(nèi)容有多種形式，如微視頻、動畫、PPT、在線測驗等。還可以根據(jù)教學的目標性質、教學的全局考慮性、教學的合理性和教學的有效性等原則，收集相關材料并整理線上的教學資源，確?；A不同的學生都可以有效進行線上學習。

其次，中職學校對于企業(yè)的調研有必要加強，將工業(yè)機器人教學團隊的建設，立足于全面了解企業(yè)用工需求的基礎上。最好能形成專業(yè)的團隊，在團隊建設的過程中，在思想上保持統(tǒng)一，為了共同的目標、共同的愿景，達成一致態(tài)度，相互包容，相互信任。同時要進行有效的人力資源管理，為達成既定的戰(zhàn)略目標而努力。

最后，在建設過程中，要將STEAM元素中的一種或多種體現(xiàn)出來。在STEAM教育理念下結合工業(yè)機器人專業(yè)課程的教學計劃，進行教學設計。目的是以學生為主體，在教師的引導下，發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、發(fā)現(xiàn)規(guī)律、掌握概念，最終達到一個最優(yōu)的教學效果。

在設計前，教師要針對STEAM教學的特點，將人才培養(yǎng)方案、課程標準結合在一起進行整體分析，合理展開教學工作。一般可以將課程內(nèi)容分為常用的三個模塊，即工業(yè)機器人基礎知識、工業(yè)機器人實驗和工業(yè)機器人工程虛擬仿真。教師在充分熟悉教材的基礎上，結合教學目標和STEAM教學模式，利用好STEAM教育理念，提高教學效果。

(二)教學環(huán)節(jié)的設計與實施

確立適合工業(yè)機器人專業(yè)課程的STEAM教學理念，在教學環(huán)節(jié)中形成理論和實踐兩套體系。

理論方面，以提高教學質量為目的引導教師轉型升級，通過各種學習培訓，讓教師形成跨學科思維。在教學過程中，以學生為主體，兼顧學生的興趣和需求，強化創(chuàng)新引領，最終從單純的課堂教學到利用各種信息化手段開展跨學科教學。

教師只有在思想上有了這樣的轉變，并認可這種轉變，才能在授課過程中愿意去學習，去運用。同時學校還可以聘請專業(yè)的技術人員加以指導，從其他行業(yè)的轉型過程中，我們已經(jīng)了解，跨學科技術手段是人才必須具備的一種能力。

教學平臺的建設是中職學校比較常見的一種教學投入，在STEAM教學理念下，學校對各種教學平臺資源進行整合，形成跨學科綜合平臺，讓學生更直觀地看到并體驗到企業(yè)處理業(yè)務的全過程，將理論與實踐的距離縮短。這種教學模式比起傳統(tǒng)的滿堂灌輸教學模式來說，能夠更好地發(fā)揮學生的主觀能動性，為學生提供多元化的途徑去獲取知識。

在實踐方面，目前中職學校多以企業(yè)的用工需求為目標開展校企合作，達到培養(yǎng)人才的實用性和實效性的“雙贏”目的。

在STEAM模式下，這種合作將進一步深化。學校和企業(yè)通過線下線上，將傳統(tǒng)的知識學習和職業(yè)技術學習靈活地糅合在一起，使學生的綜合職業(yè)素質和實踐操作能力得到提升。再結合現(xiàn)階段比較熱門的“云平臺技術”，在“云”上創(chuàng)建各類產(chǎn)業(yè)基地，給學生實訓實習提供了非常便捷的渠道。

學習效果的反饋，可以通過“學習行為分析系統(tǒng)”進行跟蹤分析，既便于企業(yè)和學生之間進行雙向選擇，又可以為學校提供學生的總結性數(shù)據(jù)分析，為下一步人才培養(yǎng)方案的完善與修訂做好準備。網(wǎng)絡平臺上，企業(yè)將可以公開的數(shù)據(jù)、信息進行共享，學校不用擔心場地、安全等問題，直接在學校的電腦終端就可以完成實訓。企業(yè)可以通過大數(shù)據(jù)分析，了解到每個學生的情況，從而進行篩選。學校利用企業(yè)提供的資源，進行有針對性的培養(yǎng)，真正讓學生學有所用，學有所成，更好地適應網(wǎng)絡新時代的發(fā)展。

(三)線下教學

在線下課程學習中，要求學生根據(jù)所學的內(nèi)容和教師要求的重點記憶部分的知識進行梳理，在學習中不斷鞏固深化，牢牢掌握知識點內(nèi)容。教師可以通過線上平臺學生的預習情況及反饋，對學生遇到的重點、難點問題在課堂中進行解答。對于學生學習中的常見問題，可以通過學生的集體討論、頭腦風暴等方式進行探究和解決。教師還要注意培養(yǎng)學生的合作意識，可以把課堂內(nèi)容轉化為項目任務，讓學生以小組為單位共同探究學習內(nèi)容，合作完成教師布置的任務。在課程中教師還可以布置一些有關機器人的小發(fā)明任務等，增加課堂的趣味性，提升學生的學習積極性。

在課堂中，還要根據(jù)小組對任務的探究結果和隨堂測驗結果對學生進行適當?shù)脑u價，對優(yōu)秀的成果給予積極的評價，還要對課堂成果展示中出現(xiàn)的問題給予解決方案和對策，讓每個學生都可以高效掌握課堂學習內(nèi)容。

(四)課后拓展和專業(yè)課程考核

在工業(yè)機器人專業(yè)所有課程的課后拓展學習中，教師不但要對學生布置創(chuàng)新作業(yè)，還要對所學的知識點內(nèi)容進一步鞏固。在拓展學習中，如以“創(chuàng)建機器人機械裝置”這一課題為例，在學生掌握并完成課前和課中的教學任務和知識點后，教師可以把學生創(chuàng)作的富有創(chuàng)新性的模擬作品發(fā)布到線上教學平臺，讓所有的學生都進行學習觀摩，還可以提供給學生具體的參數(shù)設置等，讓學生參考和設計，進一步加深對知識的融合。

在工業(yè)機器人專業(yè)的所有課程中，為了保證STEAM教學模式的應用效果，培養(yǎng)學生自主學習的能力，在教學中要設置相關的綜合考核方案，要把學生平時的課程出勤情況、在線學習情況、課程實踐結果、仿真成果展覽等一系列內(nèi)容都包括進去。在這個過程中，學生體會到了專業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，能夠自主進行任務學習和研究，分析行業(yè)現(xiàn)狀，不斷反思和總結。

三、STEAM模式下的工業(yè)機器人專業(yè)課程的教學效果和教學反思

在STEAM模式下的工業(yè)機器人專業(yè)課程獲得的反饋效果非常明顯，教學效果也有著明顯的提高，學生對其認可度也非常高。學生認為線上教學平臺中的學習資源多樣化，包括授課視頻、微視頻、微課、微動畫等一些教學材料，可以讓學生比較直觀地了解教學內(nèi)容，讓學生的接受度和理解能力有所提升。在線測試的題目對學生而言也比較有挑戰(zhàn)性。學生認為STEAM模式下的課前預習、課中講授鞏固互動交流的教學模式讓他們對各科知識點的內(nèi)容掌握得更加充分，印象也更深刻。在經(jīng)過一段時間的混合教學，對學生學習成果進行了階段性的測驗，在測驗中發(fā)現(xiàn)學生對教學內(nèi)容掌握的程度隨著教學模式的改革有了明顯提升，學生的成績也有較大的提高。

同時，STEAM模式在工業(yè)機器人專業(yè)課程中的應用，充分結合了線上教學與線下教學的優(yōu)勢，實現(xiàn)了教學目標的進一步優(yōu)化，改變了傳統(tǒng)教學模式中生搬硬套的教學習慣。線上平臺的學習，信息化的教學方式增加了學生對課堂的興趣，也激發(fā)了學生的學習熱情。學生的自主學習性和積極性有了質的飛躍，教學效果和課堂教學質量也有了明顯的提高。但是在具體的應用中也有一些問題需要進一步優(yōu)化。例如，混合教學模式下一些教師的教學能力不強，不能有效地開展教學，教學效果不佳；部分學生的學習自主性不夠，不能積極地融入混合教學模式中，這就需要教師在教學過程中多鼓勵學生，增強學生的學習信心。

在開展工業(yè)機器人專業(yè)課程教學時，充分利用STEAM模式，可以促進課程更好地開展，讓學生在線上線下的互動學習中，更好地對相關的技術和知識進行應用與實踐，提升學生的自主學習能力和探索問題的能力。教師和教育相關從業(yè)人員要STEAM模式教學，加強教師與學生對STEAM模式教學的理解，全面體會STEAM模式教學帶來的益處，不斷提升工業(yè)機器人專業(yè)課程的教育教學質量，有效落實我國的素質教育。