基于STEAM教育理念的中職“3D打印”課程教學(xué)實(shí)踐研究

朱飛，徐巖 （江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院徐州財(cái)經(jīng)分院，江蘇 徐州 221008）

伴隨著職業(yè)教育的不斷發(fā)展，我國近年來國家對職業(yè)教育的高度重視，但現(xiàn)代職業(yè)教育的飛速發(fā)展過程中，也存在著一定的問題，3D打印課程目前出現(xiàn)教學(xué)模式單一的問題，同時(shí)在教學(xué)效果方面也存在著效果不佳的現(xiàn)在。通過實(shí)際的教學(xué)過程中使用STEAM教育理念，可以有效解決課程教學(xué)模式不足和學(xué)生興趣不高的問題。STEAM是由科學(xué)（Science）、工程（Engineering）、技術(shù)（Technology）、數(shù)學(xué)（Mathematics）與藝術(shù)（Arts）五個(gè)英文單詞首字母縮寫而成，STEAM教育理念是一種綜合性與跨學(xué)科的教學(xué)方式，自身的跨學(xué)科知識融入，從實(shí)際生活中出發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生對解決實(shí)際問題的能力，鍛煉學(xué)生實(shí)踐實(shí)操的模型制作能力，通過學(xué)生們的自主探究對學(xué)科知識的充分掌握，利用好信息化技術(shù)手段和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，解決實(shí)際學(xué)習(xí)過程中遇到的問題。

1 關(guān)于STEAM教育理念的研究

美國是提出STEM教育理念最早的國家，美國在1986年STEM教育的“尼爾報(bào)告”中提出科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程與技術(shù)的教育綱領(lǐng)，成為STEM教育理念的開端。美國在上世紀(jì)九十年代至今，不斷推出各種政策支持該教育理念的發(fā)展。在2011年美國發(fā)布的《成功的K-12階段STEM教育：確認(rèn)科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的有效途徑》的研究報(bào)告，現(xiàn)在的美國把STEM教育比作美國國家教育戰(zhàn)略，在高等教育中全面推廣。日本在小學(xué)實(shí)行“寬裕教育”，學(xué)生們的成績出現(xiàn)了整體性下降，由于現(xiàn)在教育矛盾突出的問題，為了改變?nèi)毡窘逃F(xiàn)在，日本開始實(shí)行運(yùn)用STEAM教育理念。目前日本的STEAM教育理念還處于萌芽階段，日本政府在局部地區(qū)提出該教育理念，但在政府文件中還沒有提出STEAM教育。為讓STEAM教育可以在日本小學(xué)和中學(xué)教育能夠穩(wěn)定發(fā)展，日本通過修改小學(xué)的教學(xué)大綱加強(qiáng)STEAM教育的課時(shí)，對STEAM教育理念進(jìn)行增加專項(xiàng)教育基金支持，把教育重心放在培養(yǎng)具有學(xué)習(xí)潛力的學(xué)生，從而不斷地增強(qiáng)STEAM教師的師資隊(duì)伍，通過國際合作促進(jìn)教育的提速發(fā)展。澳大利亞在2013年提出STEAM教育理念，從國家政策、社會參與、整合資源、師資培養(yǎng)和體制培優(yōu)等方面，取得了豐厚的教學(xué)成果。

在我國提出STEAM教育理念起步較晚，我國學(xué)者在2008年對該理論進(jìn)行研究，之后越來越多的學(xué)者對該理論進(jìn)行研究，2017年開始出現(xiàn)大量的STEAM教育文獻(xiàn)，學(xué)者們開始把STEAM教育理念融入到我國的教育教學(xué)中，對學(xué)生的興趣培養(yǎng)起到了很好的促進(jìn)作用。STEAM教育理念是跨學(xué)科的教育，把五門學(xué)科進(jìn)行疊加整合，把獨(dú)立的學(xué)科技能，通過問題發(fā)展解決，實(shí)現(xiàn)情景遷移，生成新的解決問題辦法。STEAM教育理念是在真實(shí)的工作情景中，對多學(xué)科整合培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的教育類型，通過項(xiàng)目化形式培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

2 基于STEAM教育理念的中職“3D打印”課程的教學(xué)設(shè)計(jì)

本文是根據(jù)江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院徐州財(cái)經(jīng)分院的中職學(xué)生“3D打印”課程的教學(xué)現(xiàn)在進(jìn)行問卷調(diào)查，根據(jù)對建筑裝飾設(shè)計(jì)專業(yè)畢業(yè)生，徐州地區(qū)裝飾公司的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人進(jìn)行訪談，對3D打印教學(xué)現(xiàn)在，發(fā)現(xiàn)對建筑裝飾設(shè)計(jì)專業(yè)的能力需求，從校內(nèi)和校外對STEAM教育理念的“3D打印”課程進(jìn)行分析，把不斷提升學(xué)生綜合能力出發(fā)，項(xiàng)目化的STEAM教學(xué)模式為理論出發(fā)，設(shè)計(jì)出基于STEAM教育理念的中職“3D打印”課程的教學(xué)設(shè)計(jì)。

2.1 中職“3D打印”課程內(nèi)部需求進(jìn)行分析

為了更科學(xué)進(jìn)行“3D打印”課程教學(xué)融合STEAM教育理念的教學(xué)設(shè)計(jì)方案，在教學(xué)實(shí)施過程中有更好的教學(xué)效果，對江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院徐州財(cái)經(jīng)分院的建筑裝飾設(shè)計(jì)專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查分析，進(jìn)行調(diào)查問卷是為了更深入地了解學(xué)生對3D打印課程存在的重點(diǎn)問題，為了能夠使得STEAM教育理念優(yōu)化現(xiàn)在的教育教學(xué)模式，提供課程依據(jù)。作者設(shè)計(jì)了“3D打印”課程教育教學(xué)現(xiàn)在調(diào)查問卷，主要針對江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院徐州財(cái)經(jīng)分院建筑裝飾設(shè)計(jì)班級學(xué)生，共發(fā)放問卷152份，其中有效問卷147份，無效問卷5份。

2.2 中職“3D打印”課程外部需求進(jìn)行分析

伴隨著信息化時(shí)代的飛速發(fā)展，建筑行業(yè)也融入大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、新材料、建筑大數(shù)據(jù)和人工智能的新技術(shù)，驅(qū)動建筑業(yè)態(tài)發(fā)生變化，建筑行業(yè)學(xué)生需要掌握繪圖制圖方面的知識，對建筑行業(yè)的裝配式建筑和BIM軟件有所了解，學(xué)生未來更多地將從事設(shè)計(jì)監(jiān)理，對學(xué)生的管理能力提出更高的要求，學(xué)生畢業(yè)后需要跟著建筑項(xiàng)目到一線去指導(dǎo)施工人員建設(shè)場景。建筑裝飾專業(yè)的學(xué)生在校期間，把大量的時(shí)間用于掌握各種專業(yè)理論知識，并對實(shí)踐操作軟件知識產(chǎn)生濃厚的興趣，在項(xiàng)目實(shí)踐能力方面還有所欠缺，學(xué)生項(xiàng)目實(shí)操能力和崗位意識的能力繼續(xù)拓展，這就讓企業(yè)對學(xué)生培養(yǎng)過程中需要投入更多的人力成本，增加學(xué)生的實(shí)踐培訓(xùn)和崗位試錯(cuò)。

作者選取徐州地區(qū)三家建筑設(shè)計(jì)公司進(jìn)行訪談，分別對建筑裝飾設(shè)計(jì)、軟裝公司和公共裝修三個(gè)類型企業(yè)對中職學(xué)生面試要求進(jìn)行梳理，分析出企業(yè)更加看重學(xué)生的跨學(xué)科問題解決能力和個(gè)人表達(dá)能力，企業(yè)選擇中職學(xué)生更多的是能完成具體任務(wù)。所以，我們在培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)技能過程中，更多的要培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力。

結(jié)合中職畢業(yè)生在校期間對課程的評價(jià)，畢業(yè)生的就業(yè)能力需要具備的能力，總結(jié)學(xué)生在讀期間需要掌握的知識、能力和素質(zhì)目標(biāo)，能不能與企業(yè)崗位需求相一致。中職學(xué)生面臨著自身的基礎(chǔ)能力較差，對專業(yè)課學(xué)生自主的能力不足，學(xué)生學(xué)習(xí)3D打印課程過程中產(chǎn)生一定的厭學(xué)情緒，從而產(chǎn)生出學(xué)習(xí)效果不佳的現(xiàn)象。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中沒有明確的職業(yè)生涯規(guī)劃，在學(xué)習(xí)中缺少明確目標(biāo)，上進(jìn)心不足，僅僅能順利取得畢業(yè)證作為最終目的。在學(xué)校課程學(xué)習(xí)過程中很少進(jìn)行小組探究式學(xué)習(xí)，在畢業(yè)后參加工作處理人際關(guān)系時(shí)很難融入，從而產(chǎn)生出溝通不暢，在實(shí)際工作中容易出現(xiàn)不愉快?，F(xiàn)在教材過于理論化，而職業(yè)教育更偏重技能實(shí)操，學(xué)校知識很難與企業(yè)實(shí)踐相互融合，在工作崗位上還需要進(jìn)行二次學(xué)習(xí)。在主動學(xué)習(xí)過程中，成績較好的學(xué)生碰到陌生的知識時(shí)，也會沒有思路，缺乏自主解決實(shí)際問題的能力。

3 基于STEAM教育理念的中職“3D打印”課程教學(xué)模式構(gòu)建

STEAM是由科學(xué)（Science）、工程（Engineering）、技術(shù)（Technology）、數(shù)學(xué)（Mathematics）與藝術(shù)（Arts）五個(gè)英文單詞的首字母組成，分別是五個(gè)學(xué)科的綜合體現(xiàn)，是綜合地利用多學(xué)科融合完成一個(gè)項(xiàng)目的全過程。該教育理念是一個(gè)綜合性的教學(xué)方法，為3D打印課程帶來了全新的理念、全新的教學(xué)形式和適合中職學(xué)生的課程模式。使用STEAM教學(xué)理念需要把藝術(shù)、工程、科學(xué)、數(shù)學(xué)和技術(shù)之間的關(guān)系弄清楚，科學(xué)是人們不斷探索新鮮知識的過程，推動著人類文明的進(jìn)步發(fā)展?？茖W(xué)是以定理形式反映客觀現(xiàn)實(shí)的運(yùn)動規(guī)律的知識，人們對科學(xué)的探知僅僅停留在自然中和社會中，該教育理念中提到的科學(xué)主要是自然科學(xué)。

技術(shù)是人們改變生活過程中的手段，是一些創(chuàng)造的總和。技術(shù)還是解決實(shí)際問題的規(guī)則，還包括實(shí)操過程中的方法與知識。伴隨著時(shí)代的進(jìn)步，網(wǎng)絡(luò)和多媒體制作都是信息技術(shù)的范疇。工程是改造物質(zhì)世界的實(shí)踐活動，工程是科學(xué)的一個(gè)工具，通過工程實(shí)現(xiàn)具體的改造，可以是產(chǎn)品、結(jié)構(gòu)、機(jī)器設(shè)備、軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高效地完成生活改造。數(shù)學(xué)是學(xué)習(xí)認(rèn)知世界的基本工具，數(shù)學(xué)是科學(xué)的基礎(chǔ)，我們生活的世界就是一個(gè)邏輯和思維分析的世界，可以幫我們認(rèn)知這個(gè)生活的世界，也可以幫我們?nèi)ジ脑焓澜纭Ｋ囆g(shù)是一個(gè)廣泛的名詞，其中包含音樂、舞蹈、美術(shù)和武術(shù)等，在世界生活中需要通過人文學(xué)科來豐富我們的生活，提升學(xué)生的視覺審美和藝術(shù)修養(yǎng)。

從STEAM的核心詞匯可以看出相互之間是相互影響、相互聯(lián)系的關(guān)系，科學(xué)、工程、技術(shù)、數(shù)學(xué)和藝術(shù)直接都是共同發(fā)展和相互補(bǔ)充的關(guān)系?？茖W(xué)是為數(shù)學(xué)、藝術(shù)、工程和技術(shù)提供依據(jù)，科學(xué)是全學(xué)科的總和，藝術(shù)是科學(xué)的表現(xiàn)形態(tài)。STEAM教學(xué)理念融合了多學(xué)科的特色，把知識的方法進(jìn)行有機(jī)統(tǒng)一，形成課程教學(xué)的創(chuàng)新產(chǎn)生，融合各種學(xué)科實(shí)踐活動，體現(xiàn)多學(xué)科的內(nèi)涵，讓課程學(xué)習(xí)變得更加靈動。

4 基于STEAM教育理念的中職“3D打印”課程教學(xué)模式設(shè)計(jì)

教師在制定教學(xué)設(shè)計(jì)方案時(shí)，必須要迎合時(shí)代發(fā)展培養(yǎng)社會需要的人才，在課程中融入最新的知識內(nèi)容，把課程思政，以潤物細(xì)無聲的手法融合在教學(xué)設(shè)計(jì)中。對于中職學(xué)生更多的是以能力為導(dǎo)向，以學(xué)生為主體，教師作為輔助者，采用教學(xué)做合一的教學(xué)模式，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中可以積極地融入到課程學(xué)習(xí)中，實(shí)現(xiàn)學(xué)中做，做中學(xué)的學(xué)習(xí)效果。

STEAM教育理念可以讓課程教學(xué)內(nèi)容更真實(shí)，讓學(xué)生對課程產(chǎn)生興趣，形成真實(shí)的問題情境，以學(xué)生為中心去完成項(xiàng)目化教學(xué)，讓多學(xué)科的整合幫助學(xué)生解決問題，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)知識吸收消化的能力。本文對STEAM教學(xué)模式的文獻(xiàn)進(jìn)行查閱和梳理，分析出校期間的調(diào)查問卷的結(jié)果，中職建筑裝飾學(xué)生的畢業(yè)生和企業(yè)經(jīng)理采取訪談形式，分析整理中職“3D打印”課程中的特色和理念。STEAM教育理念的中職“3D打印”課程教學(xué)與其他“3D打印”教學(xué)模式的首要區(qū)別是STEAM教育理念更加具有創(chuàng)新性。

對江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院徐州財(cái)經(jīng)分院“3D打印”課程的教學(xué)現(xiàn)在進(jìn)行問卷調(diào)查能夠看出，目前課程以教師講授示范，學(xué)生實(shí)操練習(xí)為主，未能實(shí)現(xiàn)學(xué)生自主探究式的學(xué)習(xí)模式。3D打印課程學(xué)習(xí)中教師講解打印過程，學(xué)生跟著練習(xí)，沒能上升到以學(xué)生為中心的課堂。在STEAM教育理念的指引下，教師是課堂的指引者，課堂交給學(xué)生，學(xué)生之間進(jìn)行小組討論，形成探究式課堂，小組合作完成3D打印的任務(wù)和拓展項(xiàng)目，不僅僅解放了學(xué)生的思維模式，也讓學(xué)生有更多的空間去做打印模型，學(xué)生通過合作的形式完成模型打印的全過程。其次，STEAM教育理念具有跨界學(xué)科性，對3D打印課程的教學(xué)現(xiàn)在用問卷調(diào)查的性質(zhì)得知，大部分學(xué)生需要技術(shù)類的課程知識，學(xué)生沒能把多學(xué)科交叉來思考打印模型過程中的問題。通過STEAM教育理念的3D課程教學(xué)設(shè)計(jì)，讓建模和打印模型整體結(jié)合，利用計(jì)算機(jī)軟件、數(shù)學(xué)和工程的學(xué)科內(nèi)容，讓模型打印精準(zhǔn)，利用藝術(shù)學(xué)科內(nèi)容，輔助學(xué)生制作出更加精美的模型，運(yùn)用綜合的學(xué)科知識，不斷提升學(xué)生的問題解決能力。STEAM教育理念增強(qiáng)課堂的情境化，中職建筑裝飾專業(yè)的學(xué)生畢業(yè)后去企業(yè)工作，在學(xué)校的生活中很少接觸到企業(yè)的真實(shí)環(huán)境，很難融入到企業(yè)工作的崗位中?；赟TEAM教育理念融合中職建筑裝飾專業(yè)的學(xué)習(xí)，讓真實(shí)的企業(yè)需求融入到課堂中去，學(xué)生可以把知識融合到模擬企業(yè)情境之中，綜合多學(xué)科進(jìn)行問題解決，形成知識遷移。

5 基于STEAM教育理念“3D打印”課程教學(xué)實(shí)施

基于STEAM教育理念的中職“3D打印”課程教學(xué)模式，設(shè)計(jì)出適合中職生的教學(xué)實(shí)施方案，以中職建筑裝飾專業(yè)3D打印課程為例，在教學(xué)實(shí)踐下，檢驗(yàn)該教學(xué)理念的實(shí)效性。

本文是對STEAM教育理念在中職建筑裝飾專業(yè)3D打印課程教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)施，制作了兩份調(diào)查問卷，分別是教學(xué)前和教學(xué)后的問卷調(diào)查，同時(shí)也對學(xué)生課程滿意度進(jìn)行調(diào)查。調(diào)查問卷是測試教學(xué)設(shè)計(jì)前后的學(xué)生學(xué)習(xí)效果，從而生成真實(shí)的教學(xué)數(shù)據(jù)。

根據(jù)STEAM教學(xué)理念的中職建筑裝飾專業(yè)3D打印課程教學(xué)案例的設(shè)計(jì)，以徐州市先臨三維公司3D打印的企業(yè)資源，把企業(yè)真實(shí)的3D打印需求帶進(jìn)中職的課堂之中，學(xué)生結(jié)合企業(yè)經(jīng)驗(yàn)制作場景模型，將模型導(dǎo)入軟件中進(jìn)行模型制作，同時(shí)企業(yè)和學(xué)校為學(xué)生提供很好的實(shí)踐機(jī)會，綜合提升學(xué)生多方面的能力。

在完成基于STEAM教育理念的3D打印課程設(shè)計(jì)實(shí)施后，對學(xué)生進(jìn)行座談，學(xué)生對課程的興趣有了提升，從課程名稱就能感覺到與傳統(tǒng)課堂發(fā)生了變化，其中小組合作、任務(wù)設(shè)置，讓學(xué)生對自己的專業(yè)學(xué)習(xí)更加自信。學(xué)生對3D打印課程的技能掌握更加扎實(shí)，學(xué)生對3D打印機(jī)的參數(shù)設(shè)置和打印原理更加的清晰，明白為什么三維打印機(jī)需要這樣來操作。學(xué)生們對課程的教學(xué)模式進(jìn)行整體評價(jià)，認(rèn)為這樣的教學(xué)模式，讓小組之間形成團(tuán)隊(duì)，不僅加深同學(xué)們友誼，還對未來就業(yè)企業(yè)團(tuán)隊(duì)合作打下基礎(chǔ)。學(xué)生們通過游戲的形式，在課堂上可以和組員面對面交流，有助于在實(shí)際工作中與同事和領(lǐng)導(dǎo)交流相處。學(xué)生提升了自身對軟件的使用，可以用書面表達(dá)和主動查閱英文文獻(xiàn)資料，堅(jiān)定學(xué)習(xí)信念，在以后學(xué)科知識學(xué)習(xí)中，提高了自主學(xué)習(xí)的能力。教學(xué)模式也存在不足，學(xué)生由于知識儲備不足，在知識交叉結(jié)合過程中，過渡生硬，學(xué)生們希望老師可以在教學(xué)中更多地融入知識的引導(dǎo)講解。通過對課程前后的數(shù)據(jù)收集，對資料進(jìn)行整理分析，并在課后對學(xué)生訪談，基于STEAM教育理念的學(xué)習(xí)，可以很好地激發(fā)學(xué)生興趣、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、問題解決能力和技能掌握能力。

6 結(jié)語

STEAM教育理念是一個(gè)跨學(xué)科的教學(xué)方法，基于STEAM教育理念的中職“3D打印”課程教學(xué)實(shí)施，不僅激發(fā)了中職學(xué)生對3D打印課程學(xué)習(xí)興趣，還培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)的協(xié)作能力，提高學(xué)生的整合學(xué)科的問題解決能力，對中職學(xué)生掌握3D打印課程的技能與知識具有提升價(jià)值。