论文部分内容阅读
一、引言
STEM 教育在全球蓬勃发展，我国也在积极开展STEM教育实践。2016年6月，教育部颁布了《教育信息化“十三五”规划》，明确指出“积极探索信息技术在众创空间、跨学科学习（STEM 教育）、创客教育等新的教育模式中的应用，着力提升学生的信息素养、创新意识和创新能力”。2017年发布了《中国STEM教育白皮书》，中国教育科学研究院也制定了“中国STEM教育2029行动计划”，推动STEM教育顶层设计，助力中国创新驱动重大战略的全面实施。
中等职业教育是我国教育的有机组成部分，在发达地区，中职学生占到高中教育的一半（如东莞市）。近年来，我国加大力度促进经济转型升级，中等职业学校的培养目标不仅仅是简单的技能人才，中国制造呼唤大国工匠精神，中等职业教育也需要培养具有创造力的技能型人才。加强技能和创新能力、创新意识训练是中职电子专业教学包含的内容。
近年来中职学校生源发生了很大的改变，中职生的基础普遍较差、学习目的不明确，师生对教学效果都不太满意。开展教育教学改革，增强课堂活力，提高教学效果，促进学生的全面发展，掌握面向未来的关键能力，势在必行。我校借鉴STEM教育理念，在电子专业用STEM教育理念5E教学模式开展的教学改革取得显著效果，开辟了创新教育和专业教学改革实践的有效途径。
二、STEM教育和5E教学模式
（一）STEM教育
STEM教育源自美国，是Science科学、Technology技术、Engineering工程、Mathematics数学四个英语单词首字母的组合，STEM教育有机融合科学、技术、工程和数学等多学科知识，以工程思维解决现实世界的问题。其教育的核心是：发现问题——设计解决方法——利用科学、技术、数学知识实施解决方法——将解决方法传达给大家，这种整合具有跨学科性、情境性、实践性、协作性、实证性等特征。STEM教育主张“跨学科”“协作”“创新”“做中学”，是一种跨学科促进学生全面发展的新型学习方式。
（二）5E教学模式
5E教学模式是由美国的生物学课程研究会开发的一种建构主义教学模式，在科学教育领域受到高度的关注，它由参与、吸引（Engage），探究（Explore），解释、阐述（Explain），精致、精心制作（Elaborate）和评价（Evaluate）五个环节构成，5E教学模式通过情景和问题导入、合作探究和支架式指导、规范和补充修正、工程设计和知识扩展、评价和分享总结等教学流程促进学生对新知识概念的构建、产生、迁移和理解，对培养学生的科学探究能力与工程实践能力效果显著。
三、中职电子专业5E教学模式的实践
（一）基于STEM教育理念的5E教学法教学过程
中职学校培养技能人才，常采用任务驱动项目教学法，“做中学、做中教”。为实现培养适应新时期的有创新能力的技能人才目标，教学中培育学生发现问题、解决问题和协作进取的能力非常重要。基于STEM教育，采用5E教学模式，通过真实的工程项目，让学生通过协作，以小组为单位展开讨论与研究。在研究过程中，学生需要寻找合适的技术、分析数据，并设计、测试和改进解决方案，与同伴交流研究成果，应用多学科知识解决问题，有效训练设计能力与问题解决能力，这与中职电子专业的任务驱动项目教学法高度一致，更能加强学生综合应用各科知识解决实际问题的能力，不但“学以致用”，还“致用以学”（图1）。
在教学中，5E教学模式可以用来探查学生的前科学概念，培养学生的科学探究能力，以及帮助学生实现概念转变和构建科学概念。在我校电子专业人才培养中，恰当地运用该教学模式开展教学，通过“参与-探究-解释-精致-评价”等教学环节，有助于课程理念和课程目标的落实（图2）。
这种教学模式非常契合中等职业学校调动学生学习积极性和加强创新实践能力培养的目标。我校电子专业开展5E教学模式的实践探索，取得一定成效。
（二）5E教学模式在电子专业的实践运用
以中职电子专业《电子技术基础与技能》教材中的“三人表决器制作”这一教学内容为例，5E教学模式的实践案例如下。
（1）5E教学目标
STEM 课程的总体教学目标是综合运用多门学科知识，在真实问题情景中进行探究式学习，从而培养学生的创新能力、实践能力、探索精神、协作意识和科学素养。在遵循总目标的前提下，“三人表决器制作”具体教学目标为：通过三人表决器电路装配与调试，熟悉电路装配与调试方法、理解组合电路的一般设计步骤和方法，学会合理选用集成门电路等电路元器件，熟悉电子电路的装接工艺要求。本课例的教学目标可以分别从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等不同角度描述，如表1所示。
（2）“三人表决器制作”的教学流程（表2）
（3）评价指标
采用多元评价体系。教学评价是动态的多元综合评价，包括教师评价、学生自评与互评，其中学生的科学精神、创新能力和合作能力应是重点关注的评价维度。
（4）教学效果
与传统的教学模式相比，本案例创设工作情景，整合STEM教育的5E教学模式组织教学，让学生面对真实情景，历经头脑风暴、小组合作、设计制作、工具运用、分享展示等系列过程，运用跨学科知识和方法解决实际问题，以情景或项目问题调动学生积极性，通过设计制作活动，将科学、技术、工程、数学知识进行链接，制作相关作品，在这过程中，学生沉浸在项目中，积极探究，教师把控过程，进行支架式指导，师生积极性高涨，教师授之以“欲”，学生“用以致学”，教学有效性大幅提升。
四、结语
电子专业借鉴STEM教育5E教学模式，为学生创设真实的工作情景，通过“科学探究”和“工程设计”等实践活动开展学习，调动学生积极性，小组协作探讨，任务解决过程本身就是學习的过程，较好地落实知识、技能、能力目标，也较好地完成核心素养的培养。
STEM教育理念与电子专业教学结合是时代的趋势，5E教学模式注重学生的发展，强调学习的主动建构，注重学生的自主学习态度和能力，意图在自主学习、终生学习方面培养学生正确的态度和方法，有利于中职电子专业培育学生的核心素养和创新创业能力，提高综合素质，5E教学模式实践研究也开辟了电子专业教育教学改革的有效途径。
[本文为中国教育科学研究院STEM教育2029创新行动计划立项课题（编号2019STEM189）阶段研究成果。]
责任编辑 陈春阳
STEM 教育在全球蓬勃发展，我国也在积极开展STEM教育实践。2016年6月，教育部颁布了《教育信息化“十三五”规划》，明确指出“积极探索信息技术在众创空间、跨学科学习（STEM 教育）、创客教育等新的教育模式中的应用，着力提升学生的信息素养、创新意识和创新能力”。2017年发布了《中国STEM教育白皮书》，中国教育科学研究院也制定了“中国STEM教育2029行动计划”，推动STEM教育顶层设计，助力中国创新驱动重大战略的全面实施。
中等职业教育是我国教育的有机组成部分，在发达地区，中职学生占到高中教育的一半（如东莞市）。近年来，我国加大力度促进经济转型升级，中等职业学校的培养目标不仅仅是简单的技能人才，中国制造呼唤大国工匠精神，中等职业教育也需要培养具有创造力的技能型人才。加强技能和创新能力、创新意识训练是中职电子专业教学包含的内容。
近年来中职学校生源发生了很大的改变，中职生的基础普遍较差、学习目的不明确，师生对教学效果都不太满意。开展教育教学改革，增强课堂活力，提高教学效果，促进学生的全面发展，掌握面向未来的关键能力，势在必行。我校借鉴STEM教育理念，在电子专业用STEM教育理念5E教学模式开展的教学改革取得显著效果，开辟了创新教育和专业教学改革实践的有效途径。
二、STEM教育和5E教学模式
（一）STEM教育
STEM教育源自美国，是Science科学、Technology技术、Engineering工程、Mathematics数学四个英语单词首字母的组合，STEM教育有机融合科学、技术、工程和数学等多学科知识，以工程思维解决现实世界的问题。其教育的核心是：发现问题——设计解决方法——利用科学、技术、数学知识实施解决方法——将解决方法传达给大家，这种整合具有跨学科性、情境性、实践性、协作性、实证性等特征。STEM教育主张“跨学科”“协作”“创新”“做中学”，是一种跨学科促进学生全面发展的新型学习方式。
（二）5E教学模式
5E教学模式是由美国的生物学课程研究会开发的一种建构主义教学模式，在科学教育领域受到高度的关注，它由参与、吸引（Engage），探究（Explore），解释、阐述（Explain），精致、精心制作（Elaborate）和评价（Evaluate）五个环节构成，5E教学模式通过情景和问题导入、合作探究和支架式指导、规范和补充修正、工程设计和知识扩展、评价和分享总结等教学流程促进学生对新知识概念的构建、产生、迁移和理解，对培养学生的科学探究能力与工程实践能力效果显著。
三、中职电子专业5E教学模式的实践
（一）基于STEM教育理念的5E教学法教学过程
中职学校培养技能人才，常采用任务驱动项目教学法，“做中学、做中教”。为实现培养适应新时期的有创新能力的技能人才目标，教学中培育学生发现问题、解决问题和协作进取的能力非常重要。基于STEM教育，采用5E教学模式，通过真实的工程项目，让学生通过协作，以小组为单位展开讨论与研究。在研究过程中，学生需要寻找合适的技术、分析数据，并设计、测试和改进解决方案，与同伴交流研究成果，应用多学科知识解决问题，有效训练设计能力与问题解决能力，这与中职电子专业的任务驱动项目教学法高度一致，更能加强学生综合应用各科知识解决实际问题的能力，不但“学以致用”，还“致用以学”（图1）。
在教学中，5E教学模式可以用来探查学生的前科学概念，培养学生的科学探究能力，以及帮助学生实现概念转变和构建科学概念。在我校电子专业人才培养中，恰当地运用该教学模式开展教学，通过“参与-探究-解释-精致-评价”等教学环节，有助于课程理念和课程目标的落实（图2）。
这种教学模式非常契合中等职业学校调动学生学习积极性和加强创新实践能力培养的目标。我校电子专业开展5E教学模式的实践探索，取得一定成效。
（二）5E教学模式在电子专业的实践运用
以中职电子专业《电子技术基础与技能》教材中的“三人表决器制作”这一教学内容为例，5E教学模式的实践案例如下。
（1）5E教学目标
STEM 课程的总体教学目标是综合运用多门学科知识，在真实问题情景中进行探究式学习，从而培养学生的创新能力、实践能力、探索精神、协作意识和科学素养。在遵循总目标的前提下，“三人表决器制作”具体教学目标为：通过三人表决器电路装配与调试，熟悉电路装配与调试方法、理解组合电路的一般设计步骤和方法，学会合理选用集成门电路等电路元器件，熟悉电子电路的装接工艺要求。本课例的教学目标可以分别从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等不同角度描述，如表1所示。
（2）“三人表决器制作”的教学流程（表2）
（3）评价指标
采用多元评价体系。教学评价是动态的多元综合评价，包括教师评价、学生自评与互评，其中学生的科学精神、创新能力和合作能力应是重点关注的评价维度。
（4）教学效果
与传统的教学模式相比，本案例创设工作情景，整合STEM教育的5E教学模式组织教学，让学生面对真实情景，历经头脑风暴、小组合作、设计制作、工具运用、分享展示等系列过程，运用跨学科知识和方法解决实际问题，以情景或项目问题调动学生积极性，通过设计制作活动，将科学、技术、工程、数学知识进行链接，制作相关作品，在这过程中，学生沉浸在项目中，积极探究，教师把控过程，进行支架式指导，师生积极性高涨，教师授之以“欲”，学生“用以致学”，教学有效性大幅提升。
四、结语
电子专业借鉴STEM教育5E教学模式，为学生创设真实的工作情景，通过“科学探究”和“工程设计”等实践活动开展学习，调动学生积极性，小组协作探讨，任务解决过程本身就是學习的过程，较好地落实知识、技能、能力目标，也较好地完成核心素养的培养。
STEM教育理念与电子专业教学结合是时代的趋势，5E教学模式注重学生的发展，强调学习的主动建构，注重学生的自主学习态度和能力，意图在自主学习、终生学习方面培养学生正确的态度和方法，有利于中职电子专业培育学生的核心素养和创新创业能力，提高综合素质，5E教学模式实践研究也开辟了电子专业教育教学改革的有效途径。
[本文为中国教育科学研究院STEM教育2029创新行动计划立项课题（编号2019STEM189）阶段研究成果。]
责任编辑 陈春阳