基于STEM理念的高中激光切割雕刻機課程設計

管清方 張培喜 石少偉

【摘?要】STEM教育理念的三大核心內涵就是跨學科整合、問題驅動以及情境合作，教師在教學過程中應該合理運用STEM教學理念，結合實際教學內容設計課程教學方案，提升優化教學品質。本文中以高中“激光切割雕刻機”知識點為背景展開教學討論分析，分析研讀了激光切割雕刻機教學軟件的STEM教學思路，并設計了教學案例應用。

【關鍵詞】激光切割雕刻機;STEM教育理念;教學思路;案例設計

一、前言

在高中切割雕刻機的通用技術教學中可采用到STEM教育理念，結合其前衛教學思想內涵展開教學設計，啟發學生在通用技術課程中合理應用激光切割雕刻機技術內容，明確學習目標，獲得良好學習體驗，實現知識掌握與學以致用。

二、關于STEM

STEM教育理念中包含了科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）以及數學教育（Mathematics）。這一教育理念起源于上世紀80年代初的美國，它希望打破傳統學科領域邊界，培養學生良好的科技理工素養，在提升教育創新能力，優化國民科學素養方面具有一定促進作用。同時他也希望建立基于SETM教育理念下的高素質人才發展體系[1]。

不過在我國，由于STEM教育發展起步較晚，在基礎教育層面上還未能建起一套完整的STEM教育體系，因此基于我國基礎教育的實際情況來看，還應當更多側重于基礎教學展開教學體系設計，構建全新的STEM課程基本架構，結合科學課程載體展開教學設計，注重教學實施中科學探究與設計的相互有機結合。

三、高中激光切割雕刻機教學軟件與STEM教學思路分析

在高中激光切割雕刻機教學軟件教學中會采用到目前比較流行的STEM教學理念，基于跨學科知識內容、問題驅動與情境合作設計優化教學過程，體現創新教學合理性優化過程。為了實現STEM教學理念與激光切割雕刻機教學軟件的合二為一，以下提出了3點教學思路。

（一）跨學科知識內容融合

在高中激光切割雕刻機教學軟件的教學設計應用中可融入諸多跨學科知識內容，其中就包括了AI智能算法、美術手工繪制等等知識內容，同時也結合計算機網絡教學內容展開教學設計，保證學生能夠合理運用諸多知識內容解決教師所提出的各種問題，掌握該課主體知識內容。

（二）問題驅動

基于問題驅動展開教學設計，這是STEM教育理念中所倡導的。教師在教學過程中應該思考提出諸多問題，驅動教學內容的同時也驅動學生思維。激光切割雕刻機教學軟件的整個教學過程中都需要基于問題驅動展開教學設計，例如基于工作空間的主界面教學設計采用到了藍色矩形框，教師就提出問題：“如何結合矩形框對應實際加工機床的工作臺面？”基于這一問題驅動，就希望推動教學進程，引導學生借助問題展開學習思考過程。

（三）情境合作

情境合作是高中激光切割雕刻機教學案例應用中的重點內容，結合實際場景創設，教師就希望引導學生深入學習激光切割雕刻機教學案例，基于情境教學設置小組合作內容，進一步引導學生進入教學情境，實現教學突破[2]。

四、高中激光切割雕刻機教學案例設計應用

在高中激光切割雕刻機教學案例設計應用中，基于STEM教育理念，教師就專門結合知識點展開教學案例設計。下文簡單闡釋了利用激光切割雕刻機制作幾何圖案與文字的相關教學方法。

首先，教師為學生創設教學情境，借助AutoCad軟件引導學生繪制圓，定點輸入半徑內容，確認教學要點。整個教學過程就引入了大量數學思想，繪制矩形，選擇圓角矩形輸入圓角半徑和長寬尺寸，在確認全選專業功能后進行圖形編輯，然后利用激光雕切割機進行圖形焊接。在該教學過程中，教師就選擇了“青島六十八中歡迎您”的字樣，利用shift鍵操作編輯選擇“青島六十八中歡迎您”進行文字集合，完成文字定位，然后準備激光切割雕刻。

其次，選擇“青島六十八中歡迎您”文字并提出問題驅動教學過程，指導學生合理操作激光切割雕刻過程。學生按照教師之前所教授的理論內容展開操作，分別通過右鍵、對象屬性、調整速度比例（調整到30%）、調整功率比例（調整到40%）展開教學設計，最后確定激光切割雕刻操作環節。同理，在文字框架方面點右鍵選擇對象屬性，如法炮制可制作文字結構框架，最后全選激光切割雕刻明確定位回零點坐標，再利用激光切割雕刻機設置不同部位不同進給速度，基于一定功率完成雕刻過程。

為了讓學生更加深入學習該課知識內容，教師也希望鼓勵學生多利用激光切割雕刻機雕刻自己所喜歡的圖片文字內容。可將學生情感興趣內容代入到教學環節中，為學生設置小組鼓勵他們共同合作互助完成教學情景項目內容，實現共同學習，共同進步[3]。

五、結語

綜上所述，高中激光切割雕刻機教學軟件設計應用在成功引入STEM教學思路其教學內涵更豐富，教學思路更開闊，可保證學生在實踐學習過程中真正融入到教學情境中，在問題驅動與跨學科知識學習過程中掌握激光雕刻機教學知識內容，提升學生的學科核心素養，同時也實現教學過程優化。

參考文獻：

[1]余勝泉，吳斕.證據導向的STEM教學模式研究[J].現代遠程教育研究，2019，31（5）：20～31，84.

[2]曾劍城.基于STEM教育模式的高中物理教學設計[J].新課程·下旬，2019（9）：150.

[3]江蘇國源激光智能裝備制造有限公司.高清潔度的激光切割雕刻機：CN201821479153.9[P].2019-06-25.

[4]廣州市普漢科技有限公司.一種激光切割雕刻機的抽風除塵機構和激光切割雕刻機：CN201721279800.7[P].2018-06-01.