基于STEM教育理念的中職電子專業5E教學模式實踐研究

陳美平

一、引言

STEM 教育在全球蓬勃發展，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”規劃》，明確指出“積極探索信息技術在眾創空間、跨學科學習（STEM 教育）、創客教育等新的教育模式中的應用，著力提升學生的信息素養、創新意識和創新能力”。2017年發布了《中國STEM教育白皮書》，中國教育科學研究院也制定了“中國STEM教育2029行動計劃”，推動STEM教育頂層設計，助力中國創新驅動重大戰略的全面實施。

中等職業教育是我國教育的有機組成部分，在發達地區，中職學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濟轉型升級，中等職業學校的培養目標不僅僅是簡單的技能人才，中國制造呼喚大國工匠精神，中等職業教育也需要培養具有創造力的技能型人才。加強技能和創新能力、創新意識訓練是中職電子專業教學包含的內容。

近年來中職學校生源發生了很大的改變，中職生的基礎普遍較差、學習目的不明確，師生對教學效果都不太滿意。開展教育教學改革，增強課堂活力，提高教學效果，促進學生的全面發展，掌握面向未來的關鍵能力，勢在必行。我校借鑒STEM教育理念，在電子專業用STEM教育理念5E教學模式開展的教學改革取得顯著效果，開辟了創新教育和專業教學改革實踐的有效途徑。

二、STEM教育和5E教學模式

（一）STEM教育

STEM教育源自美國，是Science科學、Technology技術、Engineering工程、Mathematics數學四個英語單詞首字母的組合，STEM教育有機融合科學、技術、工程和數學等多學科知識，以工程思維解決現實世界的問題。其教育的核心是：發現問題——設計解決方法——利用科學、技術、數學知識實施解決方法——將解決方法傳達給大家，這種整合具有跨學科性、情境性、實踐性、協作性、實證性等特征。STEM教育主張“跨學科”“協作”“創新”“做中學”，是一種跨學科促進學生全面發展的新型學習方式。

（二）5E教學模式

5E教學模式是由美國的生物學課程研究會開發的一種建構主義教學模式，在科學教育領域受到高度的關注，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）五個環節構成，5E教學模式通過情景和問題導入、合作探究和支架式指導、規范和補充修正、工程設計和知識擴展、評價和分享總結等教學流程促進學生對新知識概念的構建、產生、遷移和理解，對培養學生的科學探究能力與工程實踐能力效果顯著。

三、中職電子專業5E教學模式的實踐

（一）基于STEM教育理念的5E教學法教學過程

中職學校培養技能人才，常采用任務驅動項目教學法，“做中學、做中教”。為實現培養適應新時期的有創新能力的技能人才目標，教學中培育學生發現問題、解決問題和協作進取的能力非常重要。基于STEM教育，采用5E教學模式，通過真實的工程項目，讓學生通過協作，以小組為單位展開討論與研究。在研究過程中，學生需要尋找合適的技術、分析數據，并設計、測試和改進解決方案，與同伴交流研究成果，應用多學科知識解決問題，有效訓練設計能力與問題解決能力，這與中職電子專業的任務驅動項目教學法高度一致，更能加強學生綜合應用各科知識解決實際問題的能力，不但“學以致用”，還“致用以學”（圖1）。

在教學中，5E教學模式可以用來探查學生的前科學概念，培養學生的科學探究能力，以及幫助學生實現概念轉變和構建科學概念。在我校電子專業人才培養中，恰當地運用該教學模式開展教學，通過“參與-探究-解釋-精致-評價”等教學環節，有助于課程理念和課程目標的落實（圖2）。

這種教學模式非常契合中等職業學校調動學生學習積極性和加強創新實踐能力培養的目標。我校電子專業開展5E教學模式的實踐探索，取得一定成效。

（二）5E教學模式在電子專業的實踐運用

以中職電子專業《電子技術基礎與技能》教材中的“三人表決器制作”這一教學內容為例，5E教學模式的實踐案例如下。

（1）5E教學目標

STEM 課程的總體教學目標是綜合運用多門學科知識，在真實問題情景中進行探究式學習，從而培養學生的創新能力、實踐能力、探索精神、協作意識和科學素養。在遵循總目標的前提下，“三人表決器制作”具體教學目標為：通過三人表決器電路裝配與調試，熟悉電路裝配與調試方法、理解組合電路的一般設計步驟和方法，學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。本課例的教學目標可以分別從知識與技能、過程與方法、情感態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”的教學流程（表2）

（3）評價指標

采用多元評價體系。教學評價是動態的多元綜合評價，包括教師評價、學生自評與互評，其中學生的科學精神、創新能力和合作能力應是重點關注的評價維度。

（4）教學效果

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

四、結語

電子專業借鑒STEM教育5E教學模式，為學生創設真實的工作情景，通過“科學探究”和“工程設計”等實踐活動開展學習，調動學生積極性，小組協作探討，任務解決過程本身就是學習的過程，較好地落實知識、技能、能力目標，也較好地完成核心素養的培養。

STEM教育理念與電子專業教學結合是時代的趨勢，5E教學模式注重學生的發展，強調學習的主動建構，注重學生的自主學習態度和能力，意圖在自主學習、終生學習方面培養學生正確的態度和方法，有利于中職電子專業培育學生的核心素養和創新創業能力，提高綜合素質，5E教學模式實踐研究也開辟了電子專業教育教學改革的有效途徑。

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

責任編輯 陳春陽