基于STEM教育的中職學生學習力培養(yǎng)策略研究與實施

一、研究基礎(chǔ)

學習力是當今數(shù)字化時代中職學生最重要的能力之一，對學生學習力的培養(yǎng)需以學生為中心，考慮學生不同的學習基礎(chǔ)、學習能力、學習風格。

（一）學習力的內(nèi)涵及分析

Crick RD在Learning Power in Prac-tice：AGuideforTeachers提出，學習力集中于學習者的意識，通過將學習者個體的性格特征、價值取向以及學習態(tài)度多維融合，從而反饋學習者的學習、生活、工作過程。英國“有效終身學習編目（ELLI）”的研究證實，基于人們處于不同學習環(huán)境中的量化評價，學習力的七個構(gòu)成要素分別為變化和學習（ChangingandLearning）、關(guān)鍵好奇心（CriticalCuriosity）、意義形成（MeaningMaking）、創(chuàng)造性（Creativity）、學習關(guān)系（LearningRelationships）、策略意識（StrategicAwareness）、順應(yīng)力（Resili-ence）（CrickRD，2006）。

當前，學生學習力的培養(yǎng)與提高對傳統(tǒng)教育教學模式帶來沖擊，要求職業(yè)院校進行變革，就有效學習、教育方式、課堂革命等方面展開更為全面、具體、可行性的研究。

（二）中職學生學習力的構(gòu)成要素

邁克·杰屈認為，學習力反映學習者的意愿及態(tài)度、情感、意向、動機、價值觀；同時，反映知識目標、技能目標、素質(zhì)目標達成的結(jié)果。

研究中職學生的學習力培養(yǎng)，需結(jié)合當今中職學生學習特點和實際情況進行：一是大部分中職學生感性思維活躍，聲光媒體的感官刺激能夠增強他們的學習興趣，游戲化思維模式引入課堂能夠激發(fā)他們的學習動機，提高課堂的互動性和參與度；二是中職學生為ω₀₀ 后”，生活成長在信息時代，信息接受程度較高，對于互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、移動終端等依賴程度較高，同時，線上線下混合式教學廣泛應(yīng)用，STEM教育提倡將信息技術(shù)與教育有機融合，都有利于實現(xiàn)學習者學習力的提升。

立足中職學生學情分析，我們認為學習力構(gòu)成要素包括學習動力、學習毅力、學習能力、學習互惠力和學習創(chuàng)造力等五個方面（蔣志輝、趙呈領(lǐng)，等，2017）。針對這五個要素，本研究構(gòu)建基于STEM教育的中職學生學習力構(gòu)成要素模型，如圖1所示。

圖1基于STEM教育的學生學習力構(gòu)成要素模型

二、構(gòu)建中職學生學習力培養(yǎng)的策略模型及教學流程

本研究采用STEM教育理念中的

PBL項目教學法，整合了STEM的科學素養(yǎng)（Science）、專業(yè)技能（Technolo-gy）、工程實踐（Engineering）、數(shù)學模型（MathModel）等跨學科知識，培養(yǎng)中職學生在完成實際實習生產(chǎn)任務(wù)過程中的問題解決能力、綜合實踐能力。本文構(gòu)建“以教學設(shè)計（TeachingDe-sign）確定學生學習力培養(yǎng)目標，通過教學實施（TeachingImplementation）拓展學生學習力培養(yǎng)維度，通過教學評估（TeachingAssessment）反饋學生學習力培養(yǎng)效果”的模型，如圖2所示。

（一）教學設(shè)計

本研究運用STEM教育理念的項目教學法（ProjectBasedLeading）進行教學設(shè)計，融合科學、技術(shù)、工程和數(shù)學四個學科的知識點和技能點。這四個學科領(lǐng)域的知識并非簡單相互疊加，而是結(jié)合職業(yè)教育面向產(chǎn)業(yè)發(fā)展、對接企業(yè)項目，教學過程對接工作過程、教學目標對接企業(yè)項目標準、教學評價對接技能證書考核，融入四個學科領(lǐng)域的新技術(shù)、新工藝、新業(yè)態(tài)，學生完成企業(yè)真實項目，融合STEM四個領(lǐng)域的知識技能確定學生學習力培養(yǎng)目標。

（二）教學實施

學生學習力的培養(yǎng)和提升是一個閉環(huán)式持續(xù)的過程，為了拓寬學生學習力培養(yǎng)維度，教師可采用課前自主探究、課中解決問題、課后技能拓展的閉環(huán)全過程實施教學。課前，基于混合式教學模式，師生在平臺進行互動交流，完成課前任務(wù)；課中，基于STEM教育理念的項目教學法，教學過程對接企業(yè)生產(chǎn)中的資訊、決策、計劃、實施、檢查、評價等工作過程，師生完成進階闖關(guān)任務(wù)，開展“任務(wù)驅(qū)動、成果導向”的教學；課后，完成產(chǎn)品成果，根據(jù)評估反饋學生學習效果，針對共性問題和個性差異，因材施教制定課后拓展任務(wù)。

（三）教學評估

根據(jù)中職學生學習力構(gòu)成要素，我們設(shè)立“五維”教學評估一級指標，即學習動力、學習毅力、學習能力、學習互惠力、學習創(chuàng)造力（蔣志輝、趙呈領(lǐng)，等，2017），以及其對應(yīng)的二級評價指標（表1）。

（四）設(shè)計流程

基于STEM教育提升中職學生學習力培養(yǎng)模型，其教學設(shè)計流程具體如下：一是課程目標的確定是課程開展的前提，需立足學情分析，結(jié)合企業(yè)崗位真實項目、STEM教育課程重構(gòu)教學內(nèi)容，激發(fā)學生學習興趣，提高學生課堂參與度與積極性；二是學生以自主探究、分組合作的方式增強交流協(xié)作，結(jié)合企業(yè)崗位職責進行任務(wù)分工、崗位輪換，解決實際問題，增強學生的互惠力；三是學習過程采用任務(wù)驅(qū)動、行動導向等方法，學生在完成任務(wù)、成果優(yōu)化的過程中鍛煉學習毅力與精益求精的工匠品質(zhì)；四是在教學過程中，教師通過規(guī)范示教、課中督導、全過程評價，及時指導并解決學生遇到的問題；五是學生完成小組分享、成果展示的學習過程，提高自身創(chuàng)造力和學習力；六是教師借助數(shù)字化、信息化技術(shù)構(gòu)建課前、課中、課后線上線下混合式教學全過程，拓寬學生學習知識、掌握技能的時間和空間，促進學生學習能力的提高。

三、基于STEM教育培養(yǎng)學生學習力的教學實施案例

（一）教學案例主題與授課對象及課程目標

本研究選取中職電子信息技術(shù)核心課程電子產(chǎn)品應(yīng)用制作中的“智能光控照明電路制作”項目，本項目貼近電子產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)崗位工作過程，授課對象為中職電子信息技術(shù)專業(yè)二年級學生，已學習電工基礎(chǔ)知識與技能、電子技術(shù)基礎(chǔ)等課程；學生進行崗位分工、小組協(xié)作學習的互惠力較強；電路分析、理論推導、模型建構(gòu)以及故障診斷的學習毅力、創(chuàng)造力有待提高。

圖2基于STEM教育的學生學習力培養(yǎng)策略模型

表1STEM學習力培養(yǎng)教學評估指標

通過完成智能光控照明電路設(shè)計與制作，一是激發(fā)學生了解企業(yè)崗位真實工作過程的學習興趣和動力，培養(yǎng)學生實踐生產(chǎn)、動手操作的學習力。二是使學生掌握智能光控照明電路的原理、工作過程等知識點，以及測量儀器儀表使用、電路故障檢修等技能點，最終完成智能光控照明電路設(shè)計與制作及成果展示。三是通過小組協(xié)作、崗位分工培養(yǎng)自主探究和團隊合作的學習能力；端正安全生產(chǎn)、愛崗敬業(yè)的勞動態(tài)度；培育嚴謹認真、精益求精的工匠精神和創(chuàng)新精神。

（二）教學實施案例

1.課前預習，自主探究

基于線上線下混合式教學法，教師利用UMU互動學習平臺創(chuàng)建翻轉(zhuǎn)課堂，發(fā)布學習資源與任務(wù)，動畫微課可簡化智能光控照明電路的工作原理；活頁工作手冊推送課前預習任務(wù)，具體包括線上討論、問卷調(diào)查、線上測試等。學生通過課前自主探究預習課程并明確學習目標，即學生對原理是否理解、項目任務(wù)是否明確、電路安裝與調(diào)試的流程是否了解，教師根據(jù)平臺數(shù)據(jù)反饋，掌握學生的整體和個體學習情況，針對學生疑難點調(diào)整教學內(nèi)容，落實以學定教。

2.課中合作，任務(wù)驅(qū)動

基于課前上傳的接線圖作業(yè)，教師引導學生展示分享課前作業(yè)，通過原理動畫，簡化智能光控照明電路原理學習，提高學生學習動力，引出LM324構(gòu)成電壓比較器信號傳輸教學重點。按照行業(yè)工藝標準要求，學生通過“速度與激情”手工電路焊接安裝比賽完成光控智能照明電路的安裝。

教師對接崗位能力，通過任務(wù)驅(qū)動教學法，針對智能光控照明電路硬件故障點檢修過程，以及電路LM324集成模塊工作過程共性問題，小組開展頭腦風暴，按照活頁式工作手冊的指引，完成智能光控照明電路任務(wù)實施方案。

教師利用LabView軟件自制虛擬儀表教具，檢測電路硬件系統(tǒng)故障點，簡化教學重難點；學生通過AltiumDesig-ner仿真軟件模擬硬件故障檢修，提高故障檢修率，掌握智能光控照明電路新工藝；“理虛實”結(jié)合解決智能光控照明電路硬件系統(tǒng)故障檢測方法的重點。

緊扣物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備運維技術(shù)員崗位能力，學生分組合作互設(shè)故障，按照安裝員、監(jiān)理員、安全員企業(yè)崗位，開展故障維修小組競賽，體驗智能光控照明電路硬件系統(tǒng)故障檢修真實的工作流程。安裝員利用信號跟蹤法檢修硬件故障，監(jiān)理員根據(jù)活頁式工作手冊，按照企業(yè)的生產(chǎn)流程針對硬件檢修流程做好記錄；安全員按照產(chǎn)品安全生產(chǎn)質(zhì)量等行業(yè)標準及時規(guī)范安裝員操作，培養(yǎng)“安全生產(chǎn)、匠心品質(zhì)”的工匠精神，最終完成智能光控照明電路硬件系統(tǒng)故障檢修排查，提升職業(yè)能力。

教師全過程實時關(guān)注各小組智能光控照明電路硬件系統(tǒng)故障檢修情況，引導學生安全操作并及時評價總結(jié)，企業(yè)技師針對學生學習過程與操作過程，滲透8S企業(yè)管理、 1+X 證書職業(yè)標準，強化崗位能力。

3.課后拓展，技能遷移

教師通過UMU互動平臺推送課后研習任務(wù)，讓學生設(shè)計光控智能照明電路，引導學生走向市場，了解目前市場上營銷的光控智能燈的市場定位、用戶需求，并為智能家居用戶設(shè)計光控照明的優(yōu)化方案，實現(xiàn)學生學習與市場需求、技術(shù)發(fā)展相統(tǒng)一。

智能光控照明電路制作遵循STEM教育理念，分為課前、課中、課后三部分，面向工作過程：課前，師生接收智能光控照明電路生產(chǎn)的企業(yè)任務(wù)，明確目標；課中，學生通過學習智能光控照明電路的原理、工作過程、制作安裝和故障檢修，通過產(chǎn)品性能優(yōu)化和質(zhì)量提升完成作品，并展示成果；課后，學生開展市場調(diào)研，了解用戶需求，制作個性化方案，培養(yǎng)學習力，提升綜合能力。

四、教學評估與診斷

（一）“游戲 + 仿真”元素激發(fā)學生學習動力

教師將VR仿真 + 游戲元素融入課堂，貼近學生學習特點，可以提高學生對智能光控照明電路原理的學習興趣，突破學生學習重難點。如VR仿真技術(shù)還原智能光控路燈的場景，3D電路模型簡化電路原理難點學習；LabView虛擬儀表自制教具輔助查找故障點，Alti-umDesigner仿真軟件模擬故障檢修，提高故障檢修率，學生融人“參與-體驗-感悟”的沉浸式體驗學習過程，提升學習動力。

（二）崗位分工提高學生學習互惠力

本課程設(shè)計面向電子信息產(chǎn)業(yè)崗位，設(shè)計監(jiān)理員、安裝員、安全員工作崗位及相關(guān)職責，以3人為一組的工作崗位設(shè)立學習小組。在光控智能照明電路的構(gòu)成原理、制作過程及項目優(yōu)化等學習環(huán)節(jié)，增強崗位協(xié)作分工與內(nèi)部交流，學生在小組協(xié)作過程中提高學習互惠力，從而有效解決問題。

（三）任務(wù)驅(qū)動鍛煉學生學習毅力、提高學習能力

學生在完成項目任務(wù)過程中，探究智能光控照明電路的原理、工作過程，設(shè)計、制作、安裝調(diào)試電路，是不斷完成進階闖關(guān)任務(wù)的過程。產(chǎn)品性能的優(yōu)化與提升不僅需要學生具備愛崗敬業(yè)的勞動態(tài)度，更需要追求精益求精的工匠精神和科學精神；同時，學生完成原理學習、電路設(shè)計、安裝調(diào)試、故障檢修、項目優(yōu)化等任務(wù)，不斷提升學習能力。

（四）項目優(yōu)化與成果展示挖掘?qū)W生創(chuàng)造力

學生研究成果展示不僅是知識、能力及素質(zhì)的具體體現(xiàn)，更是運用所學解決企業(yè)典型工作任務(wù)的實踐。在本課程中，學生基于工作過程設(shè)計制作智能光控照明電路，充分感受到完成作品的獲得感與滿足感；同時，通過產(chǎn)品性能優(yōu)化、成果分享展示等環(huán)節(jié)，培養(yǎng)綜合實踐能力與學習創(chuàng)造力，為日后解決同類問題奠定知識運用與技能遷移的基礎(chǔ)。基于STEM理念的智能光控照明電路項目從學生學習力的五個維度有效提升其能力（表2）。

表2學生學習力行為觀察表

本研究基于STEM教育理念，構(gòu)建面向中職學生實習實訓的學習力培養(yǎng)策略模型，立足學情與學生職業(yè)發(fā)展，著力培養(yǎng)適應(yīng)當今產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級的技術(shù)技能人才。該模型創(chuàng)新線上線下混合式教學，拓寬學生學習力的提升與培養(yǎng)的時空維度，對推動職教課堂高質(zhì)量發(fā)展具有重大意義。

[本文系廣東省中小學教師信息技術(shù)應(yīng)用能力提升工程2.0專項科研課題“智能技術(shù)創(chuàng)新中職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)群數(shù)字化課堂改革的探索與實踐”（課題編號：TSGCKT2023296）的階段性成果。]