STEM教學在電子工程實訓課程的實踐

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摘要：闡述電子工程實訓課程與stem教學理念相結合，設計符合電子信息工程課程的教學目標和實踐項目，調動學生學習自主性和積極性，積極培養學生的科學、技術、工程素養。

關鍵詞：電子工程，實訓課程，STEM教學

STEM以科學、技術、工程及數學素養的培養為目標，要求學生廣泛涉獵科學文化知識，以科學的視角認識和理解世界；充分利用數學工具，以準確的邏輯分析和計算能力解釋解決實際問題；積極鍛煉專業技能，以卓越的實踐能力創造新的世界；全力培養工程素養，以系統專業的視角面對工程技術開發設計項目。開展STEM教育活動，有助于深化科學文化知識的學習，通過趣味性的活動加深學習效果，提升學習興趣；有助于培養科學、理性思維，通過系統的項目實踐提高學習的廣度和深度，增強學習能力；有助于提升創新、合作精神，通過情境性的實踐培養團隊協作精神，鍛煉研究實踐能力。電子工程實訓課程是電子信息工程專業重要的專業實訓課，其基礎理論為電路分析基礎、模擬電子技術和數字電子技術。實訓融合多門課程的基礎理論，通過綜合實訓項目聯結電子技術基礎知識，達到在實踐中深化理論學習、提升知識的綜合運用能力、培養電子系統的識別、分析、設計、制造、調試能力的目的。課程教學目標與STEM教學模式不謀而合，采用STEM理念設置實訓實踐項目，給予學生更多自主學習、創新實踐、展示自我的機會，可有效提升學習興趣及學習質量，實現綜合能力提升的目標。

1STEM教學模式特點

STEM教學模式注重對學生綜合能力的培養，包括自主學習能力、邏輯分析及計算能力、知識的綜合運用能力、實踐操作能力、創新研究能力等。通常以項目式教學作為開展STEM教學活動的主要手段，以實際應用問題的解決作為學習目標，使學生在項目的分析、設計、實施、調試、展示過程中充分發揮主觀能動性及學習自主性，體驗項目開展實施的具體流程，鍛煉問題的分析、解決能力，提升實踐操作能力。（1）以實際問題為研究對象。STEM教學強調情境性，針對實際問題建立研究項目。實踐中往往選擇有學科融合性、以自然科學為主囊括數學、技術等領域的內容作為研究項目。學生可以在項目中體驗真實項目的實施進程，將理論與實際應用充分融合，提升學習興趣，為從事專業領域相關工作做好知識及能力的儲備。（2）以學科融合、興趣培養為設計目標。STEM教學講究知識的融匯。實際應用項目以某個學科知識為主但不局限，要能夠將所學融匯于一體，方能用于解決復雜的實際系統問題。在學習中，充分把握知識核心，靈學活用，融會貫通，用多學科知識，多角度視角分析和解決實際問題，實現項目分析及設計。結合實際應用的項目更具知識性和趣味性，學生學習興趣更加濃厚，付出的努力和精力更多，學習效果更優。（3）以嚴謹的科學態度為輔助手段。科學實踐需要有嚴謹的工作態度。STEM教學要求學生能夠在面對學習時態度嚴謹、認真，本著求真務實的宗旨將學科理論知識夯實。在進行項目實踐時，通過深入的思考和分析對把握研究對象的本質；充分驗證設計方案，嚴格按照正確步驟執行設計方案，準確記錄、精確分析、細心調試。培養學生嚴謹的治學態度，堅韌的求真意識。（4）以靈活的考核為評價方式。STEM教學以實際應用項目的實踐為教學活動開展的主要手段，實踐過程與實踐結果并重，項目設計立意要有新意，要貼合實際，同時也要有創新性的實踐與產品。STEM教學的評估，并非是單一固有的模式，而是采取多樣化靈活的評估手段。學習結果的評價，通過實踐的步驟進程，實踐作品的功能驗證，團隊合作的效果等來評價學生的學習效果。

2電子工程實訓課程的STEM項目設計

電子工程實訓課程以電路原理、數字電子技術、模擬電子技術為理論基礎，以培養學生基本電學實踐能力為目標，其學習內容主要包括：基本電子元器件的識別與應用；基本電子儀器儀表的應用；實用電路的實現與調試。課程的教學目標是：培養學生電學基礎理論知識的理解和應用的能力；培養學生應用所學理論分析實用數字、模擬電路的能力；培養學生應用基本數字、模擬電路模塊設計復雜電子系統的能力；培養學生獨立思考、自主學習，利用圖書、網絡等資源掌握學科領域先進發展概況的自學能力；培養學生運用基礎理論、說明資料、文獻資源、電子儀器進行學習并實踐的綜合應用能力；培養學生對電子系統進行分析、設計、調試的綜合實踐能力。根據STEM教育的特點，電子工程實訓以項目實踐的形式展開課程教學。課程選擇涵蓋課程知識與技能要求的項目，既將理論知識于實踐中融合，使學生能夠更加綜合、靈活的應用理論知識，又給學生充分的實踐機會接觸工程項目的展開流程，讓學生在實踐中深化理論基礎，熟練應用理論進行電子系統的設計、實踐、仿真、調試，同時將實踐結果反饋于理論知識的掌握，對理論的理解更加邏輯清晰、條理分明。教學案例：簡易電子琴項目實踐，該項目要求學生根據所學理論進行需求分析、原理分析與文獻查閱、參數計算與器件選型、電路設計與仿真、電路搭建與調試、項目演示等。針對該項目，學生的STEM能力鍛煉情況如表1所示。

3STEM項目實施過程

為了達到STEM教學目標，培養學生綜合實踐應用能力，課堂教學環節按如下方式展開。（1）布置項目任務、自由組隊成團。將設計實現簡易電子琴的項目任務發布給學生，明確項目功能需求、安排學生進行自由組隊。推薦選派組長進行整體統籌，根據組員個人特長進行分工分配。學生可自由分配完成資料收集與分析、電路結構設計與器件選型、電路仿真等功能。具體資料包括定時器工作原理、振蕩器工作原理、電子琴工作原理、集成芯片引腳功能及性能、電子儀器應用、仿真軟件應用等。（2）學生為主實踐、教師輔助研討。全部項目實踐操作流程由學生獨立完成，充分調動學生學習的積極性、自主性。學生在整個項目實踐中占據主導地位，他們將最大程度發揮主觀能動性，從資料的收集查閱，到仿真軟件的安裝使用，到器件的選擇、電路的搭建、故障的分析、電路的調試等全部由學生自主完成。教師在整個活動中僅為學生提供必要的輔助，包括參與學生的討論，給出必要的、合理的建議等。在項目的實踐過程中，學生擔任工程師的角色，在資料的分析與研究中不斷提升自學能力；在電路的設計與參數的計算中鍛煉獨立思考、分析應用、參數計算能力；在方案研討與展示中碰撞思維的火花、展開頭腦風暴，將科學精神創新意識發揮到極致；在產品的仿真與實踐過程中磨煉耐性，開闊視野，從一次次的問題與挫敗中積累經驗，豐富閱歷，讓動手實踐能力、問題的分析與解決能力大幅度提升。（3）課堂成果展示、相關知識拓展。學生在完成簡易電子琴的電路成品后，在課堂進行成果展示。由小組分派專人對電路的目標功能、設計思路、工作原理、相關參數及性能指標、團隊分工等內容進行細致講解。講解時可采用PPT進行介紹，也可結合實物電路進行說明。課程最后還會進行項目總結及知識拓展，要求學生對整個實踐過程中遇到的問題進行深入分析和總結，找到問題的癥結和解決方法，為日后的設計工作做好知識儲備和經驗積累。

4結語

電子工程實訓課程與STEM教學理念相結合，運用符合電子信息工程專業教學目標的實踐項目，充分調動學生學習自主性和積極性，培養學生的科學、技術、工程及數學素養，培養學生的實踐操作能力、理論知識的統籌應用能力。

參考文獻

[1]秦瑾若,傅鋼善.面向STEM教育的設計型學習研究:模式構建與案例分析[J].電化教育研究,2018,39(10):83-89+103.

作者：宋威 欒兵 單位：黑龍江工商學院