李月芳 莊麗娟

高職機電一體化技術(shù)專業(yè)是培養(yǎng)裝備制造業(yè)技術(shù)技能型人才的主體專業(yè)之一，是全國高職院校專業(yè)設(shè)置點最多的專業(yè)。高職機電一體化技術(shù)專業(yè)的特點是專業(yè)口徑寬、復(fù)合型要求高、技術(shù)要求新。為了培養(yǎng)機電一體化技術(shù)專業(yè)高素質(zhì)技術(shù)技能型人才，一些學(xué)校積極探索課程體系和課程內(nèi)容改革，典型的改革方法包括項目課程、學(xué)習(xí)領(lǐng)域、成果導(dǎo)向等，但也存在諸多難以解決的問題，比如項目課程、學(xué)習(xí)領(lǐng)域改革帶來的知識零散性問題，成果導(dǎo)向課程改革帶來的知識面窄化問題。為了解決這些問題，我們深入研究STEM模式在職業(yè)教育中的應(yīng)用，并以高職機電一體化技術(shù)專業(yè)為例，構(gòu)建了與學(xué)科課程并行的三級項目課程體系，取得了較好的成效。

一、STEM模式與職業(yè)教育的融合

STEM是Science（科 學(xué)）、Technology（技術(shù)）、Engineering（工程）、Maths（數(shù)學(xué)）四個單詞的縮寫。［1］它不僅代表四個相對獨立的學(xué)科領(lǐng)域，同時又是這四種學(xué)科甚至更多學(xué)科的交叉和融合。STEM教育是一種跨學(xué)科的學(xué)習(xí)方法，能夠把學(xué)生學(xué)習(xí)到的零散知識與技能進行系統(tǒng)組合，主要培養(yǎng)學(xué)生的復(fù)合型能力和創(chuàng)新能力。

首先，我國經(jīng)濟正在從“勞動密集型”向“技術(shù)密集型”和“知識密集型”轉(zhuǎn)移，對職業(yè)院校人才培養(yǎng)提出了更高的要求。崗位人才需要由傳統(tǒng)的“技能型人才”轉(zhuǎn)向“技術(shù)技能型人才”，學(xué)生不僅需要具有高超的技能，而且需要掌握良好的理論知識和技術(shù)知識。其次，在全球化時代，產(chǎn)業(yè)變革增速，技術(shù)發(fā)展加快，員工的知識迭代周期明顯縮短，這就需要員工有持續(xù)學(xué)習(xí)的能力，否則很難跟上產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。再次，職業(yè)教育的特征也決定了其培養(yǎng)的學(xué)生必須具有復(fù)合型能力。而STEM模式的核心理念是強調(diào)具有良好的技術(shù)知識，培養(yǎng)跨學(xué)科復(fù)合型人才；STEM模式下的課程注重理論和實踐的融合，學(xué)科課程和項目課程并行開展，相互補充，既保證了知識的系統(tǒng)性，又保證了任務(wù)的聚焦性；STEM模式下的教學(xué)實施強調(diào)體驗式和探索式學(xué)習(xí)。因此，STEM模式與職業(yè)教育有著良好的契合點。［2］由于高職機電一體化技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)涉及機械、電氣、信息、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)領(lǐng)域，具備復(fù)合型、技術(shù)技能型人才培養(yǎng)的典型特征，因此，將比較成熟的STEM教育理念應(yīng)用于高職機電一體化技術(shù)專業(yè)，將有助于該專業(yè)人才培養(yǎng)體系的系統(tǒng)化構(gòu)建，有助于人才培養(yǎng)質(zhì)量的整體提升。

二、STEM模式與高職機電一體化技術(shù)專業(yè)項目課程體系的融合

在STEM模式下，項目課程是職業(yè)教育主要的課程形式之一，其圍繞項目實施來培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科知識的設(shè)計能力、調(diào)查能力、分析能力、決策能力、實施能力等。設(shè)計什么樣的項目課程體系才能符合學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律且和學(xué)科課程互相配合，顯得尤為重要。我們以STEM理念為指導(dǎo)，借鑒“戴爾經(jīng)驗之塔”理論，結(jié)合學(xué)生認知規(guī)律，設(shè)計了基于STEM模式的“項目等級塔”（如圖1所示）?！按鳡柦?jīng)驗之塔”分為三級：第一級是底層，目的是獲得單項、直接的經(jīng)驗；第二級是中層，目的是獲得跨領(lǐng)域的方法，是“真實的改編”；第三級是高層，目的是獲得完全真實的體驗和抽象的方法。［3］項目等級塔也分為三級，第一級為單項項目，第二級為跨學(xué)科項目，第三級為綜合性項目。STEM模式與“戴爾經(jīng)驗之塔”的結(jié)合，更有利于項目課程體系的構(gòu)建。

圖1 從“戴爾經(jīng)驗之塔”到項目等級塔

下面以高職機電一體化技術(shù)專業(yè)為例，介紹基于STEM模式的項目課程體系設(shè)計。第一級屬于單項項目設(shè)計，只需要運用STEM學(xué)科課程中的某一學(xué)科進行設(shè)計。第二級屬于跨學(xué)科項目，是運用STEM學(xué)科課程中兩科及兩科以上的多科項目進行設(shè)計。第三級屬于綜合性項目，是運用STEM學(xué)科課程的跨多學(xué)科進行項目設(shè)計，它不僅需要教師具備扎實的單科知識，而且需要對STEM教育各科知識進行綜合應(yīng)用，因此難度較大。三級項目從簡單到復(fù)雜，從單項到綜合，項目設(shè)計的原則體現(xiàn)為理論與實踐的整合統(tǒng)一、知識與方法的整合統(tǒng)一、個人與環(huán)境的整合統(tǒng)一。通過一次認知活動，學(xué)習(xí)者獲得的不只是理論性知識、操作性知識，更重要的是使用工具解決問題的能力和不斷學(xué)習(xí)的能力。高職機電一體化技術(shù)專業(yè)整個項目課程體系如圖2所示。

圖2 機電一體化技術(shù)專業(yè)項目課程體系結(jié)構(gòu)圖

1.單項項目設(shè)計

單項項目是為了完善原有專業(yè)核心課程而并列設(shè)計的項目。首先，單項項目定位在“驗證、強化、拓展”三大功能。“驗證功能”是將學(xué)科課程中特別重要的理論知識進行實踐驗證，便于學(xué)生真正理解和掌握，并在以后的學(xué)習(xí)中進一步舉一反三，比如電子放大電路、電磁感應(yīng)現(xiàn)象等；“強化功能”主要是訓(xùn)練學(xué)生的單項技能，比如接線、排故、繪圖等；“拓展功能”主要對學(xué)科課程中的實踐應(yīng)用進行有效補充，比如職業(yè)素養(yǎng)、節(jié)約意識、環(huán)保意識等。單項項目雖然簡單，但在項目體系設(shè)計中特別重要，是項目、技術(shù)的基礎(chǔ)。

其次，單項項目是以學(xué)科為邊界來劃分的，保證學(xué)科的系統(tǒng)性，與學(xué)科課程是并列關(guān)系。不是所有的學(xué)科課程都開設(shè)單項項目，只有比較重要的核心學(xué)科課程、對后續(xù)課程有較大支撐作用的學(xué)科課程才需要開設(shè)并列的單項項目，比如高職機電一體化技術(shù)專業(yè)的“電工電子技術(shù)”“電機與控制技術(shù)”等課程。

最后，單項項目承載知識主要定位在驗證、強化、拓展學(xué)生所學(xué)的學(xué)科知識。單項項目內(nèi)容和對應(yīng)學(xué)科課程內(nèi)容需要同步設(shè)計、分步實施。如果說學(xué)科課程強調(diào)知識的系統(tǒng)性，便于學(xué)生邏輯思維的養(yǎng)成，那么與其并列設(shè)計的單項項目旨在抓住技術(shù)的核心和重點，打破學(xué)科之間的界限。雖然單項項目的體量較小，不可能面面俱到，但要圍繞某個重要的實踐教學(xué)目標開展。比如“電機起動制動線路安裝與調(diào)試”的單項項目，主要目標是讓學(xué)生掌握安裝、接線、維修的方法和能力，因此，該項目的知識需要設(shè)計正常狀態(tài)和故障狀態(tài)的線路電流、電壓計算分析等內(nèi)容。這樣，單項項目和學(xué)科課程就能夠各有重點，相互補充，形成合力。

2.跨學(xué)科項目設(shè)計

跨學(xué)科項目設(shè)計是培養(yǎng)機電一體化技術(shù)專業(yè)學(xué)生復(fù)合能力的主要途徑之一。首先，跨學(xué)科項目的定位是“跨界、融合、銜接”。“跨界性”強調(diào)多學(xué)科的交叉性，是STEM理念的主要特征之一；“融合功能”是設(shè)計不同的教學(xué)項目，將不同學(xué)科的內(nèi)容融合在一起，以培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力；“銜接功能”體現(xiàn)在STEM理念下跨學(xué)科項目的橋梁作用，跨學(xué)科項目向前與單項項目保持銜接，向后與綜合項目留有接口。

其次，跨學(xué)科項目邊界劃分是在學(xué)科課程和單項項目的基礎(chǔ)上，以相對完整的項目為依據(jù)，整體設(shè)計跨哪些單項項目、核心課程或非核心課程。比如，為了培訓(xùn)學(xué)生的自動化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試能力設(shè)計的“自動化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試”項目就涵蓋了單項項目“電機起動制動線路安裝與調(diào)試”“PLC線路安裝與調(diào)試”和核心課程“運動控制技術(shù)”等內(nèi)容?？鐚W(xué)科項目“機器人工作站安裝與調(diào)試”覆蓋單項項目“PLC線路安裝與調(diào)試”“機器人單元編程調(diào)試”和專業(yè)非核心課程“傳感器技術(shù)”等。

最后，跨學(xué)科課程項目承載的知識是對不同學(xué)科課程知識的融合，是基于項目的學(xué)習(xí)（PBL），以完成學(xué)習(xí)任務(wù)為核心，因此跨學(xué)科項目課程的知識承載是聚集項目任務(wù)的。

所謂思維能力就是在人們的感性認識的基礎(chǔ)上，運用比較、分析、綜合、歸納、演繹等基本方法形成概念并進行推理和判斷，從而獲得對事物的本質(zhì)和規(guī)律性的認識的一種能力，蘇霍姆林斯基曾經(jīng)說過：“知識是最容易被遺忘的，而能力卻永遠伴隨終身”，思維能力是培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的核心，也是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的有效途徑。

3.綜合項目設(shè)計

綜合項目承擔培養(yǎng)學(xué)生崗位實踐能力的職責。首先，綜合項目的基本定位是“真實、完整、開放”。綜合項目的設(shè)計是STEM模式的重要內(nèi)容，是培養(yǎng)崗位復(fù)合型人才的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。“真實性”體現(xiàn)在：綜合項目設(shè)計過程要符合生產(chǎn)崗位的真實項目設(shè)計和實施過程，比如調(diào)研—設(shè)計—安裝—調(diào)試—維護—反饋等；綜合項目的實施內(nèi)容要貼近生產(chǎn)崗位的技術(shù)要求，把一些新技術(shù)、新方法、新工藝融入其中。綜合項目的設(shè)計要保證完整性，和真實的生產(chǎn)項目一樣，包括硬件設(shè)計、軟件設(shè)計、元器件選型測試、安裝與調(diào)試運行等，涉及的技術(shù)領(lǐng)域包括機械、電氣、信息等技術(shù)。同時，綜合項目設(shè)計要保持開放性。開放性能充分體現(xiàn)STEM模式“基于設(shè)計”的學(xué)習(xí)理念，是學(xué)生創(chuàng)新的基礎(chǔ)，讓學(xué)生有選擇的機會和條件，包括選題的開放性和實施的開放性、硬件的開放性和軟件的開放性。

其次，綜合項目承載的知識要求更加貼近生產(chǎn)實際，比如硬件要考慮現(xiàn)場的工藝要求、環(huán)境條件，軟件要考慮電磁兼容，實施過程要考慮生產(chǎn)效率、環(huán)保要求和成本控制等。由于綜合項目是跨多學(xué)科課程、跨單項項目的，因此承載的知識都是綜合性的，在設(shè)計時既要考慮與單項項目和跨學(xué)科項目的銜接，又要考慮在其基礎(chǔ)上的補充。比如在綜合項目“復(fù)雜機電一體化項目實踐”的設(shè)計過程中，可以沿用跨學(xué)科項目“簡單機電一體化項目實踐”的一些成果。

4.“項目等級塔”與學(xué)科課程的關(guān)系分析

“項目等級塔”和學(xué)科課程之間是并行的關(guān)系。學(xué)科課程重點保障學(xué)科知識的系統(tǒng)性，“項目等級塔”承擔崗位實踐能力的漸進式培養(yǎng)。學(xué)科課程中相關(guān)理論知識是系統(tǒng)性的，但是其呈現(xiàn)形式要遵從學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律：先總體后局部，先外觀后內(nèi)部，先結(jié)構(gòu)后原理，先個性后共性，先理論再實踐再理論（升華）?！绊椖康燃壦敝械膯雾楉椖俊⒖鐚W(xué)科項目和綜合項目的共同目標是掌握某種技術(shù)，而技術(shù)的表現(xiàn)形式是知識。由于項目課程是以任務(wù)為中心的，因此需要聚焦任務(wù)來呈現(xiàn)知識。任務(wù)是完整的，而知識是零散的，而且這些知識多屬于“技術(shù)知識”“方法性知識”“如何完成任務(wù)的知識”，其與學(xué)科課程中的理論知識有較大的區(qū)別。因此，學(xué)科課程和項目課程之間需要相互配合、相互補充、各有側(cè)重，合力培養(yǎng)高素質(zhì)復(fù)合型技術(shù)技能人才。項目課程實施以后，學(xué)生需要進行總結(jié)分析，鞏固學(xué)科課程理論在項目中的應(yīng)用，以便舉一反三，進一步提升崗位遷移能力。

由于STEM模式強調(diào)的是基于項目的學(xué)習(xí)，因此其實踐教學(xué)體系應(yīng)該與項目課程體系相對應(yīng)。為了滿足單項項目教學(xué)實施的需求，需要提供完善驗證性實驗的條件和基礎(chǔ)技能訓(xùn)練的條件。單項項目（比如鉗工訓(xùn)練和電工訓(xùn)練）的另一主要功能是訓(xùn)練學(xué)生的基本技能，因此強調(diào)要有完善的基礎(chǔ)訓(xùn)練條件和充足的工位數(shù)，讓每個學(xué)生都有長時間訓(xùn)練的機會?？鐚W(xué)科項目的實訓(xùn)條件應(yīng)該是“單元級”的實訓(xùn)裝備，能體現(xiàn)跨學(xué)科的項目形式，并有一定的仿真負載，滿足項目結(jié)果演示的需要。綜合項目的實訓(xùn)條件應(yīng)該是“產(chǎn)線級”實訓(xùn)裝備，可以滿足產(chǎn)線的設(shè)計、安裝、調(diào)試、運行和維護的功能需求，不僅要考慮每個單站的工作，而且要考慮團隊合作功能的實現(xiàn)。綜合項目的實訓(xùn)條件最好有比較真實的負載，以滿足崗位能力培養(yǎng)的需要。STEM模 式 多 采 用“5E”教 學(xué) 法，即Engagement（參 與）、Exploration（探 究）、Explanation（解釋）、Elaboration（詳細說明）、Evaluation（評價）。這5個教學(xué)環(huán)節(jié)既相互獨立又相互聯(lián)系，形成教學(xué)的閉環(huán)，因此在實踐教學(xué)體系設(shè)計時，要充分考慮滿足“5E”教學(xué)的基本條件。

基于STEM模式的高職機電一體化技術(shù)專業(yè)項目課程體系的設(shè)計是STEM模式在職業(yè)教育專業(yè)課程體系的典型應(yīng)用之一，雖然取得了一些成果，但還需要進一步的實踐驗證和理論提升。其他專業(yè)可以根據(jù)各自的特點，借助成熟的STEM理論開展項目課程體系構(gòu)建的實踐，探索符合職業(yè)教育復(fù)合型技術(shù)技能人才培養(yǎng)的策略。