張宇哲

（寧夏地質(zhì)工程學(xué)校，寧夏 銀川 750000）

一、STEM概述

在新課表的要求下，對(duì)人才培養(yǎng)提出了更高的要求。這就要求教師在開展課堂教學(xué)的過(guò)程中，不僅要注重知識(shí)的傳授，更要在此基礎(chǔ)上，加強(qiáng)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。于是學(xué)科整合這一理念也應(yīng)運(yùn)而生。STEM就是一個(gè)科學(xué)整合理念，其中S代表科學(xué)，T代表技術(shù)，E代表工程，M代表數(shù)學(xué)。在該理念下，要求在教學(xué)活動(dòng)中，必須將這四門科學(xué)進(jìn)行有邏輯、有組織的結(jié)合實(shí)際上以科學(xué)知識(shí)為中心，將數(shù)學(xué)知識(shí)作為輔助工具，使學(xué)生積極參與工程、技術(shù)實(shí)踐，從而綜合開發(fā)學(xué)生的探究能力、實(shí)際解決問(wèn)題的能力等。

二、STEM教育的優(yōu)勢(shì)

（一）跨學(xué)科。跨學(xué)科是STEM最重要的核心特征，該技術(shù)是人類為實(shí)現(xiàn)社會(huì)需要而創(chuàng)造和發(fā)展的手段、方法和技術(shù)的總和。在數(shù)字化時(shí)代，在實(shí)施STEM教育中突顯技術(shù)的作用，將信息技術(shù)融入工程、數(shù)學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域，引導(dǎo)學(xué)生更有效地運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)去便捷、科學(xué)、創(chuàng)新地完成學(xué)習(xí)。

（二）數(shù)字化。在數(shù)字化時(shí)代，特別是人工智能時(shí)代，必須讓學(xué)生具有很強(qiáng)的數(shù)字化意識(shí)與能力，能靈活應(yīng)用各類數(shù)字化技術(shù)去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、獲取資源、解決問(wèn)題，掌握計(jì)算機(jī)編程能力，具有互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)思維以及高階思維。為此，STEM教育要把重點(diǎn)放在感悟“智能、智慧”的大數(shù)據(jù)時(shí)代上，引導(dǎo)學(xué)生的思維方式從自然思維轉(zhuǎn)向智能思維。在數(shù)字化時(shí)代，STEM教育應(yīng)致力于培養(yǎng)學(xué)生用數(shù)字化技術(shù)去創(chuàng)新、去分享。

三、傳統(tǒng)的數(shù)字電路教學(xué)

“數(shù)字電路”是一門理論性和實(shí)踐性均較強(qiáng)的課程，它的數(shù)學(xué)理論以包含邏輯代數(shù)基本公理、定理、規(guī)則等的布爾代數(shù)為基礎(chǔ)。教學(xué)過(guò)程中有大量的邏輯電路設(shè)計(jì)、邏輯推理、邏輯運(yùn)算，在學(xué)習(xí)過(guò)程中，中學(xué)生經(jīng)常感到抽象、無(wú)味、理解困難，難以將抽象知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)理念不僅停留在以知識(shí)為中心的理念上，還停在教書層面上，課堂的生態(tài)狀況還是教師在“講授結(jié)合教材配套課件”或者是“邊講授邊板書”兩者之間選擇某一種，將教材上的內(nèi)容基本上原封不動(dòng)地搬到課件上。另外“數(shù)字電路”實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中廣泛采用數(shù)字式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)或?qū)嶒?yàn)箱接線式實(shí)驗(yàn)設(shè)備，而實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)置多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，探究性和綜合性實(shí)驗(yàn)相對(duì)較少。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容缺乏獨(dú)創(chuàng)性，難以滿足不同水平學(xué)生的學(xué)習(xí)要求，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，實(shí)驗(yàn)教學(xué)難以發(fā)揮應(yīng)有的作用。

四、基于項(xiàng)目的STEM教學(xué)模式在數(shù)字電路課程中的實(shí)踐

（一）教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

基于項(xiàng)目的STEM教學(xué)模式是在完成項(xiàng)目的過(guò)程中，以提高學(xué)生的STEM素養(yǎng)為目的，通過(guò)STEM素養(yǎng)作為框架來(lái)指導(dǎo)項(xiàng)目的目標(biāo)設(shè)計(jì)。教師在教學(xué)中應(yīng)根據(jù)課程進(jìn)度及課程內(nèi)容選取與本章節(jié)相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)實(shí)例應(yīng)用于課堂當(dāng)中。實(shí)例要結(jié)合工程實(shí)際，難度要適中。數(shù)字電路主要分為組合邏輯電路與時(shí)序邏輯電路兩大類，這兩類電路的分析與設(shè)計(jì)又是本課程的重點(diǎn)章節(jié)，在學(xué)習(xí)了觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)、邏輯功能及時(shí)序邏輯電路的分析設(shè)計(jì)方法等基礎(chǔ)理論知識(shí)之后，教師可以結(jié)合本課程特點(diǎn)、課程進(jìn)度及本學(xué)期所授課班級(jí)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一個(gè)同步十進(jìn)制數(shù)碼顯示計(jì)數(shù)器電路的教學(xué)實(shí)例，加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的認(rèn)知，從而保證教學(xué)順利推進(jìn)。

（二）STEM教育理念重視培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)

在STEM教育中，教師和家長(zhǎng)需要共同努力，去引導(dǎo)學(xué)生閱讀與數(shù)字電路知識(shí)有關(guān)的書籍，比如科技讀物、工程讀物、信息技術(shù)讀物等等，并且在節(jié)假日的時(shí)候可以帶領(lǐng)學(xué)生去參觀科技博覽館，讓學(xué)生了解科技的發(fā)展以及先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，讓學(xué)生感受到來(lái)自數(shù)字電路知識(shí)帶來(lái)的魅力，這樣有利于挖掘?qū)W生的潛能，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。目前，我國(guó)正處于教育事業(yè)改革的重要階段，從單一教學(xué)逐漸轉(zhuǎn)化為綜合教學(xué)以及跨學(xué)科教學(xué)。STEM教學(xué)模式不但可以培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)字電路學(xué)習(xí)興趣，還可以促進(jìn)各學(xué)科知識(shí)的綜合運(yùn)用，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

（三）結(jié)合STEM教育理念，全面提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

興趣是最好的老師，也是學(xué)生開展學(xué)習(xí)的原動(dòng)力。因此，在教學(xué)中，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促使學(xué)生積極主動(dòng)參與到課堂學(xué)習(xí)中，歷來(lái)是教師關(guān)注的重點(diǎn)。一直以來(lái)，課堂教學(xué)受到傳統(tǒng)教學(xué)模式的影響，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低下，甚至部分學(xué)生逐漸產(chǎn)生了厭煩的情緒。面對(duì)這一嚴(yán)峻的現(xiàn)狀，教師在開展教學(xué)活動(dòng)中，可充分借助STEM理念，將物理學(xué)科與其他學(xué)科之間進(jìn)行有效整合，并將其設(shè)置成與學(xué)生實(shí)際生活相關(guān)的問(wèn)題，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生對(duì)其開展探究。

基于項(xiàng)目的STEM教學(xué)模式可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，從項(xiàng)目的發(fā)布到認(rèn)知再到進(jìn)一步實(shí)施，學(xué)生從中體會(huì)了探索的樂(lè)趣，并加深了對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)及實(shí)踐操作能力的提升夯實(shí)了基礎(chǔ)。