【摘" 要】 STEAM教育因其強調(diào)跨學科的整合性教學，并以實際問題為出發(fā)點，正日益受到廣泛的關(guān)注和重視。針對當前中職“機械零件數(shù)控銑削加工”課程中存在的教學效果不佳、教學理念陳舊以及學生學習興趣低迷等問題，文章依據(jù)STEAM教學理念，構(gòu)建了5E教學模式并應(yīng)用于該課程。以“平面銑削”為例，詳細設(shè)計了教學目標、教學條件及教學過程。實踐表明，將基于STEAM理念的5E教學模式應(yīng)用于中職“機械零件數(shù)控銑削加工”課程，不僅能顯著提升學生的學習積極性，還能有效增強課堂教學效果，為中職學校數(shù)控加工相關(guān)課程的教學提供了有益的參考。

【關(guān)鍵詞】 STEAM理念；5E教學模式；中職學校；機械零件數(shù)控銑削加工

STEAM教育，即融合科學（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineer）、藝術(shù)（Art）和數(shù)學（Mathematics）的綜合教育模式，正逐漸成為教育改革的重要方向。

“5E學習環(huán)”教學法，包括引入（Engagement）、探究（Exploration）、解釋（Explanation）、拓展（Elaboration）和評價（Evaluation）五個階段，為教學實踐提供了有力的框架。將STEAM理念與5E教學法相結(jié)合，不僅有助于提升學生的知識水平與實踐能力，更能培養(yǎng)他們的跨學科學習能力和終身學習的習慣。

中職“機械零件數(shù)控銑削加工”課程，在數(shù)控技術(shù)專業(yè)課程體系中占據(jù)著舉足輕重的地位。這門課程不僅要求學生掌握扎實的理論知識，還對學生的實踐技能提出了較高的要求。然而，傳統(tǒng)教學模式往往過于側(cè)重理論知識的傳授，而忽視了實踐技能的培養(yǎng)，導致學生難以將所學知識整合應(yīng)用，且只關(guān)注本學科內(nèi)容，忽視了與其他學科的聯(lián)系。學生學習興趣的缺失也進一步影響了其實踐能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。針對上述問題，文章以“機械零件數(shù)控銑削加工”課程為切入點，以STEAM理念為指導思想，嘗試在教學環(huán)節(jié)中融入5E教學法。通過構(gòu)建相應(yīng)的教學模式，體現(xiàn)在教學目標、教學條件、教學過程等多個方面，旨在激發(fā)學生的學習興趣，提升他們的實際操作技能和綜合素質(zhì)，從而培養(yǎng)出既具備扎實理論基礎(chǔ)，又擁有高超實踐技能的高素質(zhì)、高技能型人才。

一、STEAM教育、5E教學法與“機械零件數(shù)控銑削加工”課程概述

（一）STEAM理念

STEAM教育，起初為STEM教育，由科學、技術(shù)、工程、數(shù)學四個英文單詞的首字母拼接而成。在2008年，格雷特·亞克門（Georgette Yakman）提出將Art（藝術(shù)）融入其中，構(gòu)建了獨特的STEAM教育框架。STEAM教育著重于跨學科的整合性教學，以實際問題為出發(fā)點，通過解決任務(wù)的過程來培養(yǎng)學生的創(chuàng)新性、解決問題的能力以及團隊合作能力，同時契合了“做中學”的教育理論。隨著社會對綜合素質(zhì)人才需求的日益增長，STEAM教育理念正受到越來越多的關(guān)注與重視，并逐漸成為現(xiàn)代教育的重要發(fā)展方向。

（二）5E教學模式

5E教學模式包含引入、探究、解釋、遷移和評價五個階段。在引入階段，教師通常會創(chuàng)設(shè)一個與現(xiàn)實生活緊密相關(guān)的問題情境，這個情境不僅與課程內(nèi)容、目標緊密相連，還最好能夠與學生已有的知識或生活認知產(chǎn)生沖突，以此激發(fā)學生的學習興趣，促使他們積極主動地探究并最終獲取知識。進入探究階段，教師基于上一環(huán)節(jié)的沖突情境進行延伸，引導學生進入當天的探究學習。在這一階段，學生應(yīng)成為活動的主體，而教師則在一旁提供必要的提示與幫助。探究結(jié)束后，學生需要用自己的語言對上一環(huán)節(jié)進行解釋，展示他們對概念的理解、知識的定義以及技能的運用。同時，教師也可以在這一環(huán)節(jié)進行準確的概念、知識和技能表達，以幫助學生達到更好的理解效果，并及時糾正學生暴露的錯誤觀念。遷移階段要求學生將學到的新概念、知識和技能應(yīng)用于解決新的情境和問題，通過這一階段來加深學習印象，實現(xiàn)知識的融會貫通。在評價階段，教師采用正式或非正式的方式對學生進行評價，并為學生提供自我評價的機會。評價的目的在于確保學生活動的方向正確，為教師提供一個評估自己教學過程和效果的重要途徑。

（三）“機械零件數(shù)控銑削加工”課程

“機械零件數(shù)控銑削加工”是機械類及其相關(guān)專業(yè)的一門重要課程。它不僅是中職學生認識數(shù)控銑床、了解數(shù)控技術(shù)的入門課程，還是一門旨在培養(yǎng)學生動手能力和實踐能力的理論與實踐相結(jié)合的課程。教師在教學過程中需要根據(jù)學生的知識水平、技能水平來合理開發(fā)課程資源，以綜合培養(yǎng)學生的各方面能力。

二、STEAM教育理念融入“機械零件數(shù)控銑削加工”課程的必要性

（一）激發(fā)學生的學習興趣

STEAM教育旨在培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神與能力，提升學生的整體素養(yǎng)，并增強他們解決實際問題的能力。如今，STEAM教育正逐漸成為一種超越傳統(tǒng)的新型教育范式。相較于傳統(tǒng)教學方式中教師主導課堂、知識與實際脫節(jié)的情況，STEAM教育更注重將學生置于課堂的中心，強調(diào)學習內(nèi)容與生活實際的緊密聯(lián)系，這完全符合STEAM理念中的“做中學”理論。此外，傳統(tǒng)教學工作中常存在學生學習動力不足、教學內(nèi)容難以吸引學生興趣、課堂效率偏低等問題。而STEAM理念中的Art（藝術(shù)）元素，能夠有效吸引學生的注意力，提升他們的學習興趣。例如，在“機械零件數(shù)控銑削加工”課程中，通過播放數(shù)控銑床加工精美零件、數(shù)控機床切削刻章等視頻場景，可以讓學生在學習數(shù)控銑削的過程中融入藝術(shù)思維，從而更加投入地學習。

（二）培養(yǎng)學生綜合實踐創(chuàng)新能力

中職數(shù)控專業(yè)的學生往往基礎(chǔ)水平相對薄弱，在學習認知方面，他們的學習能力稍弱，自我約束力不足，學習理論知識較為困難，學習成績也因此受到影響。部分學生由于缺乏明確的學習方向和學習動機，容易產(chǎn)生厭學、退學的情緒。在學習行為方面，部分學生的學習積極性不高，對枯燥無味的理論學習不感興趣，導致在課堂上注意力不集中，無法達到預(yù)期的教學效果。然而，盡管學生在學習方面存在不足，但他們思維敏捷，對新鮮事物充滿好奇。因此，教師應(yīng)摒棄傳統(tǒng)單一的教學方法，采用新的教學法來吸引學生的注意力。例如，通過項目式學習或5E教學法，以任務(wù)驅(qū)動的方式促使學生學習理論知識，并在任務(wù)實踐的過程中培養(yǎng)他們的動手能力。STEAM教育理念的特點在于其教育方式的多元化，橫跨多個學科。教師可以利用多媒體豐富課程內(nèi)容，使教學更加生動有趣。在實操課上，教師也可以結(jié)合“機械零件數(shù)控銑削加工”課程與其他學科如數(shù)學等知識進行講解，幫助學生更容易地理解并掌握基礎(chǔ)理論與實踐技能的相關(guān)知識，從而有效促進學生綜合實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

三、基于STEAM理念的5E中職“機械零件數(shù)控銑削加工”課程教學模式構(gòu)建

（一）教學目標

本研究確定以“平面銑削”操作為內(nèi)容，包含數(shù)控加工、數(shù)控編程、零件裝夾等多學科知識，與科學、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學等目標，確立如圖1的平面銑削教學目標圖。

（二）教學條件

STEAM教育需要大量的學習教具、實驗器材以及環(huán)境等教學條件，學校要盡可能提供充足的教學資源支持。進行STEAM教學活動需要一定的教學條件做準備與支持，教學條件包括教室設(shè)施、教學設(shè)備、教學資源等方面。其中，教室設(shè)施為教室和實訓場地，教學設(shè)備為電腦、投影屏、仿真軟件、數(shù)控機床/加工中心，教學資源則為各種加工材料、工具。

（三）教學過程設(shè)計

1. 引入

教師活動：教師引入鐵塊生銹案例：學校有一批毛坯因長期放置，表面現(xiàn)已生銹，現(xiàn)請同學們將毛坯上生銹的部分去除掉，要求表面要平整。問題1：我們該怎么做呢？指出學生回答的手動切削和砂紙磨不足之處，引入今日的平面銑削課程。

學生活動：學生觀看生銹毛坯，思考如何去除生銹部分，回答問題?；卮?：使用銑床手動切削毛坯?；卮?：利用砂紙將生銹部分磨去。

設(shè)計意圖：藝術(shù)，引入本節(jié)課主題，吸引學生注意力。

2. 探究

教師活動：設(shè)計探究問題。問題1：如何將工件放在數(shù)控銑床不發(fā)生移動？問題2：如何在數(shù)控銑床確定需要銑削生銹毛坯的面？問題3：如何編寫程序讓機床能自動銑削平面？教師在旁輔助學生探究問題，提出指導意見，并觀察注意學生是否出現(xiàn)危險行為。

學生活動：學生分組，完成探究學習得出問題的答案。

設(shè)計意圖：（1）技術(shù)：掌握平口鉗的安裝與校正方法；掌握零件的安裝與校正方法；（2）科學：了解數(shù)控加工的基礎(chǔ)知識，掌握數(shù)控編程規(guī)則；（3）數(shù)學：作為編制數(shù)控加工程序的計算支撐。

3. 解釋

教師活動：教師邀請各組同學回答探究結(jié)果，對正確的結(jié)果給予肯定與表揚，針對錯誤的結(jié)果進行引導和糾正，使學生能及時發(fā)現(xiàn)自己回答的錯誤和不足之處，得出正確結(jié)果。

學生活動：學生回答教師提出的探究問題，得到教師的肯定或在教師的指導下得出正確的答案。

設(shè)計意圖：在問答的過程中進一步鞏固本節(jié)課的學習成果，對錯誤的概念、結(jié)果等進行及時糾正。

4. 遷移

教師活動：教師設(shè)立一個新情境“如何使用平面銑削，完成下圖零件的加工”，如圖2所示（用φ10mm面銑刀）。

學生活動：學生利用本節(jié)課學習的知識，解決教師設(shè)立的新情境。將成品打磨使其美觀、具有藝術(shù)性。

設(shè)計意圖：提高學生動手能力工程，能以工藝的角度思考如何對平面進行銑削，設(shè)計相應(yīng)的加工路線和加工程序。

四、結(jié)語

文章以中職“機械零件數(shù)控銑削加工”課程教學為例，基于STEAM教育理念并結(jié)合5E教學模式創(chuàng)新了數(shù)控加工實訓教學。教學設(shè)計過程中引入了創(chuàng)新型的數(shù)控編程方法，有效提高學生學習興趣和探究欲望，教學過程層層遞進，不斷挖掘?qū)W生的思維力與創(chuàng)造力。以學生能力為中心構(gòu)建創(chuàng)新型教學模式，并開展基于STEAM理念的5E教學模式的深入探索，使學生的綜合能力真正實現(xiàn)從理論到實踐、從觀察到自己動手、從“要我學”到“我要學”的轉(zhuǎn)變與升華，真正實現(xiàn)在玩中學、學中做、做中思。將基于STEAM理念的5E教學模式應(yīng)用于中職“機械零件數(shù)控銑削加工”課程能有效提高學生學習樂趣與課堂教學效果，能為中職學校數(shù)控加工相關(guān)課程教學提供有價值的參考。

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*廣東技術(shù)師范大學2023年度校級“實驗室管理研究”項目“服務(wù)‘技術(shù)師范’教育的機器人特色實驗室建設(shè)與管理研究”（項目編號：2011605）。