论文部分内容阅读
【摘要】教育部在《教育信息化“十三五”规划》中把STEM教育定义为一种新教育模式，《新课标》把STEM解释为一种课程组织方式。我国STEM教育注重跨学科、项目制以及注重解决现实问题的特点，为普职融合开展STEM教育研究提供了新课题和新目标。本文从粤港澳三地合力推动教育创新的共识、着力技术与人才创新的交流探索出发，结合无人机行业的实际应用现状，以职业教育的项目化教学为组织形式，开展普职融合实践探索，并进行STEM无人机的课程群的建构研究。
【关键词】大湾区;STEM;无人机;普职融合
一、问题的提出
STEM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）四门学科英文首字母的缩写。STEM教育源于美国，最初的目的是实现科学、技术、工程和数学的统一，以应用多种学科知识来共同解决问题。实际上，这是在多个原本独立存在的学科之间搭建起沟通的桥梁，为学生整体认识世界提供一个全新的技术，让学生在学习过程中深入思考这四个学科之间存在的内部关联性，将分散的零碎知识进行重新整合，形成统一的体系。STEM教育理念鼓励学生通过学习形成解决问题的思路以及在解决问题过程中进行学习。教师在教学过程中的主要职责是指导学生根据自己的实际情况选择恰当的起点，也就是设计不同的任务，提供相应的学习内容解决实际操作中的一些细节问题，而不需要对设计与学习过程有太多干预。
在新经济形式下，具备学科知识、生活经验和以学习者为中心的整合性STEM教育，意在让学生掌握解决问题的能力，并建构整合学习的知识体系，以提高STEM素养，从而增强探索真实世界各种联系的能力。现实职业场景和生活场景中遇到的大多数问题都需要跨学科的知识与技能来解决。应用科学知识认知、分析问题中存在的客观规律。应用技术和工程在遵循客观规律的基础上，设计方案或者办法，从而改进、优化、解决问题。数学在技术与工程中扮演工具的角色。
“STEM教育既有助于培养学生的科学探究、质疑与批判、解决问题等高阶思维，又有助于发展学生的统筹协调、团队合作等非智力因素，对培养创新人才发挥着重要作用。”因此，如何把握时代机遇，助力大湾区建设教育和人才高地、国际教育示范区、国际科技创新中心，将STEM教育的理念、方法渗透进相关学科，推动跨学科、项目制教学方式和学习方式变革，推进普职融合开展STEM教育研究，为大湾区培养创新人才成为中等职业学校教育创新研究的新课题和新目标。
二、大湾区背景下无人机STEM课程工程性设计与实施普职融合的实践探索
（一）中国STEM 教育特色与中职无人机课程现状分析
教育部在《教育信息化“十三五”规划》中把STEM教育定义为一种新教育模式。从理论上看，所谓的教育模式是教育理论与教育实践联系和转化的中介，它明确人才培养的结果和人才培养的过程要求，以及课程和教学方法等。
“新课标”把STEM解释为一种课程组织方式，采用项目学习解决问题，将 Science（科学）、Technology（（技术）、 Engineering（工程）与 Mathematics（数学）进行整合，培养学生创新能力。《新课标》被认为是政府首次定义中国版STEM，与国外强调理工科或者单科教学所称STEM不同的是，我国STEM教育注重跨学科、项目制，以及解决现实问题。
为促进无人机产业的发展，占领无人机技术制高点，国家发展改革委、科技部、工业和信息化部、中央网信办联合发布了《“互联网 ”人工智能三年行动实施方案》。该实施方案明确的提出了人工智能技术与无人系统领域的融合应用，着力培育与推进无人飞行器、无人船等多种形态的无人设备等产业发展。方案是国家出台的对无人机行业的重要支持政策，它明确了无人系统领域的产业发展上升为国家战略。因此，无人系统领域的行业高增长的格局基本确立，从事无人机行业的相关工作也必将为企业和个人发展带来巨大机遇。因此，相关院校开设无人机相关专业一定是顺应时代潮流之举，既会有力促进学校发展，也会为学生提供一个更有竞争力的平台。
STEM教育具有明显的学科整合性特点，在教育过程中，经常需要数学、物理、化学等学科的知识。STEM课程打破单一学科融合统整，注重工程、技术整合于科学和数学的学习中，拓展视野、创新实践、源于生活、丰富体验、动手动脑、多元发展。STEM教育不是S、T、E、M 四个元素的简单组合，而是将不同领域和学科的知识运用到探究世界相互联系的不同侧面的过程，强调的是培养学生在具有一定复杂性和真实意义的情境中解决问题的各种能力和素养。
本文结合“STEM”课程来打破单一学科壁垒，通过无人机课程的开发与研究作为契机，整合与无人机相关的其它课程，从而形成一门既具有多元化地学习方式，又具有创新性和前瞻性的课程体系，让学生学习无人机课程时能够做到“在做中学，在玩中学”。
（二）無人机STEM课程工程性设计与实施普职融合的可行性分析
1.依托行业，中职学校着力STEM的多学科融合
无人机作为一个新兴的行业、新兴的专业，专业本身具备很大的发展前景，但专业建设特别是人才培养模式建设处于一个空白。笔者所在学校于2016年开设无人机专业，并与大疆慧飞、广东国安通航、广东小鹰航空等企业建立紧密的校企合作关系。以校企合作为基础，紧密联系行业实际应用，以STEM理念为指导，在STEM课程建构过程中，着力融合科学、技术、工程、数学的学科特点，突出课程的工程性和技术性，突显过程性考核和“物化”考核的特点。
近年来，学校以无人机教学资源建设为基础，依托企业资源，以行业需求为导向，建设无人机专业教学资源，并形成建设思路和理论依据，为无人机专业STEM的多学科融合教学提供丰富的教学资源。
2.普职融合，创新STEM课程开展方式 职业教育是以专业技能教学为主，擅长学生专业技能的习得性训练;而普通中小学则以课程教育和学科教育为主，擅长学生科学、数学等科学性知识的指导。根据职业教育无人机专业建设的特点与普通中小学科技创新类活动开展的实际情况，将职教教育与普通中小学教育有机融合，取长补短，从而可以形成一门既具有多元化的学习方式，又具有创新性和前瞻性的课程范例。
项目化教学是职业学校在进行专业技能训练时常用的手段，其组织形式与实践职业岗位相匹配，能很好体现知识融合的科学性、技术性和工程性。因此，结合STEM的理念，以无人机专业课程建设为基础，开展无人机STEM课程工程性设计与实施的普职融合研究是一项极具开拓性的教育创新项目。
（三）无人机STEM课程工程性设计与实施普职融合的实践探索
2019年12月7-8日，粤港澳大湾区STEM教育论坛在东莞举办，来自香港、澳门的专家代表与各省市的教育行政部门、教育科研机构、学校及企业代表等远道而来，围绕粤港澳大湾区科技创新与STEM教育课程开发和实施，展开热烈交流研讨。笔者所在学校的电子专业部教学部长应邀出席本次论坛，并就大湾区STEM教育的普通教育与职业教育融合的主题发表演讲。这也是我校自2018年开展STEM教育研究以来，再次受到广东省教育研究院的特别邀请在大会中作主旨发言，为大湾区开展STEM普职融合提供实践经验与合作范式。
1.教育理念的融合是开展STEM普职融合的前提
不论是职业教育，还是普通教育，归根到底都是为了实现人的发展。STEM教育以任务驱动的方式，让学生去解决问题、做项目，是“授人以渔”。在学习方式上，以学生为主，强调学生动手动脑结合，自己发现问题、提出问题、解决问题，学生学科学习在STEM里头得到跨学科的综合运用和拓展。STEM教育是一种可持续发展理念的教育，它是一种生态的教育，而不是一种物理化的、机械的教育。传统学科式的教育、“填鸭式”的教育、死记硬背的教育，已经对创新型人才培养造成了桎梏。以STEM教育为抓手，从基础教育抓起，来破解当前普教系统的教育困境，并进而推进国家人才培养的体制机制改革，是实施素质教育的具体体现和最佳形势，也体现了育人为本的根本要求。STEM教育没有标准答案，过程比结果更加重要，这需要我们改变传统思维，共建STEM普职教育理念相融合的价值体系和价值判断。
与笔者学校合作开展普职融合研究的塘厦初级中学（下文简称为“塘初”）与我校在地域上均归属于东莞市塘厦镇，是市首批品牌学校。该校秉承“适合教育”育人理念，非常重视科创教育，对于基础教育要支撑创新驱动转型发展，加强STEM教育研究的普职融合有充分的认识和理解，这是开展无人机STEM课程工程性设计与实施普职融合的前提条件。
2.项目化的融合是开展STEM普职融合的重要载体
STEM教育是一种主题性的教育，融合多学科，因此，在开展普职融合教育过程中，要注重团队意识的培养，进行项目式的学习。职业教育天生就有STEM教育的资源，如分专业教学、校企合作资源丰富、实训设施设备完善等等。笔者所在学校2016年组建无人机专业教学班，2017年与大疆慧飞建立校企合作。目前，学校是广东省无人机协会理事单位。我校与塘厦初级中学从2018开始建立良好合作关系，塘初的科技教育教师团队与我校无人机教师团队，首次尝试STEM教育普职融合模式的实践探索。我们梳理了本校无人机职业教育的专业课程体系和框架，结合STEM教育目标，建设了适合中小学的无人机STEM教育课程框架。
两校的普职融合实践探索从共建STEM教育无人机课程和以第二课堂为切入实施着力点进行课堂实践的开展融合合作，充分利用笔者所在学校无人机创新工作室、师资队伍、面积达1000平方米的飞行场地等设施设备，从无人机应用、创新思维、人文素养和学科融合等角度探索课程的设计和开发。
STEM教育是一种自主学习，最重要的是要有学习空间，有项目做载体。筆者所在学校与塘厦初级中学通过前期的磋商与深入沟通，在塘初原有的校本及创客课程基础上，进行无人机STEM课程工程性设计与实施，为开展STEM普职融合提供了重要载体。
3.师资的融合是开展STEM普职融合的重要保障
促进STEM素养和教育的学习方案能否成功实施，最终要以教师的专业素养为基础。教师在教授“自己的学科”时，会感到最为舒适，教学也是最有效的。但如果不得不超出自己的学科范围教学，则就会没那么自信，对教学内容的认识和理解很可能就不那么深。因此，参与普职融合教育的教师要战胜的困难不仅仅是缺乏知识，他们还需要理解各个学科的教学法。如，科学研究的目标是对研究中的现象形成更深入的理解，而技术和工程的目标是开发一个产品来满足实用性和美学两个方面的特定条件和需求。两类学科都需要一种“解决问题”的方式，但处理和评价任务的方式却是不同的。因此，教师不能照搬原来的教学方法。
除了学科间的不同之外，学校及其它机构的工作实践，诸如时间安排、课程与评测规定、考试要求、可用的资源与时间，都需要作出让步才能为学生提供具有吸引力的STEM经验。另外，还要特别警惕的是，虽然STEM学习及其能带来的积极作用具有重要意义，但大多数教师既没时间也不指望在这些学科（哪怕是最紧密相关学科）之间建立联系。因此，开展普职融合STEM教育的学校要在最大程度上为教师提供机会，来发展在科学、技术、工程和数学间建立联系所必需的知识、技能和态度。
当前，笔者所在学校与塘初建立的由其科技教师、我校无人机职业教师及无人机专业学生助教、某无人机企业技术人员构成的专兼职师资队伍，共同开展无人机STEM课程工程性设计与实施，为塘初提供更具有有效性、协作性和参与性的课程设计与教学，以及跨学科活动提供了重要保障。目前，两校根据《基于STEM的东莞市电子科技学校与初级中学联合教育方案》正在有序推进普职融合实践探索。
【关键词】大湾区;STEM;无人机;普职融合
一、问题的提出
STEM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）四门学科英文首字母的缩写。STEM教育源于美国，最初的目的是实现科学、技术、工程和数学的统一，以应用多种学科知识来共同解决问题。实际上，这是在多个原本独立存在的学科之间搭建起沟通的桥梁，为学生整体认识世界提供一个全新的技术，让学生在学习过程中深入思考这四个学科之间存在的内部关联性，将分散的零碎知识进行重新整合，形成统一的体系。STEM教育理念鼓励学生通过学习形成解决问题的思路以及在解决问题过程中进行学习。教师在教学过程中的主要职责是指导学生根据自己的实际情况选择恰当的起点，也就是设计不同的任务，提供相应的学习内容解决实际操作中的一些细节问题，而不需要对设计与学习过程有太多干预。
在新经济形式下，具备学科知识、生活经验和以学习者为中心的整合性STEM教育，意在让学生掌握解决问题的能力，并建构整合学习的知识体系，以提高STEM素养，从而增强探索真实世界各种联系的能力。现实职业场景和生活场景中遇到的大多数问题都需要跨学科的知识与技能来解决。应用科学知识认知、分析问题中存在的客观规律。应用技术和工程在遵循客观规律的基础上，设计方案或者办法，从而改进、优化、解决问题。数学在技术与工程中扮演工具的角色。
“STEM教育既有助于培养学生的科学探究、质疑与批判、解决问题等高阶思维，又有助于发展学生的统筹协调、团队合作等非智力因素，对培养创新人才发挥着重要作用。”因此，如何把握时代机遇，助力大湾区建设教育和人才高地、国际教育示范区、国际科技创新中心，将STEM教育的理念、方法渗透进相关学科，推动跨学科、项目制教学方式和学习方式变革，推进普职融合开展STEM教育研究，为大湾区培养创新人才成为中等职业学校教育创新研究的新课题和新目标。
二、大湾区背景下无人机STEM课程工程性设计与实施普职融合的实践探索
（一）中国STEM 教育特色与中职无人机课程现状分析
教育部在《教育信息化“十三五”规划》中把STEM教育定义为一种新教育模式。从理论上看，所谓的教育模式是教育理论与教育实践联系和转化的中介，它明确人才培养的结果和人才培养的过程要求，以及课程和教学方法等。
“新课标”把STEM解释为一种课程组织方式，采用项目学习解决问题，将 Science（科学）、Technology（（技术）、 Engineering（工程）与 Mathematics（数学）进行整合，培养学生创新能力。《新课标》被认为是政府首次定义中国版STEM，与国外强调理工科或者单科教学所称STEM不同的是，我国STEM教育注重跨学科、项目制，以及解决现实问题。
为促进无人机产业的发展，占领无人机技术制高点，国家发展改革委、科技部、工业和信息化部、中央网信办联合发布了《“互联网 ”人工智能三年行动实施方案》。该实施方案明确的提出了人工智能技术与无人系统领域的融合应用，着力培育与推进无人飞行器、无人船等多种形态的无人设备等产业发展。方案是国家出台的对无人机行业的重要支持政策，它明确了无人系统领域的产业发展上升为国家战略。因此，无人系统领域的行业高增长的格局基本确立，从事无人机行业的相关工作也必将为企业和个人发展带来巨大机遇。因此，相关院校开设无人机相关专业一定是顺应时代潮流之举，既会有力促进学校发展，也会为学生提供一个更有竞争力的平台。
STEM教育具有明显的学科整合性特点，在教育过程中，经常需要数学、物理、化学等学科的知识。STEM课程打破单一学科融合统整，注重工程、技术整合于科学和数学的学习中，拓展视野、创新实践、源于生活、丰富体验、动手动脑、多元发展。STEM教育不是S、T、E、M 四个元素的简单组合，而是将不同领域和学科的知识运用到探究世界相互联系的不同侧面的过程，强调的是培养学生在具有一定复杂性和真实意义的情境中解决问题的各种能力和素养。
本文结合“STEM”课程来打破单一学科壁垒，通过无人机课程的开发与研究作为契机，整合与无人机相关的其它课程，从而形成一门既具有多元化地学习方式，又具有创新性和前瞻性的课程体系，让学生学习无人机课程时能够做到“在做中学，在玩中学”。
（二）無人机STEM课程工程性设计与实施普职融合的可行性分析
1.依托行业，中职学校着力STEM的多学科融合
无人机作为一个新兴的行业、新兴的专业，专业本身具备很大的发展前景，但专业建设特别是人才培养模式建设处于一个空白。笔者所在学校于2016年开设无人机专业，并与大疆慧飞、广东国安通航、广东小鹰航空等企业建立紧密的校企合作关系。以校企合作为基础，紧密联系行业实际应用，以STEM理念为指导，在STEM课程建构过程中，着力融合科学、技术、工程、数学的学科特点，突出课程的工程性和技术性，突显过程性考核和“物化”考核的特点。
近年来，学校以无人机教学资源建设为基础，依托企业资源，以行业需求为导向，建设无人机专业教学资源，并形成建设思路和理论依据，为无人机专业STEM的多学科融合教学提供丰富的教学资源。
2.普职融合，创新STEM课程开展方式 职业教育是以专业技能教学为主，擅长学生专业技能的习得性训练;而普通中小学则以课程教育和学科教育为主，擅长学生科学、数学等科学性知识的指导。根据职业教育无人机专业建设的特点与普通中小学科技创新类活动开展的实际情况，将职教教育与普通中小学教育有机融合，取长补短，从而可以形成一门既具有多元化的学习方式，又具有创新性和前瞻性的课程范例。
项目化教学是职业学校在进行专业技能训练时常用的手段，其组织形式与实践职业岗位相匹配，能很好体现知识融合的科学性、技术性和工程性。因此，结合STEM的理念，以无人机专业课程建设为基础，开展无人机STEM课程工程性设计与实施的普职融合研究是一项极具开拓性的教育创新项目。
（三）无人机STEM课程工程性设计与实施普职融合的实践探索
2019年12月7-8日，粤港澳大湾区STEM教育论坛在东莞举办，来自香港、澳门的专家代表与各省市的教育行政部门、教育科研机构、学校及企业代表等远道而来，围绕粤港澳大湾区科技创新与STEM教育课程开发和实施，展开热烈交流研讨。笔者所在学校的电子专业部教学部长应邀出席本次论坛，并就大湾区STEM教育的普通教育与职业教育融合的主题发表演讲。这也是我校自2018年开展STEM教育研究以来，再次受到广东省教育研究院的特别邀请在大会中作主旨发言，为大湾区开展STEM普职融合提供实践经验与合作范式。
1.教育理念的融合是开展STEM普职融合的前提
不论是职业教育，还是普通教育，归根到底都是为了实现人的发展。STEM教育以任务驱动的方式，让学生去解决问题、做项目，是“授人以渔”。在学习方式上，以学生为主，强调学生动手动脑结合，自己发现问题、提出问题、解决问题，学生学科学习在STEM里头得到跨学科的综合运用和拓展。STEM教育是一种可持续发展理念的教育，它是一种生态的教育，而不是一种物理化的、机械的教育。传统学科式的教育、“填鸭式”的教育、死记硬背的教育，已经对创新型人才培养造成了桎梏。以STEM教育为抓手，从基础教育抓起，来破解当前普教系统的教育困境，并进而推进国家人才培养的体制机制改革，是实施素质教育的具体体现和最佳形势，也体现了育人为本的根本要求。STEM教育没有标准答案，过程比结果更加重要，这需要我们改变传统思维，共建STEM普职教育理念相融合的价值体系和价值判断。
与笔者学校合作开展普职融合研究的塘厦初级中学（下文简称为“塘初”）与我校在地域上均归属于东莞市塘厦镇，是市首批品牌学校。该校秉承“适合教育”育人理念，非常重视科创教育，对于基础教育要支撑创新驱动转型发展，加强STEM教育研究的普职融合有充分的认识和理解，这是开展无人机STEM课程工程性设计与实施普职融合的前提条件。
2.项目化的融合是开展STEM普职融合的重要载体
STEM教育是一种主题性的教育，融合多学科，因此，在开展普职融合教育过程中，要注重团队意识的培养，进行项目式的学习。职业教育天生就有STEM教育的资源，如分专业教学、校企合作资源丰富、实训设施设备完善等等。笔者所在学校2016年组建无人机专业教学班，2017年与大疆慧飞建立校企合作。目前，学校是广东省无人机协会理事单位。我校与塘厦初级中学从2018开始建立良好合作关系，塘初的科技教育教师团队与我校无人机教师团队，首次尝试STEM教育普职融合模式的实践探索。我们梳理了本校无人机职业教育的专业课程体系和框架，结合STEM教育目标，建设了适合中小学的无人机STEM教育课程框架。
两校的普职融合实践探索从共建STEM教育无人机课程和以第二课堂为切入实施着力点进行课堂实践的开展融合合作，充分利用笔者所在学校无人机创新工作室、师资队伍、面积达1000平方米的飞行场地等设施设备，从无人机应用、创新思维、人文素养和学科融合等角度探索课程的设计和开发。
STEM教育是一种自主学习，最重要的是要有学习空间，有项目做载体。筆者所在学校与塘厦初级中学通过前期的磋商与深入沟通，在塘初原有的校本及创客课程基础上，进行无人机STEM课程工程性设计与实施，为开展STEM普职融合提供了重要载体。
3.师资的融合是开展STEM普职融合的重要保障
促进STEM素养和教育的学习方案能否成功实施，最终要以教师的专业素养为基础。教师在教授“自己的学科”时，会感到最为舒适，教学也是最有效的。但如果不得不超出自己的学科范围教学，则就会没那么自信，对教学内容的认识和理解很可能就不那么深。因此，参与普职融合教育的教师要战胜的困难不仅仅是缺乏知识，他们还需要理解各个学科的教学法。如，科学研究的目标是对研究中的现象形成更深入的理解，而技术和工程的目标是开发一个产品来满足实用性和美学两个方面的特定条件和需求。两类学科都需要一种“解决问题”的方式，但处理和评价任务的方式却是不同的。因此，教师不能照搬原来的教学方法。
除了学科间的不同之外，学校及其它机构的工作实践，诸如时间安排、课程与评测规定、考试要求、可用的资源与时间，都需要作出让步才能为学生提供具有吸引力的STEM经验。另外，还要特别警惕的是，虽然STEM学习及其能带来的积极作用具有重要意义，但大多数教师既没时间也不指望在这些学科（哪怕是最紧密相关学科）之间建立联系。因此，开展普职融合STEM教育的学校要在最大程度上为教师提供机会，来发展在科学、技术、工程和数学间建立联系所必需的知识、技能和态度。
当前，笔者所在学校与塘初建立的由其科技教师、我校无人机职业教师及无人机专业学生助教、某无人机企业技术人员构成的专兼职师资队伍，共同开展无人机STEM课程工程性设计与实施，为塘初提供更具有有效性、协作性和参与性的课程设计与教学，以及跨学科活动提供了重要保障。目前，两校根据《基于STEM的东莞市电子科技学校与初级中学联合教育方案》正在有序推进普职融合实践探索。