STEM教学在电子工程实训课程的实践

摘要：阐述电子工程实训课程与STEM教学理念相结合，设计符合电子信息工程课程的教学目标和实践项目，调动学生学习自主性和积极性，积极培养学生的科学、技术、工程素养。

关键词：电子工程，实训课程，STEM教学

STEM以科学、技术、工程及数学素养的培养为目标，要求学生广泛涉猎科学文化知识，以科学的视角认识和理解世界；充分利用数学工具，以准确的逻辑分析和计算能力解释解决实际问题；积极锻炼专业技能，以卓越的实践能力创造新的世界；全力培养工程素养，以系统专业的视角面对工程技术开发设计项目。开展STEM教育活动，有助于深化科学文化知识的学习，通过趣味性的活动加深学习效果，提升学习兴趣；有助于培养科学、理性思维，通过系统的项目实践提高学习的广度和深度，增强学习能力；有助于提升创新、合作精神，通过情境性的实践培养团队协作精神，锻炼研究实践能力。电子工程实训课程是电子信息工程专业重要的专业实训课，其基础理论为电路分析基础、模拟电子技术和数字电子技术。实训融合多门课程的基础理论，通过综合实训项目联结电子技术基础知识，达到在实践中深化理论学习、提升知识的综合运用能力、培养电子系统的识别、分析、设计、制造、调试能力的目的。课程教学目标与STEM教学模式不谋而合，采用STEM理念设置实训实践项目，给予学生更多自主学习、创新实践、展示自我的机会，可有效提升学习兴趣及学习质量，实现综合能力提升的目标。

1STEM教学模式特点

STEM教学模式注重对学生综合能力的培养，包括自主学习能力、逻辑分析及计算能力、知识的综合运用能力、实践操作能力、创新研究能力等。通常以项目式教学作为开展STEM教学活动的主要手段，以实际应用问题的解决作为学习目标，使学生在项目的分析、设计、实施、调试、展示过程中充分发挥主观能动性及学习自主性，体验项目开展实施的具体流程，锻炼问题的分析、解决能力，提升实践操作能力。（1）以实际问题为研究对象。STEM教学强调情境性，针对实际问题建立研究项目。实践中往往选择有学科融合性、以自然科学为主囊括数学、技术等领域的内容作为研究项目。学生可以在项目中体验真实项目的实施进程，将理论与实际应用充分融合，提升学习兴趣，为从事专业领域相关工作做好知识及能力的储备。（2）以学科融合、兴趣培养为设计目标。STEM教学讲究知识的融汇。实际应用项目以某个学科知识为主但不局限，要能够将所学融汇于一体，方能用于解决复杂的实际系统问题。在学习中，充分把握知识核心，灵学活用，融会贯通，用多学科知识，多角度视角分析和解决实际问题，实现项目分析及设计。结合实际应用的项目更具知识性和趣味性，学生学习兴趣更加浓厚，付出的努力和精力更多，学习效果更优。（3）以严谨的科学态度为辅助手段。科学实践需要有严谨的工作态度。STEM教学要求学生能够在面对学习时态度严谨、认真，本着求真务实的宗旨将学科理论知识夯实。在进行项目实践时，通过深入的思考和分析对把握研究对象的本质；充分验证设计方案，严格按照正确步骤执行设计方案，准确记录、精确分析、细心调试。培养学生严谨的治学态度，坚韧的求真意识。（4）以灵活的考核为评价方式。STEM教学以实际应用项目的实践为教学活动开展的主要手段，实践过程与实践结果并重，项目设计立意要有新意，要贴合实际，同时也要有创新性的实践与产品。STEM教学的评估，并非是单一固有的模式，而是采取多样化灵活的评估手段。学习结果的评价，通过实践的步骤进程，实践作品的功能验证，团队合作的效果等来评价学生的学习效果。

2电子工程实训课程的STEM项目设计

电子工程实训课程以电路原理、数字电子技术、模拟电子技术为理论基础，以培养学生基本电学实践能力为目标，其学习内容主要包括：基本电子元器件的识别与应用；基本电子仪器仪表的应用；实用电路的实现与调试。课程的教学目标是：培养学生电学基础理论知识的理解和应用的能力；培养学生应用所学理论分析实用数字、模拟电路的能力；培养学生应用基本数字、模拟电路模块设计复杂电子系统的能力；培养学生独立思考、自主学习，利用图书、网络等资源掌握学科领域先进发展概况的自学能力；培养学生运用基础理论、说明资料、文献资源、电子仪器进行学习并实践的综合应用能力；培养学生对电子系统进行分析、设计、调试的综合实践能力。根据STEM教育的特点，电子工程实训以项目实践的形式展开课程教学。课程选择涵盖课程知识与技能要求的项目，既将理论知识于实践中融合，使学生能够更加综合、灵活的应用理论知识，又给学生充分的实践机会接触工程项目的展开流程，让学生在实践中深化理论基础，熟练应用理论进行电子系统的设计、实践、仿真、调试，同时将实践结果反馈于理论知识的掌握，对理论的理解更加逻辑清晰、条理分明。教学案例：简易电子琴项目实践，该项目要求学生根据所学理论进行需求分析、原理分析与文献查阅、参数计算与器件选型、电路设计与仿真、电路搭建与调试、项目演示等。针对该项目，学生的STEM能力锻炼情况如表1所示。

3STEM项目实施过程

为了达到STEM教学目标，培养学生综合实践应用能力，课堂教学环节按如下方式展开。（1）布置项目任务、自由组队成团。将设计实现简易电子琴的项目任务给学生，明确项目功能需求、安排学生进行自由组队。推荐选派组长进行整体统筹，根据组员个人特长进行分工分配。学生可自由分配完成资料收集与分析、电路结构设计与器件选型、电路仿真等功能。具体资料包括定时器工作原理、振荡器工作原理、电子琴工作原理、集成芯片引脚功能及性能、电子仪器应用、仿真软件应用等。（2）学生为主实践、教师辅助研讨。全部项目实践操作流程由学生独立完成，充分调动学生学习的积极性、自主性。学生在整个项目实践中占据主导地位，他们将最大程度发挥主观能动性，从资料的收集查阅，到仿真软件的安装使用，到器件的选择、电路的搭建、故障的分析、电路的调试等全部由学生自主完成。教师在整个活动中仅为学生提供必要的辅助，包括参与学生的讨论，给出必要的、合理的建议等。在项目的实践过程中，学生担任工程师的角色，在资料的分析与研究中不断提升自学能力；在电路的设计与参数的计算中锻炼独立思考、分析应用、参数计算能力；在方案研讨与展示中碰撞思维的火花、展开头脑风暴，将科学精神创新意识发挥到极致；在产品的仿真与实践过程中磨炼耐性，开阔视野，从一次次的问题与挫败中积累经验，丰富阅历，让动手实践能力、问题的分析与解决能力大幅度提升。（3）课堂成果展示、相关知识拓展。学生在完成简易电子琴的电路成品后，在课堂进行成果展示。由小组分派专人对电路的目标功能、设计思路、工作原理、相关参数及性能指标、团队分工等内容进行细致讲解。讲解时可采用PPT进行介绍，也可结合实物电路进行说明。课程最后还会进行项目总结及知识拓展，要求学生对整个实践过程中遇到的问题进行深入分析和总结，找到问题的症结和解决方法，为日后的设计工作做好知识储备和经验积累。

4结语

电子工程实训课程与STEM教学理念相结合，运用符合电子信息工程专业教学目标的实践项目，充分调动学生学习自主性和积极性，培养学生的科学、技术、工程及数学素养，培养学生的实践操作能力、理论知识的统筹应用能力。

参考文献

[1]秦瑾若,傅钢善.面向STEM教育的设计型学习研究:模式构建与案例分析[J].电化教育研究,2018,39(10):83-89+103.

作者：宋威 栾兵 单位：黑龙江工商学院