基于STEM理念的高中激光切割雕刻机课程设计

管清方 张培喜 石少伟

【摘 要】STEM教育理念的三大核心内涵就是跨学科整合、问题驱动以及情境合作，教师在教学过程中应该合理运用STEM教学理念，结合实际教学内容设计课程教学方案，提升优化教学品质。本文中以高中“激光切割雕刻机”知识点为背景展开教学讨论分析，分析研读了激光切割雕刻机教学软件的STEM教学思路，并设计了教学案例应用。

【关键词】激光切割雕刻机;STEM教育理念;教学思路;案例设计

一、前言

在高中切割雕刻机的通用技术教学中可采用到STEM教育理念，结合其前卫教学思想内涵展开教学设计，启发学生在通用技术课程中合理应用激光切割雕刻机技术内容，明确学习目标，获得良好学习体验，实现知识掌握与学以致用。

二、关于STEM

STEM教育理念中包含了科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）以及数学教育（Mathematics）。这一教育理念起源于上世纪80年代初的美国，它希望打破传统学科领域边界，培养学生良好的科技理工素养，在提升教育创新能力，优化国民科学素养方面具有一定促进作用。同时他也希望建立基于SETM教育理念下的高素质人才发展体系[1]。

不过在我國，由于STEM教育发展起步较晚，在基础教育层面上还未能建起一套完整的STEM教育体系，因此基于我国基础教育的实际情况来看，还应当更多侧重于基础教学展开教学体系设计，构建全新的STEM课程基本架构，结合科学课程载体展开教学设计，注重教学实施中科学探究与设计的相互有机结合。

三、高中激光切割雕刻机教学软件与STEM教学思路分析

在高中激光切割雕刻机教学软件教学中会采用到目前比较流行的STEM教学理念，基于跨学科知识内容、问题驱动与情境合作设计优化教学过程，体现创新教学合理性优化过程。为了实现STEM教学理念与激光切割雕刻机教学软件的合二为一，以下提出了3点教学思路。

（一）跨学科知识内容融合

在高中激光切割雕刻机教学软件的教学设计应用中可融入诸多跨学科知识内容，其中就包括了AI智能算法、美术手工绘制等等知识内容，同时也结合计算机网络教学内容展开教学设计，保证学生能够合理运用诸多知识内容解决教师所提出的各种问题，掌握该课主体知识内容。

（二）问题驱动

基于问题驱动展开教学设计，这是STEM教育理念中所倡导的。教师在教学过程中应该思考提出诸多问题，驱动教学内容的同时也驱动学生思维。激光切割雕刻机教学软件的整个教学过程中都需要基于问题驱动展开教学设计，例如基于工作空间的主界面教学设计采用到了蓝色矩形框，教师就提出问题：“如何结合矩形框对应实际加工机床的工作台面？”基于这一问题驱动，就希望推动教学进程，引导学生借助问题展开学习思考过程。

（三）情境合作

情境合作是高中激光切割雕刻机教学案例应用中的重点内容，结合实际场景创设，教师就希望引导学生深入学习激光切割雕刻机教学案例，基于情境教学设置小组合作内容，进一步引导学生进入教学情境，实现教学突破[2]。

四、高中激光切割雕刻机教学案例设计应用

在高中激光切割雕刻机教学案例设计应用中，基于STEM教育理念，教师就专门结合知识点展开教学案例设计。下文简单阐释了利用激光切割雕刻机制作几何图案与文字的相关教学方法。

首先，教师为学生创设教学情境，借助AutoCad软件引导学生绘制圆，定点输入半径内容，确认教学要点。整个教学过程就引入了大量数学思想，绘制矩形，选择圆角矩形输入圆角半径和长宽尺寸，在确认全选专业功能后进行图形编辑，然后利用激光雕切割机进行图形焊接。在该教学过程中，教师就选择了“青岛六十八中欢迎您”的字样，利用shift键操作编辑选择“青岛六十八中欢迎您”进行文字集合，完成文字定位，然后准备激光切割雕刻。

其次，选择“青岛六十八中欢迎您”文字并提出问题驱动教学过程，指导学生合理操作激光切割雕刻过程。学生按照教师之前所教授的理论内容展开操作，分别通过右键、对象属性、调整速度比例（调整到30%）、调整功率比例（调整到40%）展开教学设计，最后确定激光切割雕刻操作环节。同理，在文字框架方面点右键选择对象属性，如法炮制可制作文字结构框架，最后全选激光切割雕刻明确定位回零点坐标，再利用激光切割雕刻机设置不同部位不同进给速度，基于一定功率完成雕刻过程。

为了让学生更加深入学习该课知识内容，教师也希望鼓励学生多利用激光切割雕刻机雕刻自己所喜欢的图片文字内容。可将学生情感兴趣内容代入到教学环节中，为学生设置小组鼓励他们共同合作互助完成教学情景项目内容，实现共同学习，共同进步[3]。

五、结语

综上所述，高中激光切割雕刻机教学软件设计应用在成功引入STEM教学思路其教学内涵更丰富，教学思路更开阔，可保证学生在实践学习过程中真正融入到教学情境中，在问题驱动与跨学科知识学习过程中掌握激光雕刻机教学知识内容，提升学生的学科核心素养，同时也实现教学过程优化。

参考文献：

[1]余胜泉，吴斓.证据导向的STEM教学模式研究[J].现代远程教育研究，2019，31（5）：20～31，84.

[2]曾剑城.基于STEM教育模式的高中物理教学设计[J].新课程·下旬，2019（9）：150.

[3]江苏国源激光智能装备制造有限公司.高清洁度的激光切割雕刻机：CN201821479153.9[P].2019-06-25.

[4]广州市普汉科技有限公司.一种激光切割雕刻机的抽风除尘机构和激光切割雕刻机：CN201721279800.7[P].2018-06-01.