摘 要：當(dāng)前，個(gè)性化推薦理論已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電子商務(wù)系統(tǒng)，并給消費(fèi)者帶來(lái)了很大的便利，給商家?guī)?lái)了很多商機(jī)。若將其與STEAM教育理念相結(jié)合，并應(yīng)用在教育a領(lǐng)域，形成個(gè)性化推薦學(xué)習(xí)模式，可發(fā)揮其價(jià)值，對(duì)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)質(zhì)量有重要的現(xiàn)實(shí)意義。文章以基于STEAM理念的項(xiàng)目活動(dòng)——自動(dòng)化黑板遮罩幕為例，探究個(gè)性化推薦學(xué)習(xí)模式在教學(xué)中的應(yīng)用策略，以促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐能力和核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：STEAM教育理念；個(gè)性化推薦學(xué)習(xí)；核心素養(yǎng)

作者簡(jiǎn)介：張丹（1986—），女，江蘇省泰州市第二中學(xué)。

一、研究背景分析

（一）STEAM教育理念受到廣泛運(yùn)用

STEAM教育理念是一種將科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)有機(jī)融合的跨學(xué)科教育理念，旨在培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新素養(yǎng)。其有別于傳統(tǒng)的單科教育模式，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的多種能力，促進(jìn)人才的綜合性發(fā)展。STEAM教育理念的本質(zhì)是進(jìn)行跨學(xué)科的知識(shí)整合，教師通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生先明確主題，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，再運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)創(chuàng)造性地解決實(shí)際問(wèn)題，從而培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

（二）核心素養(yǎng)培養(yǎng)受到更多關(guān)注

從中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)研究成果發(fā)布，到普通高中各學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)中學(xué)科核心素養(yǎng)概念和內(nèi)容的確定，圍繞“培養(yǎng)全面發(fā)展的人”這個(gè)核心，各普通高中都在做有益的教育改革嘗試。文章所講述的案例就是一種教學(xué)改革嘗試——教師布置項(xiàng)目任務(wù)，學(xué)生自主分析探究。整個(gè)項(xiàng)目過(guò)程貫穿了個(gè)性化學(xué)習(xí)理念的內(nèi)容，學(xué)生需關(guān)注現(xiàn)實(shí)生活、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并運(yùn)用跨學(xué)科知識(shí)分析問(wèn)題、查閱資料，而后合作解決問(wèn)題。

在“自動(dòng)化黑板遮罩幕”項(xiàng)目活動(dòng)中，學(xué)生需要通過(guò)自主分析和探究來(lái)完成任務(wù)。為此，學(xué)生需要自己思考和分析問(wèn)題，自主查找資料，自己解決問(wèn)題。項(xiàng)目過(guò)程貫穿了學(xué)以致用的理念：學(xué)生在參與項(xiàng)目活動(dòng)的過(guò)程中，需做到服務(wù)大家、服務(wù)學(xué)校、服務(wù)社會(huì)；在解決問(wèn)題的過(guò)程中，做到節(jié)約環(huán)保。隨著項(xiàng)目的實(shí)施，學(xué)生可從中感受到成功的喜悅，發(fā)展創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力，強(qiáng)化社會(huì)責(zé)任感，促進(jìn)自身核心素養(yǎng)的發(fā)展。

（三）個(gè)性化推薦策略應(yīng)用于教育領(lǐng)域

個(gè)性化推薦理論原本是一個(gè)經(jīng)濟(jì)學(xué)理論，被廣泛用于電子商務(wù)領(lǐng)域，相關(guān)人員通過(guò)收集用戶的興趣特點(diǎn)、個(gè)人風(fēng)格、習(xí)慣等資料，推測(cè)其喜好，給用戶進(jìn)行個(gè)性化的推薦，使用戶由瀏覽者變?yōu)橘?gòu)買者，從而實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛越［1］。

將電子商務(wù)領(lǐng)域的個(gè)性化推薦觀點(diǎn)遷移到教育領(lǐng)域，對(duì)提升教學(xué)質(zhì)量有顯而易見(jiàn)的好處。一是有利于幫助學(xué)生自主學(xué)習(xí)。以項(xiàng)目教學(xué)為例，有的學(xué)生喜歡按照從宏觀到微觀的順序?qū)W習(xí)，即先學(xué)概念理論再學(xué)習(xí)操作技能，各個(gè)擊破項(xiàng)目任務(wù)；有的學(xué)生喜歡按照從微觀到宏觀的順序?qū)W習(xí)，先從項(xiàng)目分析開(kāi)始，根據(jù)需要解決的問(wèn)題，去選擇相應(yīng)的學(xué)習(xí)資源。對(duì)此，教師可以根據(jù)解決項(xiàng)目問(wèn)題所需的知識(shí)技能，收集各種類型的學(xué)習(xí)資源，如文字類資料、圖片類資料、視頻類資料等，并根據(jù)不同學(xué)生的不同學(xué)習(xí)風(fēng)格，設(shè)計(jì)不同的學(xué)習(xí)路徑，供學(xué)生自主選擇。二是有利于教師轉(zhuǎn)變角色。教師提供豐富的學(xué)習(xí)資源后，學(xué)生可以根據(jù)個(gè)人興趣愛(ài)好，選擇適合自己的學(xué)習(xí)資源進(jìn)行探究，解決問(wèn)題，探索適合自己的學(xué)習(xí)路徑，從而成為學(xué)習(xí)的主人，教師則由知識(shí)的傳授者變成學(xué)生學(xué)習(xí)的組織者、引導(dǎo)者和合作者。總而言之，在個(gè)性化推薦學(xué)習(xí)模式中，教師可提供豐富的學(xué)習(xí)資源、不同的學(xué)習(xí)路徑，供學(xué)生選擇；學(xué)生可根據(jù)個(gè)人學(xué)習(xí)風(fēng)格，選擇適合自己的學(xué)習(xí)路徑進(jìn)行探究，解決問(wèn)題，從受教育者變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)者。兩者結(jié)合可促進(jìn)個(gè)性化、智能化、有效性強(qiáng)、自主性強(qiáng)的個(gè)性化推薦學(xué)習(xí)模式的形成［2］。

在個(gè)性化推薦學(xué)習(xí)模式中，有跨學(xué)科的多類型學(xué)習(xí)資源、多元化的知識(shí)和技能、個(gè)性化的學(xué)習(xí)路徑，學(xué)生可以通過(guò)自主探究培養(yǎng)自身解決實(shí)際問(wèn)題的能力，做到學(xué)以致用，最終實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)的全面發(fā)展。

個(gè)性化推薦學(xué)習(xí)模式包括五個(gè)方面：1.個(gè)性化的學(xué)習(xí)風(fēng)格；2.個(gè)性化的學(xué)習(xí)目標(biāo)；3.個(gè)性化的學(xué)習(xí)路徑；4.個(gè)性化的指導(dǎo)；5.個(gè)性化的評(píng)價(jià)［3］。

二、案例分析

（一）項(xiàng)目背景

由于地理位置和硬件條件的優(yōu)勢(shì)，我校每年都承擔(dān)了較為繁重的大型社會(huì)考試的考點(diǎn)安排任務(wù)。依據(jù)考場(chǎng)布置的要求，所有有文字的地方都要進(jìn)行擦除或遮擋，其中，教室中的黑板報(bào)是必須進(jìn)行擦除或遮擋的對(duì)象。黑板報(bào)是學(xué)生的辛苦創(chuàng)意之作，若將其擦除，不僅花費(fèi)時(shí)間，而且也不能充分體現(xiàn)對(duì)學(xué)生勞動(dòng)成果的保護(hù)和尊重。有的班級(jí)用一層白紙覆蓋住黑板，但這樣的方式不僅不環(huán)保，而且遮擋紙張可能會(huì)被風(fēng)吹開(kāi)，或者黑板報(bào)作品被來(lái)回走動(dòng)的人蹭掉，總的來(lái)說(shuō)效果并不理想。

為了做到環(huán)保節(jié)約，應(yīng)用現(xiàn)代科技手段解決問(wèn)題，經(jīng)過(guò)實(shí)際考察和頭腦風(fēng)暴，我校教師引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合所學(xué)，討論想法和解決方案。經(jīng)過(guò)實(shí)際考察和實(shí)踐可操作性、可行性的考慮，我校教師和學(xué)生最終確定了進(jìn)行自動(dòng)化黑板遮罩幕設(shè)計(jì)的項(xiàng)目活動(dòng)。

（二）項(xiàng)目分析和設(shè)計(jì)

1.需求分析，確定項(xiàng)目主題

第一，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行頭腦風(fēng)暴。秉著節(jié)約環(huán)保的理念，以不浪費(fèi)學(xué)生的勞動(dòng)成果、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作為前提，為了完成學(xué)校的考務(wù)要求，我校教師引導(dǎo)學(xué)生思考解決黑板報(bào)遮擋的問(wèn)題。

第二，教師引導(dǎo)學(xué)生探究解決方案。結(jié)合卷簾的工作原理，學(xué)生可設(shè)計(jì)基于Arduino系統(tǒng)的自動(dòng)化黑板遮罩幕。需要展示黑板報(bào)時(shí)，點(diǎn)擊按鈕，使遮罩幕自動(dòng)收起來(lái)；需要遮擋黑板報(bào)時(shí)，點(diǎn)擊按鈕，使遮罩幕自動(dòng)降下來(lái)，實(shí)現(xiàn)遮擋。

第三，確定項(xiàng)目主題。借由這個(gè)設(shè)計(jì)理念，我校教師和學(xué)生應(yīng)用3D打印技術(shù)，制作了自動(dòng)化黑板遮罩幕模型。

2.分解項(xiàng)目，探究項(xiàng)目設(shè)計(jì)

我校教師引導(dǎo)學(xué)生分解項(xiàng)目任務(wù)，總結(jié)項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案。經(jīng)過(guò)幾次小組討論，學(xué)生確定了如下實(shí)施步驟：第一步，設(shè)計(jì)遮罩幕草圖；第二步，利用3D軟件制圖；第三步，3D打印零件；第四步，零件組裝，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；第五步，完善和美化產(chǎn)品，使其更加自動(dòng)化、智能化。依據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案，我校教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行任務(wù)分解，確定分任務(wù)，擬定具體步驟，一一完成項(xiàng)目各環(huán)節(jié)任務(wù)。

（三）項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程

我校教師基于個(gè)性化學(xué)習(xí)理念，引導(dǎo)學(xué)生基于自主探究學(xué)習(xí)模式完成項(xiàng)目任務(wù)（如圖1）。

流程簡(jiǎn)介：教師收集完成項(xiàng)目任務(wù)所需的知識(shí)技能資源，包括文字類資源、圖片類資源、視頻類資源等。比如：有關(guān)卷簾門工作原理的文字類知識(shí)、圖片類說(shuō)明、視頻類演示等資源，3D軟件的應(yīng)用技能說(shuō)明文字、視頻類學(xué)習(xí)資源等。教師設(shè)計(jì)不同的學(xué)習(xí)路徑，搜集不同類型的學(xué)習(xí)資源，供學(xué)生選擇，使學(xué)生能根據(jù)完成項(xiàng)目任務(wù)的需求自己選擇相應(yīng)的學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)路徑，進(jìn)行自主探究。這充分體現(xiàn)了個(gè)性化學(xué)習(xí)模式中個(gè)性化學(xué)習(xí)路徑的設(shè)計(jì)。

任務(wù)1：手工繪制設(shè)計(jì)草圖

學(xué)生基于自動(dòng)化黑板遮罩幕的工作原理自己設(shè)計(jì)草圖，而后分析草圖，確定完成項(xiàng)目任務(wù)所需的材料：墻1面、黑板1面、遮罩盒1個(gè)、滾軸1個(gè)、固定軸1個(gè)、齒輪2個(gè)、遮罩幕1塊等。而后，學(xué)生需設(shè)計(jì)好尺寸。

在任務(wù)1中，學(xué)生需要解決如下問(wèn)題。

（1）遮罩幕的工作原理是什么？

學(xué)生一開(kāi)始準(zhǔn)備用四個(gè)齒輪，后來(lái)經(jīng)過(guò)反復(fù)討論及可行性分析，確定利用兩個(gè)齒輪實(shí)現(xiàn)減速轉(zhuǎn)動(dòng)。學(xué)生還需考慮齒輪的固定位置、滾動(dòng)軸的固定位置、遮罩幕的定位方案，同時(shí)考慮便捷性、美觀性、是否節(jié)省成本及材料等問(wèn)題。經(jīng)過(guò)分析討論，學(xué)生最終確定了工作原理：以電機(jī)帶動(dòng)小齒輪，小齒輪帶動(dòng)大齒輪實(shí)現(xiàn)減速，大齒輪帶動(dòng)固定軸，固定軸帶動(dòng)滾動(dòng)軸，滾動(dòng)軸帶動(dòng)遮罩幕?；诖耍瑢W(xué)生在設(shè)計(jì)零件及其尺寸的時(shí)候要進(jìn)行全面的考慮。

（2）如何實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)軸減速？

學(xué)生通過(guò)生活經(jīng)驗(yàn)及觀察各種機(jī)器，結(jié)合實(shí)用性得到解決方案，即用一大一小的齒輪實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)軸減速。

（3）齒輪的尺寸及兩個(gè)齒輪如何匹配聯(lián)動(dòng)？

學(xué)生通過(guò)觀察其他設(shè)備上的齒輪，認(rèn)為在制作齒輪時(shí)需要注意齒間距，應(yīng)使兩個(gè)齒輪的齒間距一致。

（4）如何做到齒間距一致？

用齒輪的周長(zhǎng)除以齒數(shù)，就可以得出齒間距，只要兩個(gè)齒輪齒間距比例相等，就可以實(shí)現(xiàn)匹配。為此，學(xué)生初步設(shè)定了齒輪的大小。

大齒輪：外圓長(zhǎng)20mm，齒輪齒長(zhǎng)度為3mm，齒粗為0.5mm；內(nèi)圓長(zhǎng)度為20-6=14mm，半徑為7mm。齒輪高為3mm。大齒輪軸洞為5.3mm（固定軸粗）。

小齒輪：外圓長(zhǎng)10mm，齒輪齒長(zhǎng)度為3mm，齒粗為0.5mm；內(nèi)圓長(zhǎng)度為10-6=4mm，半徑為2mm。齒輪高為10mm。小齒輪軸洞為1.5mm（電機(jī)軸粗）（1mm打印不出來(lái)）。

（5）如何實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)軸與固定軸的組合？

滾動(dòng)軸需要中空，把固定軸裝進(jìn)去，可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，滾動(dòng)軸的洞口與固定軸粗細(xì)應(yīng)一致。由于3D打印有誤差，所以洞口要稍大。

（6）如何實(shí)現(xiàn)齒輪與固定軸的組裝？

由于大齒輪要裝在固定軸上，實(shí)現(xiàn)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，所以大齒輪的洞口要與固定軸粗細(xì)相匹配。

任務(wù)2：應(yīng)用IME3D軟件設(shè)計(jì)零件圖

在此環(huán)節(jié)，教師引導(dǎo)學(xué)生使用IME3D軟件中的3D魔術(shù)師軟件制作3D圖。

在此環(huán)節(jié)，學(xué)生需要解決如下問(wèn)題。

（1）如何掌握3D魔術(shù)師軟件的基本操作？

學(xué)生第一次使用3D魔術(shù)師軟件，是在邊用邊學(xué)中摸索使用技巧的。學(xué)生可通過(guò)看視頻教程、向教師請(qǐng)教、開(kāi)展小組合作討論探究等，掌握軟件的基礎(chǔ)操作方法。

（2）如何用3D魔術(shù)師軟件設(shè)計(jì)齒輪？

對(duì)于齒輪設(shè)計(jì)，學(xué)生嘗試了幾種方法，如用星型制作、用線條制作、用圖形制作等，為了使兩個(gè)齒輪的齒間距可以精確匹配，學(xué)生最終使用圖形陣列的方式。在使用陣列功能之前，學(xué)生需要計(jì)算陣列的半徑。在探究的過(guò)程中，學(xué)生學(xué)會(huì)了用3D魔術(shù)師軟件繪制線條、形狀、圖形，進(jìn)行拉伸等，從而制作3D圖；還掌握了圖形合并、圖形交集等功能。這可以促進(jìn)學(xué)生的幾何思維、邏輯思維和實(shí)際生活技能的提升。

（3）如何設(shè)計(jì)滾軸、齒輪的洞口？

學(xué)生可以應(yīng)用軟件中的圖形相減功能。由于3D打印有誤差，學(xué)生需要調(diào)整草圖中的尺寸。

任務(wù)3：3D打印零件

利用3D打印機(jī)打印的功能，打印出所有配件。在此環(huán)節(jié)，學(xué)生需要掌握3D打印的技巧，掌握3D打印的圖形格式轉(zhuǎn)換技巧，掌握在3D打印的過(guò)程中圖形放置的技巧等。

任務(wù)4：組裝零件，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化

組裝模型，實(shí)現(xiàn)功能。

在組裝的過(guò)程中，學(xué)生需要解決如下問(wèn)題。

（1）如何解決墻面站立不穩(wěn)的問(wèn)題？

一開(kāi)始，學(xué)生設(shè)計(jì)的是“L”形墻面，但裝上遮罩盒之后，墻面立不穩(wěn)，所以又反思分析，改成做“T”形墻面。

（2）如何解決打印誤差與尺寸設(shè)計(jì)的問(wèn)題？

學(xué)生進(jìn)行3D打印后，發(fā)現(xiàn)滾動(dòng)軸的洞小了、齒輪的洞口大了，而遮罩盒也需要安裝洞口，且尺寸偏大，等等，對(duì)此，學(xué)生需要重新調(diào)整。

（2）如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化？

應(yīng)用程序編程。師生基于Arduino主控板、風(fēng)扇模塊等功能，使用圖形化編程軟件Mind+完成程序編輯來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，使齒輪可以雙向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)遮罩幕上卷、下降等功能。

三、項(xiàng)目反思

項(xiàng)目總體效果較好，但項(xiàng)目還存在一些缺陷，比如，遮罩幕的卷軸限位問(wèn)題沒(méi)有設(shè)計(jì)好、3D打印尺寸的限制導(dǎo)致作品美觀度不足、項(xiàng)目探究的時(shí)間和方式還有待提升、學(xué)生的過(guò)程性記錄及總結(jié)評(píng)價(jià)反饋不夠完整全面、學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)路徑的個(gè)性化推薦策略還有待進(jìn)一步研究和提升，等等。項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程給了我校教師較多的啟示。

探究方式的多元化和個(gè)性化。教師應(yīng)為學(xué)生提供更多的學(xué)習(xí)資源，讓學(xué)生自主探究和對(duì)比，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)。由于課余時(shí)間有限，學(xué)生不方便進(jìn)行某些環(huán)節(jié)的自主學(xué)習(xí)，教師應(yīng)該多篩選并提供一些教程給學(xué)生，豐富學(xué)生的自主探究資源。

項(xiàng)目?jī)?nèi)容設(shè)計(jì)的合理化。項(xiàng)目設(shè)計(jì)應(yīng)貼近生活，以解決生活實(shí)際問(wèn)題為目的，注重實(shí)用性，這有助于提高學(xué)生的生活技能，讓學(xué)生獲得成就感。項(xiàng)目主題的設(shè)定是最根本的，教師設(shè)計(jì)的主題活動(dòng)應(yīng)能讓學(xué)生從解決生活實(shí)際問(wèn)題、節(jié)約環(huán)保等方面出發(fā)，使學(xué)生可以應(yīng)用現(xiàn)代科技手段，提高生活效率，提高學(xué)生的責(zé)任感。

實(shí)施過(guò)程的科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)化。從分析項(xiàng)目任務(wù)到完成項(xiàng)目任務(wù)的過(guò)程，是學(xué)生不斷探索、反復(fù)推敲、反復(fù)觀察、反復(fù)失敗再改進(jìn)、反復(fù)學(xué)習(xí)再完善的過(guò)程，并不是每一步都順利的，需要學(xué)生做到融會(huì)貫通。其中，最重要的是明確原理和繪制設(shè)計(jì)圖，有了這個(gè)基礎(chǔ)，即使后續(xù)進(jìn)行改進(jìn)，學(xué)生也有據(jù)可依。

研究學(xué)習(xí)的思維跨界化。在“自動(dòng)化黑板遮罩幕”項(xiàng)目活動(dòng)中，學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中，需要融合多個(gè)學(xué)科的知識(shí)和技能，如數(shù)學(xué)、物理、藝術(shù)、信息技術(shù)等。學(xué)生能從中感受到學(xué)習(xí)的樂(lè)趣，獲得成就感，進(jìn)而提升自身的問(wèn)題解決能力，提高實(shí)踐應(yīng)用水平，增強(qiáng)責(zé)任感，獲得核心素養(yǎng)的提升。

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