STEM理念下小學信息技術課程項目式學習設計研究

孫俊梅

摘要：本文將STEM理念引入到小學信息技術教學設計與實踐中，采用項目化學習的方式，以小學3D建模課程為研究切入口，經過探索和實踐，促進了學生解決實際問題的能力，提升了其實踐創新能力，發展了學生的核心素養。

關鍵詞：STEM理念;項目式學習;3D建模

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2020）11-0047-03

● 研究背景與理論依據

《中小學信息技術新課程標準》指出：小學信息技術課程的目標是聯系實際培養學生利用信息技術解決問題的能力，感悟技術的使用價值;引導學生在方案設計、動手操作、自主探究和解決問題的過程中從“學技術”過渡到“用技術”。

STEM是Science（科學）、Technology（技術）、Engineering（工程）、Mathematics（數學）的縮寫，STEM教育中科學、技術、工程、數學四門學科緊密相連，它以學科整合的形式來引導學生習得知識和技能，強調學生在學習情境中獲得設計能力、合作能力、解決問題能力和實踐創新能力。可以說，STEM理念下發展信息技術教育已成為大勢所趨，STEM教育實踐的開展也為小學信息技術課程的內容及結構設計提供了一種新的視角。

項目式學習是指在一定約束條件下，學生為完成某一特定的任務目標，利用知識、技能、工具和技術等進行的一系列獨立而又相互關聯的活動。一般來講，項目式學習設計圍繞“以學生為中心”開展，由分析、設計、實施、展示與優化幾個主要環節構成，可見項目式學習是落實STEM理念的重要途徑，也為信息技術課程開展STEM教育提供了一種可供操作的模式。

因此，本研究將STEM理念引入到小學信息技術教學設計與實踐中，將項目式學習作為組織形式，以小學3D建模課程為研究切入口進行探索和實踐。

● 項目式學習內容

3D打印的關鍵步驟是在計算機中建立起3D模型，即3D建模。3D建模課程具有實踐性和創造性特點，既可以使學生比較直觀地了解空間圖形，又可以讓學生通過自己動手制作體驗空間圖形的組成。從2015年起，筆者不斷進行教學創新嘗試，聯合校際優勢資源，面向五年級學生開設了“玩轉3D建模”的校本課程，該課程以3D one和Scratch 3D兩款建模軟件作為學習載體，課堂上引導學生通過設計項目作品、制訂項目計劃、按照計劃完成作品等過程開展探究性學習活動。

“現代機關大師”是“玩轉3D建模”校本課程中的一個項目活動，項目主題是在了解榫卯結構和魯班鎖的基礎上，利用建模軟件設計制作一個魯班鎖部件來修復三通魯班鎖，讓學生體會項目成功帶來的成就感，感受古代傳統機關術的設計的精妙。下表是“現代機關大師”項目式學習的STEM內容分析。

● 項目式學習流程

基于項目式學習的“現代機關大師”活動開展流程包括項目分析階段、項目設計階段、項目實施階段、項目展示階段、項目優化階段。

1.項目分析階段：創設情境，選定項目

首先，學生根據教師提供的學習單進行實踐活動，運用網絡進行關鍵信息的搜索、篩選、提取，了解古代機關、三通魯班鎖;其次，學生進行主題式匯報分享;最后，教師創設機關大師情境，明確此項目要解決的問題：制作一個魯班鎖部件來修復三通魯班鎖。通過分析討論將問題聚焦于如何利用建模軟件設計一個魯班鎖部件。

2.項目設計階段：分析問題，制訂計劃

學生以小組為單位討論3D建模打印的一般步驟，制訂項目實施計劃。

3.項目實施階段：自選方案，活動探究

學生根據計劃和步驟進行魯班鎖部件的設計與制作：①小組分析繪制還原后的魯班鎖部件的示意圖、三視圖;②對如何利用建模軟件設計一個魯班鎖部件展開頭腦風暴，集思廣益，小組討論有幾種可行的建模方案;③應用學過的數學知識推算分析魯班鎖部件的尺寸，記錄標注建模數據;④自選建模方案，自選3D one或者Scratch 3D作為建模軟件，嘗試設計魯班鎖部件，在自主探索實踐過程中大膽嘗試，積極尋求有效的問題解決方法，同時，教師提供多個建模探究支架協助學生自主學習。

4.項目展示階段：方案推廣，思維外顯

學生借助匯報支架進行方案推廣（跟同學分享交流推廣自己的建模歷程）。匯報支架包括選擇了哪種建模方案、哪款建模軟件選件、具體設計步驟、遇到的困難和解決方法。

5.項目優化階段：總結反思，拓展延伸

教師引導學生思考整個項目的推進過程，啟發學生思考解決問題的方法，最后引出魯班鎖是榫卯結構的一種典型應用，引發學生對榫卯結構的特點、優勢和生活中應用的好奇心和探索欲。

● 反思與總結

在探索和實踐過程中，筆者認為STEM理念下的小學信息技術課程項目式學習設計應做到以下幾點轉變。

1.轉變課程內容：多學科融合凸顯學生核心素養

STEM教育主張多學科融合，強調的是讓學生在真實的生活情境下，通過觀察發現、實踐體驗、合作探究，學會知識技能，學會動手動腦;多學科融合沒有學科邊界，更加指向的是培養學生適應未來社會生活的關鍵能力和必備品質;多學科融合改變現有課程結構過于強調學科本位、科目過多和缺乏統整的現狀，更具整體性、針對性、適切性和有效性，促進學生自主且有個性的發展，有效提升了學生的核心素養。

2.轉變課程教學方式：把課堂還給學生，向生本教育靠攏

項目式學習是一種以學科原則為核心內容的探究式學習模式，能使學生借助各種資源在現實世界中開展探究活動，解決學生在學習過程中遇到的問題。而生本教育主張在課堂上以生為本，教學實施過程中努力做到理解學生、尊重學生，真正以生為本（以學生的興趣為出發點，用學生的方案引導學生思考、學習;給學生留有更多的思維空間，更多自主探索、合作交流的機會，在交流中碰撞思維的火花，迸發創新靈感;學生在自主思考中動手實踐，在自主比較、鑒別、實踐、展示交流等環節培養分析和解決問題的能力）。在這個過程中，教師只是學生學習的引領者、協助者，不給學生過多的干預，只以同伴的身份參與到學生的學習活動中。

3.轉變課程評價體系：基于學生差異，強調人的發展性

由于學生的個人素質以及所處的家庭、社會環境各不相同，這在客觀上造成了學生學習上的個體差異。在評價的過程中，要兼顧學生發展和個體差異的不同需求，拋棄評價的“甄別和選拔”功能，圍繞學生的發展，使評價成為促進學生全面發展的工具;要正視和尊重學生的個體差異，考慮學生在發展過程中的各種可能性，關注學生的進步和成長，找尋學生成長中的問題，挖掘學生的潛能，鼓勵學生主動思考、善于探索，從而促進學生自由、自然、全面地發展。

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