信息技術(shù)運(yùn)用在STEM項目教學(xué)中的探索與實踐

摘要：STEM項目課程的教學(xué)通過建立科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)之間的多學(xué)科聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力，運(yùn)用學(xué)科知識的能力。近年來，STEM教育在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域蓬勃發(fā)展，各級各類學(xué)校開始探索STEM課程教學(xué)模式。信息技術(shù)本身具有的工程性和操作性，為實施STEM教育提供了很好的技術(shù)和平臺支持，可以很好地實現(xiàn)STEM的教育理念，通過在學(xué)校信息技術(shù)類社團(tuán)課中進(jìn)行的STEM教學(xué)探索，讓學(xué)生利用信息技術(shù)進(jìn)行項目式學(xué)習(xí)，探究STEM項目教學(xué)，以期為STEM理念下的項目課程設(shè)計做一些探索實踐。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù);STEM項目教學(xué);學(xué)科知識融合;核心素養(yǎng);過程化評價

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）18-0137-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

1 概述

我國已經(jīng)進(jìn)入高速發(fā)展時期，未來國家對于人才的需求逐漸向科技創(chuàng)新型方向發(fā)展。具備高技術(shù)、高素養(yǎng)、創(chuàng)新型的人才需求將是迫切的。如何獲取新知識，如何運(yùn)用知識，如何與人溝通協(xié)作的能力，研究創(chuàng)新的精神，將是人們在未來社會中要具備的核心競爭力。在這一背景下，STEM教育在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域蓬勃發(fā)展，各級各類學(xué)校開始探索STEM課程教學(xué)模式，同時信息技術(shù)也在飛躍式發(fā)展，信息技術(shù)因其本身具有的工程性和操作性，為實施STEM教育提供了很好的技術(shù)和平臺支持，可以很好地實現(xiàn)助力開展STEM教學(xué)活動。

2 運(yùn)用信息技術(shù)的STEM項目課程

中國STEM教育白皮書2017的提議將STEM教育發(fā)展納入國家創(chuàng)新人才培養(yǎng)戰(zhàn)略，構(gòu)建系統(tǒng)化跨學(xué)段的STEM整合課程。近年來大量學(xué)校開展STEM課程，整體處在一個非常好的發(fā)展時期，STEM課程的主要特點是整合多學(xué)科課程以問題導(dǎo)向，運(yùn)用知識解決問題提升學(xué)習(xí)者的綜合能力，這一點對培養(yǎng)學(xué)生有很大的鍛煉作用。本研究探索信息技術(shù)在STEM項目教學(xué)活動中的促進(jìn)作用，開展STEM項目課程教學(xué)活動，展開研究和實踐探索。

STEM課程不是單一的學(xué)科，它是包含了科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)4門課程，通過把這些課程的有機(jī)組合以此為基礎(chǔ)來解決某一實際問題，在真實情景中結(jié)合STEM實踐建立學(xué)科間的聯(lián)系，在STEM教學(xué)要運(yùn)用于真實的情境，背景不架設(shè)在離學(xué)生生活較遠(yuǎn)的情境當(dāng)中，同時要打破學(xué)科的界限，建立學(xué)科間的知識聯(lián)系，達(dá)到整合跨學(xué)科的效果。信息技術(shù)以其自身的優(yōu)勢，在STEM項目教學(xué)中，提供了知識獲取、數(shù)據(jù)分析、設(shè)計建模、3D打印和展示評價等方面的優(yōu)勢，激發(fā)學(xué)生深度參與STEM項目學(xué)習(xí)的實踐，知識綜合應(yīng)用能力有重要的作用。

2.1 利用信息技術(shù)拓展學(xué)生知識庫，助力STEM項目教學(xué)

使用信息技術(shù)獲取相關(guān)主題的技術(shù)知識，借助網(wǎng)絡(luò)資源針對STEM項目的主題進(jìn)行廣泛學(xué)習(xí)，教師引導(dǎo)學(xué)生從自己的生活中發(fā)現(xiàn)問題，選擇STEM項目主題應(yīng)盡可能地促進(jìn)學(xué)生深度參與此項目，STEM項目活動設(shè)計的本身是要將學(xué)生學(xué)習(xí)的能力激發(fā)出來，然而由于學(xué)生所積累的背景知識不足，往往出現(xiàn)學(xué)生對于一些問題認(rèn)識較淺顯，學(xué)會利用信息技術(shù)工具，利用網(wǎng)絡(luò)的海量資源，進(jìn)行學(xué)習(xí)，達(dá)到學(xué)以致用的目的，通過自學(xué)、互學(xué)探究學(xué)習(xí)達(dá)到解決和分析問題的目的。

2.2 利用信息技術(shù)豐富的技術(shù)手段，激活學(xué)生的內(nèi)驅(qū)力

信息技術(shù)有著強(qiáng)大和豐富的技術(shù)手段，應(yīng)用在問題解決中更加凸顯出它的作用。學(xué)生是教學(xué)活動的中心，如何提高學(xué)生的參與度，是項目實施成功的核心，項目實踐過程中更加關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力的激發(fā)，讓學(xué)生不斷通過STEM跨學(xué)科知識學(xué)習(xí)來解決項目推進(jìn)中發(fā)現(xiàn)的問題。如使用3D設(shè)計軟件和3D打印機(jī)可以很容易地實現(xiàn)學(xué)生的設(shè)計，將創(chuàng)意變成現(xiàn)實，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教師應(yīng)扮演一個引導(dǎo)者，應(yīng)巧妙運(yùn)用教學(xué)策略，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，對于新知識的渴望和應(yīng)用，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、解決問題的能力和工程化的思維能力。

2.3 利用信息技術(shù)構(gòu)建新型過程化評價體系

借助信息技術(shù)的數(shù)據(jù)分析、媒體展示和網(wǎng)絡(luò)共享等功能，對學(xué)生的學(xué)習(xí)收獲進(jìn)行過程化的展示、分享和評價，STEM項目學(xué)習(xí)的評價與傳統(tǒng)的測試評價有著明顯的區(qū)別，最明顯的不同就是評價理念的轉(zhuǎn)變，從僅僅評價學(xué)生的學(xué)科知識，學(xué)科技能的學(xué)習(xí)情況轉(zhuǎn)向促進(jìn)學(xué)生跨學(xué)科知識運(yùn)用，問題解決能力，素養(yǎng)的發(fā)展。所以評價應(yīng)當(dāng)建立在學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，運(yùn)用學(xué)科的知識，以及在團(tuán)隊中的表現(xiàn)，組織能力、協(xié)調(diào)能力、知識綜合運(yùn)用能力等，這些方面去進(jìn)行評價，通過匯報、課件展示、電子問卷調(diào)查、成長曲線分析，使得學(xué)生學(xué)習(xí)表現(xiàn)得更加清晰化，進(jìn)而切實有效地評價學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)。在這種狀態(tài)下所設(shè)計的評價體系評價是為了學(xué)生更好的投入項目的學(xué)習(xí)，同時也能夠為教師的STEM項目教學(xué)機(jī)構(gòu)改進(jìn)意見，最終以學(xué)期或者學(xué)年項目表現(xiàn)報告的形式，匯總學(xué)生在STEM項目教學(xué)過程中的表現(xiàn)，并作為學(xué)生的成長記錄。

3 實施案例分析

下面以一個真實的STEM項目進(jìn)行分析，杜威認(rèn)為教育不能脫離現(xiàn)實環(huán)境，不能獨(dú)立的抽象的訓(xùn)練。陶行知認(rèn)為生活既教育教育要來自于生活。該STRM項目主題是“設(shè)計操場草坪清掃工具”，是面向小學(xué)高年級學(xué)生所設(shè)計的項目，整個項目教學(xué)為一個學(xué)期。以社團(tuán)活動的形式進(jìn)行，每周兩節(jié)課，以小組為單位，經(jīng)過一系列的STEM課程的學(xué)習(xí)和動手實踐之后，運(yùn)用信息技術(shù)和多學(xué)科知識設(shè)計操場草坪的打掃工具，并通過項目的實施中注意學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)和信息技術(shù)核心素養(yǎng)教育。課程以模塊化的方式組織，包括4個模塊。

模塊1：提出問題，對問題做準(zhǔn)確描述。

從生活中發(fā)現(xiàn)問題，學(xué)生發(fā)現(xiàn)由于自然或人為原因，操場草坪上會有一些雜草、落葉、小垃圾等給保潔人員工作帶來很大麻煩，由此產(chǎn)生了本項目的主題“操場草坪清掃工具”設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，語言表達(dá)能力，認(rèn)識到保潔人員的工作困難，激發(fā)學(xué)生解決問題的激情，培養(yǎng)學(xué)生保護(hù)環(huán)境的責(zé)任意識。學(xué)生使用信息技術(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)查詢相關(guān)的工具，閱讀技術(shù)文章、查找相關(guān)工具、瀏覽相關(guān)新聞資料等，對問題進(jìn)行分析學(xué)習(xí)，逐步形成初步的調(diào)查報告，以報告的形式，在小組內(nèi)進(jìn)行展示討論，從而培養(yǎng)學(xué)生的問題分析能力、語言表達(dá)能力、交流溝通的能力。

模塊2：需求分析，問題分析及技術(shù)分析。

對需要解決的問題進(jìn)行精確的描述。運(yùn)用學(xué)科知識如數(shù)學(xué)工程的知識來分析問題。這一階段主要是通過交流，來描述問題的需求，采用頭腦風(fēng)暴，小組匯報的形式。重點是學(xué)生在發(fā)現(xiàn)和解決問題過程中所要學(xué)習(xí)的新知，以及如何獲得這些知識技術(shù)的學(xué)習(xí)能力形成過程。教會學(xué)生利用知識解決問題。教會學(xué)生如何進(jìn)行學(xué)習(xí)。

模塊3：設(shè)計制作，綜合運(yùn)用知識解決問題。

以設(shè)計思維為學(xué)習(xí)活動指導(dǎo)策略，主要是為了鍛煉學(xué)生們運(yùn)用知識實踐自己設(shè)計的目的。學(xué)生利用3D建模軟件進(jìn)行設(shè)計出工具的原型，用3D打印機(jī)打印出來，這一個模塊強(qiáng)調(diào)學(xué)生的空間想象能力，信息技術(shù)知識的學(xué)習(xí)與應(yīng)用以及學(xué)科之間的綜合。

模塊4：測試評價，展示作品評價完善。

應(yīng)用到實際的工作當(dāng)中現(xiàn)場測試作品功能，形成總結(jié)報告，評價小組設(shè)計作品的優(yōu)勢，提出改進(jìn)建議，對作品進(jìn)行改進(jìn)升級。采用小組評價、用戶評價、作品測試效果分析等多種評價方式對學(xué)生在整個項目過程中的表現(xiàn)做出評價。

4 結(jié)束語

信息技術(shù)以及特有的優(yōu)勢，豐富的技術(shù)資源，對于開展STEM項目教學(xué)有著很大的積極作用，合理的使用信息技術(shù)，能夠使項目化的教學(xué)課程達(dá)到很好的效果，以創(chuàng)新的方式積極的培養(yǎng)了學(xué)生的核心素養(yǎng)，從而歷練學(xué)生更好地面對未來的挑戰(zhàn)。

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【通聯(lián)編輯：王力】

作者簡介：喬磊（1984-），男，江蘇省宿遷市人，中小學(xué)二級教師，主要研究方向為教育信息化、STEM教育、創(chuàng)客教育。