信息技術教學與STEM項目融合探究

李莉

[摘? ?要]當前STEM項目越來越深入到學校各個學科的教育教學中，對學科教師的課程設計提出了新的要求。信息技術教師在課堂中要多方面地激發學生的學習研究能力，提升學生的綜合素養，鼓勵學生全面發展、自由生長，成為更好的自己。

[關鍵詞]STEM項目;信息技術;融合

[中圖分類號]? ? G633.67? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2020）36-0040-02

課程化環境下的STEM項目，是對S（科學）、T（技術）、E（工程）、M（數學）四門課程進行融合，利用一定的教學環節將原本看似沒有聯系的零碎知識進行整合，提升學生在學習情境中的設計能力、合作能力、問題解決能力和實踐創新能力，培養學生跨學科綜合素養。

筆者有幸在2018年參加“美國STEM項目浸入式學習”，在對美國中小學STEM項目教學的學習中發現，他們的學生在思維、動手、團隊合作，特別是在創新方面有較強的能力，課堂上STEM項目的環節已為廣大師生所接受。

就信息技術學科來說，如何將STEM項目融入課堂教學呢？筆者認為，需要從課程內容、教學組織形式以及課堂評價方式等多角度進行改造，突出跨學科、工程教育、創新等特點，最終為提升學生的綜合素質服務。下面以《智能避障小車》的教學為例談基于STEM項目的教學設計。

一、課堂教學目標：從技術能力操作目標到解決生活實際問題的轉變

在信息技術教學中，教學目標包括知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀三個維度，其中知識與技能作為重要目標，其實現往往要通過對學生進行技能操作的指導。在STEM項目中，需要將技能目標淡化為暗線，而將解決生活中實際問題的任務作為明線，用明線推動課堂教學，暗線作為技術支持，兩者進行融合，從而實現STEM項目教學的實用效能。

《智能避障小車——出發》是筆者在初中信息技術程序設計教學中選擇的一個微型STEM項目教學課例。下面是課堂設計及思考評析。

【課堂設計】（第一稿）

通過語音的實例引入聲音傳感器的概念→講解聲音傳感器的概念;

介紹傳感器相應的程序模塊→教師演示講解基本模塊的搭建過程→學生模仿教師的操作過程，編寫程序;

按照課堂既定的具體項目要求進行活動，解決活動中出現的問題→教師課堂巡視輔導評價。

設計思考：以上設計，技能教學非常明顯，注重對聲音傳感器的概念認知，將聲音傳感器的外設控制程序模塊作為教學重點。學生雖然在學習過程中了解了聲音傳感器的技術原理和控制模塊，但是對傳感器在生活實際中的應用缺乏感性認識，且教師沒有給學生提供完整的實際應用練習，導致學生學習過程單一，對概念的理解片面，無法形成正確的知識遷移以解決生活實際問題。

【課堂設計】（第二稿）

導入：同學們看到的賽車游戲比賽，大多數都是通過遙控手柄進行控制，那么可不可以讓我們的賽車更加智能一些，脫離手柄也可以自由駕駛呢？如果可以，首先想一想，有哪些方法可以讓賽車知道何時出發，不輸在起跑線上呢？

問題提出：

判斷出發時間1：發令槍響→賽車出發。

判斷出發時間2：人聲口令→賽車出發。

判斷出發時間3：音樂聲音→賽車出發。

判斷出發時間4：揮動紅色小旗→賽車出發。

判斷出發時間5：拍拍小車→賽車出發。

問題思考：如何解決以上問題？

解決思路1：聲音→聲感→音量→聲音傳感器。

解決思路2：顏色→色度→強弱→顏色傳感器。

解決思路3：觸碰→振動→強度→加速度傳感器。

解決方法：

出發過程1：檢測環境數值（音量、顏色或振動力度）。

出發過程2：記錄數據，分析適宜的閾值。

出發過程3：實驗調試，根據具體情況進行參數調整。

設計反思：

解決問題所用的傳感器：（? ? ）聲音傳感器（? ? ）顏色傳感器（? ? ）加速度傳感器（? ? ）聲音傳感器和顏色傳感器（? ? ）聲音傳感器、顏色傳感器和加速度傳感器

解決問題所用的程度模塊：

應用效果：

設計反思總結：

設計評析：在第二稿的設計中，任務主線替代了技術主線，成為課堂教學的核心，通過一系列的應用實例，讓學生客觀體驗到除了聲音傳感器外，還有顏色傳感器、加速度傳感器，它們是如何對編程軟件進行控制的，實現賽車的出發。這些任務來源于生活實際，符合學生的個人經驗。通過一個微小項目，創設符合生活實際的教學環境，提升學生的認知度，幫助學生實現知識遷移，創作出個性化作品，從而達到行為與創新的教學目標。

二、學生的學習過程：從教師選擇和組織到學生自身選擇和組織的轉變

中小學的信息技術課程教學一般都是在學校的公共計算機教室內完成，學生無法安全地存儲自己的作品，常常會導致2～3課時內無法完成既定的教學任務，因此主題活動常常流于形式，難以真正實施。

【課堂設計】（第一稿）

《智能避障小車》課例是安排2～3課時，完成一個完整的作品。理想狀態下，學生依據“功能選擇→車身搭建→程序編寫→程序調試→程序優化→完成作品”的流程在2～3節課中完成制作。但是由于客觀條件限制，如課時有限等，最終導致作品制作往往有頭無尾。

設計思考：每節課的教學時長有限，這對教師二次加工教材的能力提出了要求，教師應根據學情進行針對性加工，從而保證教學目標的實現。

【課堂設計】（第二稿）

對主題活動進行改良設計。由學生來主動選擇適合自己的學習內容，建立非線性教學結構。

《智能避障小車》課堂設計可以由3個開放性任務和2個線性任務組成：

任務1：學生自行對賽車功能進行選擇，增強小車在比賽中的實用性（開放性）

任務2：車型設計，學生根據對小車功能的選擇設計不同的車型與結構（開放性）

任務3：程序設計，針對選擇的功能進行具體的程序編寫（線性）

任務4：程序調試（線性）

任務5：程序優化（開放性）

設計評析：整個教學過程采用開放性的賽車功能選擇、車型選擇、程序優化和線性的知識學習的教學設計結構，既讓學生進行自我設計，體現其個性，又讓學生有充分的技能實踐認知過程，既能滿足學生對作品綜合性的修改需求，也能讓學生體驗這個過程中的各個環節，從而增強學生的創新能力，使其作品呈現出豐富的層次性。

三、課堂評價：從單一的總結性評價到綜合性、過程性評價的轉變

傳統的信息技術課堂中，評價方式多以總結性評價為主，通常通過一個作品來總結本課的教學內容。而STEM項目教學設計，強調給學生不同的表現機會，對學生創作過程中所涉及的各方面能力進行綜合性的過程性評價，從而提升學生的綜合素養。

【課堂設計】（第一稿）

在《智能避障小車》課例中，對學生最后能否讓賽車完成避障比賽進行評價。雖然對教學目標是否實現進行了評價，但是忽略了學生在整個過程中對賽車功能、外形等的考慮，只通過能否完成比賽來評價，容易給學生帶來挫敗感。

設計思考：每個學生在完成作品的每個環節中，都會將自己的想法付諸實踐，也會盡自己最大努力去完成相應功能的設計，制作令自己滿意的作品，只進行總結性評價不能客觀地對學生的學習過程進行評價。

【課堂設計】（第二稿）

通過過程性評價和綜合性評價對學生的學習進行評價。過程性評價包括賽車功能設計評價、車身造型設計評價和程序編寫調試評價。綜合性評價包括程序優化評價和比賽成績評價。

設計評析：在過程性評價中，教師不能僅依據自身感受對學生進行評價或打分，因為這樣的打分不夠客觀，因此在進行過程性評價時，最好有一個量表來對照進行打分評價，每一個環節給出不同的層級，按照層級對學生進行評價，這樣學生對自己的能力提升也會有一個直觀的感受，可以增強學生學習的動力，促進學生綜合能力的提升。

信息技術教學與STEM項目的融合對主題性和綜合性的要求很凸顯，更加關注培養學生解決生活中實際問題的能力。在教學過程中，教師需要積極拓展實際生活中的元素，為信息技術課添加更豐富的層次和設計元素，推動學科教學的發展。首先是要融合得自然，選擇合適的主題，尋找合適的內容進行融合;其次是要融會貫通，兼顧信息技術的技能性和STEM項目的多維性，通過良好的任務進行融合，促使教學效益最大化;最后，教師要依據學情，采用最佳的融合方式，保障教學效果。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 卓澤林.超越課堂：美國中小學校外STEM項目的實施和評估[J].中國電化教育，2017（11）：80-86.

[2]? OSMUNDSON，何珊云，王小平.理解課堂中的形成性評價[J].全球教育展望，2012（4）：3-6+20.

[3]? 余勝泉，胡翔.STEM教育理念與跨學科整合模式[J].開放教育研究，2015（4）：13-22.

（責任編輯? ? 周侯辰）