基于教育信息化2.0環(huán)境的STEAM課程設計研究

游興星 涂鑫 陳瑩 伊栩含

摘要：STEAM教育就是集科學、技術、工程、藝術、數(shù)學多領域融合的綜合教育，是培養(yǎng)綜合性人才的一種跨學科素質(zhì)教育。教育信息化的發(fā)展促進教育事業(yè)信息化、智能化改革，也為STEAM教育提供了發(fā)展機遇。文章對教育信息化2.0的基礎建設進行了闡述并簡要介紹了STEAM的教學現(xiàn)狀，以我國重陽節(jié)傳統(tǒng)習俗中的有關紙鳶的設計與制作為例，設計STEAM課程教學，以期促進學生核心素養(yǎng)的提高，學生創(chuàng)新、創(chuàng)造、創(chuàng)業(yè)能力的提升，為STEAM教學的發(fā)展提供新的思路。

關鍵詞：教育信息化2.0;STEAM教育;課程設計

一、教育信息化2.0背景簡述

所謂教育信息化指在教育領域的教學、管理以及科研等方面深入應用現(xiàn)代信息技術促進教育的改革和發(fā)展的過程。在教育信息化的大環(huán)境下，教育部印發(fā)的《教育信息化2.0行動計劃》通知中提出了2022年基本實現(xiàn)“三全兩高一大”的發(fā)展目標，這也標志著教育信息化從1.0時代正式進入2.0時代[1]。教育信息化2.0是指通過教育信息化推動教育現(xiàn)代化，從而開啟智能時代的教育。在教育信息化2.0時代，STEAM教育的普及和發(fā)展就顯得十分重要，信息化教學是“推動教育理念更新和模式變革”的重要來源和支撐，如何通過信息化教學提升教育的質(zhì)量和能效，進行教學觀念和教學環(huán)境的重構、教學過程的重組、將STEAM教育繼續(xù)發(fā)展下去成為了我們關注和重視的話題[2]。

二、STEAM 教育綜述

（一）研究現(xiàn)狀

據(jù)調(diào)查顯示，僅17.33%的教師任職學校正在開展STEAM課程，高達82.67%的教師任職學校仍未開展STEAM課程。[3]針對課程體系而言，我國在短短的十幾年發(fā)展時間內(nèi)，還未建設出適合本國教學國情的本土STEAM教學體系，對課程的教學實踐還處于摸索狀態(tài)。并且STEAM作為跨學科教學，十分考驗教師的知識整合能力與實踐能力。但由于長久以來的“應試教育”強調(diào)教師對于本學科的專業(yè)知識能力，忽視教師對其他學科的了解與本學科的整合，所以我國也正處于一個STEAM教育人才缺失的狀態(tài)。

（二）使用原因

1、社會人才培養(yǎng)需求

社會經(jīng)濟的進一步發(fā)展，我國傳統(tǒng)教育逐漸出現(xiàn)了形式過于單一，對于學生自主創(chuàng)新與思考的能力訓練較少等弊端。在這種情況下，STEAM教育課程重視對學生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，能夠為國家發(fā)展提供創(chuàng)新型人才，在社會經(jīng)濟發(fā)展和教育改革中發(fā)揮著非常重要的作用[4]。

2、教育改革發(fā)展需求

2015年9月，中國教育部發(fā)布了《關于“十三五”期間全面深入推進教育信息化工作的指導意見 （征求意見稿）》，在意見中明確提出：要積極探索 STEAM 教育、創(chuàng)客教育等教育新模式[5]。

我國正大力推動素質(zhì)教育改革發(fā)展，STEAM教育作為跨學科培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力與實踐綜合能力的教育模式，完美契合我國對學生的素質(zhì)要求，是教育改革中的重要發(fā)展方向。

三、紙鳶STEAM課程案例

（一）關于放紙鳶的介紹

根據(jù)民間傳統(tǒng)，在重陽節(jié)除了有登高這一活動外，放紙鳶也是其一個特征。放紙鳶即我們大家如今所說的放風箏，放紙鳶是在南方過重陽節(jié)重要的習俗之一。光緒《惠州府志》亦有記載。紙鳶在我國傳統(tǒng)文化中頗具特色，至今仍是受歡迎的娛樂方式之一。將其與STEAM教育的跨學科教學方式結合應用，豐富STEAM教育的內(nèi)涵和特征，促進中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的有效傳承。

（二）從STEAM角度看

（三）放紙鳶課程實施設計

1、教學準備

制作紙鳶的工具：

長竹條、膠水、宣紙、顏料、畫筆、剪刀、尺子

相關教學視頻

2、教學目標

（1）知識與技能：

了解保證紙鳶飛起來的因素有哪些

了解三角形穩(wěn)定性的結構保證紙鳶的穩(wěn)固性

了解紙鳶中蘊含對稱的原理以及對稱對紙鳶的作用

掌握做一個完整紙鳶的技能

（2）過程與方法：

在與小組成員制作紙鳶的過程中學會小組合作學習

學會分析并解決問題

學習并能較好的運用對稱畫法

（3）情感態(tài)度價值觀：

加強學生對中國古代文化知識的了解，感受傳統(tǒng)文化的藝術魅力

培養(yǎng)對科學的認知

鍛煉學生的發(fā)散思維能力，培養(yǎng)學生的審美

3、教學重難點

重點：紙鳶的制作過程，相應的計算、對軸對稱的運用等

難點：根據(jù)紙鳶上升過程中各個力的作用，了解到其相關概念及原理

4、教學過程

（1）創(chuàng)設情境導入，吸引注意

教師借用各種媒體或工具來創(chuàng)建于本節(jié)課程相符的情境，將學生置于當下的情境中，激起學生興趣。本節(jié)課程教師可以運用多媒體播放風箏的相關演示視頻，引出今天學習的主要對象或者可以拿出不同形狀花紋的風箏模型供學生參考比較，讓學生先自行觀察。

（2）提出問題，引發(fā)思考

基于問題的教學方法是由教師將現(xiàn)實環(huán)境中存在或者學生發(fā)現(xiàn)的真實問題引入教學中，由教師適當設置難度，將學生分成各個小組，使其自行探究學習，在必要時教師給予指導，進而由師生共同解決問題。

在對紙鳶有了初步的了解之后，向?qū)W生進行提問：

同學們你們知道這些不同的紙鳶模型有哪些區(qū)別和共同之處嗎？

紙鳶起飛又需要哪些條件呢？

紙鳶由哪些部分組成的呢？

那我們怎樣才能制作出能放飛起來的紙鳶呢？

紙鳶怎么才能在空中長時間飛行呢？

接下來就讓我們一起去探索其中的奧秘吧！

在這些問題的引導下，能夠引起學生思考，自主的進行后續(xù)的探究性學習。主要促進學生自身對此問題的了解，確定解決問題需要掌握的技能以及明確問題任務。

（3）動員學生，參與實踐

教師要讓學生都參與到課堂當中去，凸顯學生主體性，把課堂還給學生，強調(diào)“做中學”的教學理念。

本節(jié)課程教師要準備有關制作紙鳶的相關材料，將材料分配給各小組，讓各小組之間相互協(xié)作，互相配合完成搭建。在學生動手制作紙鳶的過程中了解到軸對稱、結構的穩(wěn)定性在使紙鳶飛行起來的重要性以及分析紙鳶飛行過程中它的受力是怎樣的，什么樣的條件下才能讓紙鳶飛得更高。

實驗過程

給學生分組然后分發(fā)實驗材料，先將紙根據(jù)示例圖或自行進行設計裁成不同的形狀，保證對稱以及紙鳶合適的橫截面積。

每組成員利用顏料工具給紙鳶繪畫上色。

制作紙鳶的骨架，先將竹簽固定在紙張的中間位置，利用三角形的穩(wěn)定原理，搭建三角形紙鳶骨架，小組探究怎樣才能制作出一個完整的紙鳶。

每組進行試飛，失敗后分析原因記錄下來，（可能是沒有做到絕對對稱，可能是三角形的骨架不太穩(wěn)固）再一次進行改造。

改變紙鳶放線的高度，探究不同高度對紙鳶的放飛速度的影響。

小組分享總結探究的相關結果。

實驗現(xiàn)象

小組成員如果沒有保證紙鳶合適的橫截面積、對稱以及三角形穩(wěn)定結構基本要素是很難做到起飛的，在探究飛的高度對紙鳶速度影響的試驗中可以得出，并不是越高或者越低紙鳶的速度越快。

（4）驗收學習成果，實時反饋

教師需對每個小組的學習成果做出評價，小組各成員之間也要進行相互評價，隨后教師再對本節(jié)課程內(nèi)容進行整合回顧，并且能夠讓學生學會總結知識要點，加深對本次課堂的理解。

根據(jù)各小組的試飛結果，最后得出哪個小組的紙鳶飛得最高，并對其進行展示，小組成員在旁講解制作過程以及方法，最后由老師來統(tǒng)一講解分析。

老師對各個小組試飛進行總結，得出結論：在確定飛行室外條件相同的情況下，當紙鳶的角線與地面成60度時才能夠飛得穩(wěn)，上方的線與紙鳶垂直。下方的線與上方的線成30度角，上下兩根線相加起來的長度是紙鳶最大寬度的2倍最合適，如果風比較大，可以把上方的線與紙鳶的角度調(diào)大些。

在放紙鳶時，一般都是一抽一放。抽的過程中，因為紙鳶提線一般放于紙鳶面較靠上的位置，增加牽引力可以調(diào)整紙鳶角度變小，從而上揚力增加，紙鳶逐漸穩(wěn)步上升;放的期間，平衡紙鳶的牽引力減弱，在風力和揚力的相互作用下，使得紙鳶飛高飛遠，但是必須很快又抽，來再次維持紙鳶的角度穩(wěn)定。當風力正盛的時可以多放線，風力稍有下降，就收一些線。

（四）教學評價

教學評價是根據(jù)教學目的對教學過程及最后的結果進行價值判斷并為教學決策服務的活動，是對教學活動現(xiàn)有的或潛在的價值做出判斷的過程。教學評價是研究教師的教和學生的學的價值的過程。

1、學生自我評價

在這次小組制作風箏的活動中，學生對自我的表現(xiàn)進行評價。

2、學生相互評價

學生在本次課堂中還需對小組成員進行評價，針對小組成員的參與度、發(fā)言以及動手參與等角度來進行評價。

3、教師評價

教師的評價是對學生學習過程的總結，經(jīng)過學生自評、互評后，教師對每個小組的表現(xiàn)情況以及各組的風箏進行評價和點評。

四、如何推進STEAM教學實施

（一）STEAM教學帶來的變化

使教學模式多樣化。STEAM教育屬于不完全邏輯化的線性教育，教育模式更具有靈活性，教師可以在學習中時刻根據(jù)教學具體形式調(diào)整教學策略;改變了傳統(tǒng)單一的學習方式。STEAM教育將教學環(huán)境變成一種教育科技的工作坊，注重動手的學習體驗。PBL項目式學習理念融入STEAM教育中，可以在培養(yǎng)學生的學科知識的前提下，更注重專業(yè)技能的培養(yǎng)，學生的工程設計思維、計算思維和創(chuàng)造性思維以及解決各種復雜問題的方法也進一步得到更有力的提升。

（二）在教育信息化2.0背景下開展STEAM教育的相應措施

1、社會應提供相應的支持

從社會的層面上提高學生的參與度和參與事務的可能性，對拓寬學生的視野和能力是有必要的。有條件的社區(qū)和企業(yè)等應當明確發(fā)展STEAM教育對社會國家發(fā)展的重要性，并且聯(lián)合創(chuàng)辦STEAM相關項目，為學生提供發(fā)展創(chuàng)造力、發(fā)揮個人好奇心、探索精神的創(chuàng)客空間，讓學生在新型的空間中學習，在教育信息化2.0的先行空間環(huán)境中探尋世界與科學。

2、教師應轉(zhuǎn)變觀念，提升信息素養(yǎng)

在當今實行信息化2.0的大環(huán)境下，從自我發(fā)展來說，教師要做的是教學觀和價值觀的轉(zhuǎn)變，更新教學理念。進一步關注自身信息素養(yǎng)的培養(yǎng)及提升，為搭建適合學生的STEAM課程教學結構，要學會利用好智慧信息技術工具，在STEAM教育理念的支撐下，創(chuàng)設教育情景，指導學生多學科融合解決實際問題，發(fā)展學生思維。

五、結語

教育信息化2.0時代，使用信息技術融合教學是前提，融合創(chuàng)新是目標，強調(diào)多學科理念的STEAM教育更注重對學生實踐能力、問題解決能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，基于教育信息化2.0的時代發(fā)展，STEAM教育用項目式學習的方式對傳統(tǒng)教學進行根本性的變革，形成新的課程結構。變量不只是信息技術，還有教學方式和教學內(nèi)容。課程的教學實踐活動也會受到越來越廣泛的應用和重視。

參考文獻：

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[3]王夢娜，王娟，顧雯.互聯(lián)網(wǎng)+時代下中小學STEAM教育現(xiàn)狀與對策研究[J].電腦知識與技術，2020，16（09）：120-123.[1]王盈.全球化時代美國教育政策的戰(zhàn)略調(diào)整[J].世界教育信息，2007（02）：11-12.

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