圖形化編程教學中STEM教育理念的應用與實踐

王震 武小芬

中圖分類號：TU 文獻標識碼：A 文章編號：（2021）-07-277

STEM是科學（Science）、技術（Technology）、工程（ Engineering）、數學（ Mathematics）英文首字母的縮寫，最早由美國國家科學基金會于2001年提出。STEM教育不是簡單地把四門學科進行線性疊加，而是把原本獨立、分散的不同領域的學科知識和技能以問題解決為基礎，以多樣的學習活動形式支持學生在解決問題的過程中實現不同學科知識與方法在不同情境中的整合、運用和遷移，并進一步生成新思路、 新方法、新技術和新產品。

在泰山版小學信息技術第三冊編程教學中，STEM教育理念無處不在。筆者在教學中進行了深入挖掘，找到每一個編程案例中的融合點和延展點，不斷進行實踐，不斷提升學生的跨學科學習能力，讓學生不再被單一學科所束縛，促進學生綜合素養的提升。

編程案例1《幾何圖形旋美麗》

本課重點是應用Scraino中“Pen”積木來繪制正方形，并且利用“重復……次”來實現繪制一個有規律、絢麗的圖形。在開展項目式教學中，以制作傳統八卦風箏為主題：傳統文化課堂了解傳統的八卦風箏，研究圖案中包含的博大精深的文化精髓;信息技術課堂進行圖案的繪制，清晰明確繪制的步驟;數學課堂，高、長、寬的測量以及比例的算法，繪制風箏草圖，充分理解軸對稱的原理;美術課堂利用面積不同的彩色紙片，結合了解的點、線、面知識，通過拼擺、粘接，創造出一幅有趣的拼圖作品;綜合實踐課堂動手制作完成八卦風箏去操場放飛。這樣完整的STEM+課程更有利于學生知識的遷移與對知識點的理解和掌握。

編程案例2《安全停車有感知》

本課用的關鍵積木塊是：偵測模塊中“碰到……”，通過編寫倒車程序，能夠體驗人工智能技術的實現方法，在信息技術課堂上只是實現了模擬與感知，未能真正的體驗到實實在在的停車。在STEM項目教學中設計《智慧停車》課程，科學課堂利用簡單機械、聲和光的原理，探究杠桿平衡條件，不同類型杠桿的特點及應用，初步了解超聲波傳感器的工作原理;數學課堂數與代數、統計與概率，統計停車場的車位，實現“智慧停車”;人工智能課堂利用機械臂以及相關套件，模擬智能停車場，動手動腦中提升學生跨學科學習能力、合作學習能力和創造力;語文課堂進行停車場廣告語的征集，增加停車場的文化色彩和底蘊。

編程案例3《時鐘轉動巧設計》

課本中重點知識是時鐘表盤刻度的繪制以及“面向…方向”實現指針的轉動。在STEM課堂中設計夢想指針項目，科學課堂認識齒輪，了解齒輪的運動原理，明確鐘表中大小齒輪不同放置位置的原因;數學課堂認識鐘表，知道時、分、秒和他們之間的進率及根據時間會畫、會讀，培養學生科學管理時間;綜合實踐課堂手工制作時鐘，結合科學課堂上齒輪的運動原理，做一個運行的鐘表;美術課堂表盤的設計裝飾，培養學生欣賞美、創造美的藝術素養。數學知識、工程思維、藝術美感、計算編程等都在課堂上進行很好的展示，STEM融合的理念滲透其中。

在編程教學中，編程教學的案例不能局限于課本，要去研究學生，充分挖掘學生的興趣點在哪里，多設計學生感興趣的案例。在進行編程教學時還需掌握以下編程教學策略：

一：選好主線，留有懸念

“思維通常總是開始于疑問或者問題，開始于驚奇或者疑惑，開始于矛盾。”這就要求在教學過程中不要把全部教學內容和盤托出，而是有意識地制造一定的空白地帶和懸念，讓學生自己去推測和預計可能的結論，實施這種教學策略的主要目的在于提高教學過程的創造性，促使學生積極參與。例如：在《用圖章做風車》案例中，演示程序完成后讓他們猜測：風車的翅膀需要畫幾個，讓他們自己去探索;在風車翅膀畫好之后，并不是在中心點上，而是雜亂的，這個時候又會給了他們很大的懸念，他們嘗試用不同的方法來解決這個難題，不知不覺中調動他們探索的積極性，教師再以總結、補充的方式把相應內容講解清楚，清除“懸念”，這樣學生接受知識的過程就變成了一個有趣的“迷宮探寶”過程。

二：德育滲透，學科育人

韓愈說：“師者，所以傳道授業解惑也”，道出了教師的職責—傳道是置于首位的，必須突出德育的地位。信息技術教學不能僅僅理解為是對學生技術的操作和解決實際問題的能力的培養。作為一門課程，它既含有豐富的科學性，又蘊含著深厚的人文知識，在教學目標上則體現為豐富的情感目標。發展和探索編程教學中德育滲透的教學理念和手段，能促進教師的德育水平和學生的終生發展。例如：《紅包飄飄我來搶》、《幸運大轉盤》編程案例的設計，讓孩子們體驗搶紅包的樂趣、轉轉盤的樂趣，但是也說明了幸運是偶然的，要想一直幸運下去，一定要努力學習，越努力越幸運;《我來當守門員》告訴孩子生命在于運動，請大家充分享受陽光、享受運動帶來的快樂和活力。

（本文為淄博市教育科學研究院“十三五”規劃2019年度重點課題（課題編號：2019ZJZ046）研究成果）

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