STEAM教育理念下創客教育與信息技術編程教育的融合途徑探究

徐敏中

【摘要】在STEAM理念指導下，根據小學信息技術編程教育應與創客教育有機融合的背景，教師可以根據啟發小學生創新意識與創造能力、培養小學生基礎編程知識、發展小學生信息技術綜合能力與核心素養的目標，實施創客教育與信息技術編程教育的融合。教師結合STEAM教育理念與創客教育內涵，根據信息技術編程教育背景以及意義，分析創客教育與信息技術編程教育的關系，得出創客教育與信息技術編程教育的融合途徑，包括基于開源硬件、基于機器人教育、基于創意編程的創客教育。小學階段的信息技術編程教育中，教師根據教學情況落實教學策略，熟悉STEAM教育的基本理念，培養學生創新能力與基礎編程知識，提高編程教育成效。

【關鍵詞】STEAM教育理念;創客教育;小學信息技術;編程教育

21世紀是互聯網的世紀，信息技術發揮著越來越重要的作用，特別是在移動互聯網快速迭代升級、智能手機快速普及的時代，互聯網對社會發展、人們生活等產生越來越大的影響。編程是信息技術發展的重要基礎之一，在當前世界環境下，培養編程人才需要從小開始，在小學信息技術教育中進行編程教育，這是新時代信息技術教育的必然要求，也是培養編程人才、提高國家綜合競爭力的迫切需要。但是，當前中小學階段編程教育存在不夠重視、教學資源匱乏、師資力量缺乏、教學方式不夠科學等問題，亟待進行解決。STEAM理念及融入創客教育可以優化現有編程教育，在STEAM教育理念的支持下，信息技術編程教育發揮多學科共促的作用，在“雙創”背景下加強創客教育，實現教育教學的創新。教師通過將創客教育和信息技術編程教育融合，能夠培養學生變成思維，提升學生創新力與綜合素養。

一、STEAM教育理念下創客教育與信息技術編程教育的研究背景

1.STEAM教育理念與創客教育概述

所謂“STEAM”是科學、技術、工程、藝術、數學這五大學科英語的首字母組合，可以看出STEAM教育理念就是將這五大學科融合起來，打破學科之間的界限，重視多學科的交叉融合，從而形成整體的教育理念。在STEAM教育理念的影響下，教育教學內容要與實際生活相聯系，引導學生綜合運用所學知識解決各類問題，提高學生知識遷移能力與動手實踐能力，發展學生團結協作意識與創新創造能力，進而促進學生綜合素養的發展。

創客教育的核心在于“創”，即創新和創造，創客是指根據自身的興趣愛好，借助多種資源，試圖將創新性思考轉化成現實的個人。在“大眾創業，萬眾創新”的背景下，不僅要在社會中鼓勵創新和創造，還應在中小學教育中重視創客教育。在小學信息技術教育中實施創客教育，核心是信息技術知識與操作，運用數字化的材料與工具，結合其它學科知識，共同解決相關問題，以及創造新的事物。

2.信息技術編程教育背景以及意義

早在2017年的7月份，國務院就發布了《新一代人工智能發展規劃》，強調：中小學階段應當設置人工智能相關的課程，逐步推廣變成教育。信息技術學科核心素，包含有信息意識、計算思維、數字化學習和創新、信息社會責任等相關重要內容。教師要重視編程教育，明確編程教育能夠培養學生計算思維、數字化學習和創新等核心素養。在中小學信息技術教學中融入編程教育，對于培養學生信息技術學科核心素養、發展學生學科綜合能力、培養學生創新意識與科學意識等都具有重要意義。

3.信息技術編程教育是創客教育的基礎

在創客教育中，需要運用多種多樣的教育工具與教學形式。其中，開源軟硬件、Scratch基礎創意編程、機器人課程等是重要的組成部分，這些都是更好實施創客教育的重要途徑。通過在小學信息技術教學中融入編程教育，能夠讓學生學習編程的基礎知識，掌握Scratch基礎編程內容，通過編程基礎方面的訓練，能夠讓學生熟悉編程的基本流程，為更好實施創客教育的活動打好牢固的基礎。因此，創客教育與信息技術編程教育融合中，兩者具有相互關系，需要在STEAM教育理念下，更好教育以及指導學生，提高課程教育的實效。

二、STEAM教育理念下創客教育與信息技術編程教育的融合途徑

1.準備基本開源硬件，打好創客教育基礎

在中小學信息技術變成教育中，首先是借助市面上比較易得的開源硬件，在STEAM教育理念的指導下，指導學生運用編程基礎知識，實施基礎創客教育，這樣可以激發與培養學生參與創客實踐的興趣，感受到信息技術編程的魅力與作用，從而更加積極主動參與到編程中，在小組協作中參與動手實踐創作。小學應根據本校的實際情況，去市場上購置開源硬件，以此為實施創客教育與編程教育做好準備。比如，結合Labplus圖形化編程軟件運用的樂動魔盒，這是入門版的電子套件。對于小學中高年級的學生，可以選擇交互式可編程中級實驗箱，因為支持圖形化編程與代碼編程，還能夠結合硬件引腳編程控制，可讓學生掌握底層編程知識與電子制作的技巧。教師要在學校的安排下，組織學生參與相關實踐。

例如，在小學中高年級的信息技術編程教學中，在STEAM教育理念下，與創客教育相融合，教師可以創設兩個創客項目：一是制作LED調光器，二是制作噪音檢測器。對于這兩個創客項目，需要用到交互式可編程中級實驗箱、LED燈條帶或者燈管、聲音傳感器、變阻器等。在實施教學時，由于學生已經掌握了編程的基礎知識，所以只需要教授學生一些電學的基礎知識即可，讓學生認識到：通過改變阻值的大小，可以控制燈的亮度;運用聲音傳感器可以檢測聲音大小的變化。教師可以將學生分為兩個或者偶數小組，（下轉第27版）? ? ? ?（上接第26版）讓其自由選擇其中一個項目，先總體設計這個創客項目，之后運用圖形化編程，根據設計的電路與所選硬件，編寫對應的控制程序。之后，教師讓各個小組代表展示本組的創作成果，有的學生注重實用性，有的學生注重美觀性，總體達到目標，進行針對性點評。通過實施基礎創客教育，能夠讓學生靈活運用科學、工程、美術等學科知識，培養學生結構化整體思維，訓練學生編程思維，提升學生創新能力與綜合素養。

2.準備模塊開源硬件，輔助實施創客教育

STEAM教育理念下的小學信息技術編程教育中，為培養學生學習編程的興趣，認識到編程的重要意義，在與創客教育相融合的過程中，還可以準備模塊化的開源硬件，指導學生運用編程知識，根據相關任務，設計、組裝、編程與運行相關模塊，從而完成特定的任務。在實施這項編程教育中，教師可以選擇機器人、遙控賽車、遙控飛機等相關模塊，因其具有較強的交互性，能夠吸引學生觀察以及思考，激發學生探究與實踐的興趣，提高學生編程能力與創造力。

例如，空中機器人具有多種功能與作用，它可以實現一鍵程控飛行、圖像化的程控飛行、室內定點懸停等，以及實現實時避障、測距、定高等動作。教師可以選用有豐富接口的模塊開源硬件，以及高兼容的機身結構。比如，自帶12V轉5V的模塊，能夠直接安裝機械手等裝置，滿足各種競賽的需要。在準備好相應的模塊開源硬件之后，教師指導學生按照上述的流程參與總體設計、編程、動手制作等，分組完成任務。這項教育實踐具有諸多的意義，主要包括：一是鍛煉了學生動手實踐能力，像是組裝、拆解零件，連接導線與安裝相關部件，鍛煉手部靈活性與大腦發展;二是培養學生團隊協作意識，該任務涉及到人工智能、傳感技術、網絡云通信等，學生只有通力合作才能解決問題;三是提高學生解決問題的能力、創新能力等，由于該項目要用到控制、機械、電子等學科知識，學生需要上網查閱各類資料，解決各類問題，提升信息素養，發展想象力與創造力等。由于該項任務總體比較復雜與綜合，教師要多注意觀察與指導，幫助各小組的學生更好、更快完成該項任務，并進行評價與反饋，指導學生修改完善。

3.布置課外實踐任務，有效完善創客教育

小學信息技術編程教育中，在STEAM教育理念的指導下，實施不同的創客教育，為提高創客教育的成效，培養學生創新意識與創造能力，讓學生更好掌握編程知識與編程技能，教師還應當布置課外實踐任務，以此完善創客教育。一般需要設定不同情境的實踐任務，如，故事情節、游戲情境和模擬現實等，不僅能夠吸引學生主動參與，而且能有效促進學生形成程序思維、邏輯思維、創新思維。教師要對課外實踐任務提出要求，比如，要運用Scratch編程、數學運算、工程技術解決問題，體現科學性、美觀性等。

例如，根據前期的編程教育與創客教育的實踐，教師可以布置多項課外實踐任務：制作炫彩LED燈，制作煙霧報警裝置，用案件控制彩燈，設計溫濕度傳感器，設計與制作智能小風扇。對于智能小風扇，提出的要求是：運用3D設計軟件，設計小風扇的結構主體;組裝其電子控制部分，運用編程實現旋鈕傳感器控制風扇的正轉、轉速和反轉;思考還可以用什么傳感器讓其更加智能。在這個實踐任務中，學生不僅要優化編程設計，還需要運用3D建模知識，學習傳感器與電機控制等。這能夠培養學生創新思維，提高學生創造能力、工具使用能力等。在學生完成相關課外實踐任務后，教師讓學生進行展示，多進行鼓勵性質的評價。

三、結語

綜上所述，在STEAM教育理念的指導下，結合小學信息技術編程教育中融合創客教育的背景，教師需要根據小學生掌握編程知識的基本情況，先進行基礎部分的創客教育實踐，之后指導學生設計與制作較為復雜的創客實物，然后布置多項課外的創客實踐任務。以此讓小學生早接觸各類科技創新產品，培養學生對科技創新的興趣，啟發學生創新意識，提高學生綜合探究能力，發展學生編程能力與綜合素養。本研究的創新在于將編程教育與創客教育有機融合，讓學生認識到編程的重要作用，激發學生編程興趣;不足之處在于缺乏專業設備、研究不夠深入等。中小學的編程教育融合創客教育中，可以根據具體情況予以落實，購置更多專業設備、借助專業工具等，更好達成兩者融合的教育目標，推動這項主題教育的發展。

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責任編輯? 劉? 勇