STEAM教育理念下小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)實(shí)踐與探索

范竹青

摘要：STEAM理念浪潮下，教育教學(xué)方式正發(fā)生很大的變革。本文以steam教育理念為依托，以信息技術(shù)校本課程《自制噪聲監(jiān)測裝置》項(xiàng)目為例，闡述我校開展六年級scratch+物聯(lián)教學(xué)實(shí)踐中的一些收獲與不足，建設(shè)性地探索該教育理念下教學(xué)創(chuàng)新的實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：STEAM教育理念? ?scratch+物聯(lián)? ?校本課程? ?創(chuàng)客教育

中圖分類號：G4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

前言

國際競爭日益激烈，創(chuàng)新是競爭的核心，培養(yǎng)和提升學(xué)生的創(chuàng)新能力是當(dāng)今教育的核心目標(biāo)。2016年6月，我國首次將“STEAM教育”寫入“十三五”規(guī)劃，“積極探索信息技術(shù)在“眾創(chuàng)空間”、跨學(xué)科學(xué)習(xí)（STEAM教育）、創(chuàng)客教育等新的教育模式中的應(yīng)用，著力提升學(xué)生的信息素養(yǎng)、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，養(yǎng)成數(shù)字化學(xué)習(xí)習(xí)慣，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展，發(fā)揮信息化面向未來培養(yǎng)高素質(zhì)人才的支撐引領(lǐng)作用。”[1]。迄今五年過去，開展STEAM教育正如火如荼進(jìn)行，塑造綜合型創(chuàng)新人才已成為世界各國教育界的共識。

STEAM教育理念與創(chuàng)客教育

STEM教育內(nèi)涵包含科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineer）、數(shù)學(xué)（Mathematics）的教育，是上個(gè)世紀(jì)80年代美國提出的一項(xiàng)國家教育戰(zhàn)略，意在打破學(xué)科邊界，綜合培養(yǎng)學(xué)生理工素養(yǎng)。經(jīng)過一系列發(fā)展后融入藝術(shù)教育，STEM教育逐漸發(fā)展為STEAM教育，直至今日的STEAMs，隨著越來越多學(xué)科加入，STEAM教育更是發(fā)展為包容性更強(qiáng)的跨學(xué)科綜合素養(yǎng)教育，成為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、綜合素養(yǎng)重要教育理念。

創(chuàng)客教育起源于創(chuàng)客運(yùn)動與創(chuàng)客文化，伴隨著互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)的發(fā)展，是一種將數(shù)字技術(shù)融入學(xué)校教育、逐漸發(fā)展起來的一種新興教育方式。創(chuàng)客教育的背后是實(shí)用主義理論，是一種能力導(dǎo)向的教育。“創(chuàng)客教父”李大維先生是中國第一家創(chuàng)客空間創(chuàng)始人，他說過“創(chuàng)客空間是一個(gè)科普高科技的地方，它是把高科技拉到平民化，創(chuàng)客的出現(xiàn)是一種去精英化的過程”。筆者認(rèn)為，創(chuàng)客教育是將某些現(xiàn)代技術(shù)，以一種學(xué)生能夠理解和參與的方式，呈現(xiàn)在其眼前，進(jìn)而讓學(xué)生觸摸真實(shí)的世界。

Scratch+物聯(lián)相關(guān)介紹

當(dāng)下，國內(nèi)興起一大批圖形化編程平臺，這些平臺大多都是基于scratch內(nèi)核或谷歌的blockly進(jìn)行的二次開發(fā)，m-designer就是一款這樣的軟件，該軟件由美科科技公司開發(fā)，加以配套的智能硬件產(chǎn)品，降低了技術(shù)應(yīng)用的門檻，從而實(shí)現(xiàn)“人人都是發(fā)明家”的偉大愿景[2]。

本文所指的scratch+物聯(lián)指利用m-designer圖形化編程平臺結(jié)合mcookie核心模塊、功能模塊、擴(kuò)展模塊、通訊模塊實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與開源硬件通信。mcookie核心板即控制模塊，結(jié)合拓展板可連接多種傳感器，通過USB接口與計(jì)算機(jī)相連接，利用電腦端生成的虛擬串口上傳編程程序至mcookie核心板，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對創(chuàng)意裝置的控制。我校在六年級學(xué)生中開展scratch+物聯(lián)的課程教育，意在培養(yǎng)學(xué)生利用信息技術(shù)解決問題的意識，提升其創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力。

“自制噪聲檢測儀裝置”教學(xué)實(shí)踐

學(xué)生用餐期間存在的講話聲大、紀(jì)律差的問題，有悖于文明用餐禮儀，如何解決這一問題？“自制噪聲檢測儀裝置”就是以解決這一真實(shí)問題而展開的項(xiàng)目，該項(xiàng)目以STEAM教育理念為指導(dǎo)，讓學(xué)生從解決實(shí)際問題出發(fā)，體驗(yàn)聲音傳感器在生活中的應(yīng)用，從而培養(yǎng)學(xué)生利用信息技術(shù)解決問題的意識和能力，全面提升其信息素養(yǎng)。

1、教學(xué)情況

（1）教學(xué)內(nèi)容。能夠利用mcookie核心板、聲音傳感器、一定的輸出設(shè)備結(jié)合編程實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目方案，利用聲音傳感器是的數(shù)據(jù)輸入，實(shí)現(xiàn)輸出裝置的顯示。

（2）學(xué)情分析。學(xué)生已經(jīng)掌握了聲音傳感器工作機(jī)制，前面已制作過智能聲控的燈裝置，具備一定的針對聲音數(shù)據(jù)判斷應(yīng)用的編程基礎(chǔ)。

（3）解學(xué)目標(biāo)。學(xué)生能夠根據(jù)指定的方案，選擇合適的硬件器材，通過m-designer圖形化編程平臺與mcookie核心板設(shè)定程序?qū)崿F(xiàn)方案，通過實(shí)踐體驗(yàn)基于問題解決的項(xiàng)目設(shè)計(jì)的過程。

（4）教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)。根據(jù)既定的方案，選擇合適的器材優(yōu)化實(shí)現(xiàn)方案。

2、教學(xué)實(shí)踐

（1）問題導(dǎo)入

播放一段中午食堂用餐時(shí)段視頻，嘈雜的用餐環(huán)境影響食欲也違背文明用餐的禮儀，長期生活在噪聲環(huán)境影響聽力和大腦神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育。

提出問題：如何解決這一問題？

學(xué)生在教師引導(dǎo)下提出：制作噪聲監(jiān)測裝置，提醒用餐同學(xué)注意用餐禮儀。

（2）項(xiàng)目分析

自制的噪聲監(jiān)測裝置需要實(shí)現(xiàn)什么功能？可以借助什么硬件幫助實(shí)現(xiàn)？

學(xué)生思考裝置應(yīng)該分為兩大功能塊：獲取環(huán)境聲音值與反饋噪聲情況。學(xué)生提出利用聲音傳感器檢測環(huán)境中的聲音大小，用不同的輸出設(shè)備顯示噪聲情況。

教師提示：檢測裝置選擇不同的輸出硬件，任務(wù)難度不盡相同，根據(jù)自己的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)選擇。教師給出一些輸出裝置：LED紅綠燈、數(shù)碼管、蜂鳴器……

（3）設(shè)計(jì)制作

小組合作，三人一組，討論確定本組要實(shí)現(xiàn)的噪聲監(jiān)測裝置方案后，細(xì)化任務(wù)，每位成員完成各自的部分：程序搭建、硬件連接、作品展示主講，任務(wù)執(zhí)行有難度的成員可在微視頻的支撐下完成學(xué)習(xí)。

（4）測試與優(yōu)化

程序搭建完成之后上傳至mcookie核心板，根據(jù)運(yùn)行效果，調(diào)試優(yōu)化程序。成員們留意項(xiàng)目制作過程中遇到的問題。教師巡視指導(dǎo)需要幫助的小組。

（5）評價(jià)總結(jié)

小組展示分享本組的裝置作品，師生從作品的程序設(shè)計(jì)、性能效果給出評價(jià)與建議，暢想如何進(jìn)一步優(yōu)化作品？

教師總結(jié)課堂內(nèi)容，鼓勵同學(xué)們留意生活動相關(guān)問題的解決方法，為進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。

（6）課后延生。

問題來源于生活回歸于生活，引導(dǎo)學(xué)生在用餐時(shí)段將裝置放在食堂進(jìn)行測試，實(shí)地觀察裝置性能效果。如何讓更多的人注意到噪聲監(jiān)測裝置的噪聲顯示，從而自覺遵守用餐紀(jì)律？為打造更美好的校園環(huán)境建言獻(xiàn)策。

總結(jié)與反思

STEAM教育理念下的教學(xué)，是有顯著學(xué)科綜合性、問題解決為導(dǎo)向特征的教學(xué)。關(guān)于情境問題，需要教師精心設(shè)計(jì)情境問題，問題來源是生活而回歸于生活，讓學(xué)生真正接觸真實(shí)世界;關(guān)于小組合作學(xué)習(xí)，筆者發(fā)現(xiàn)，一味地追求組間同質(zhì)會導(dǎo)致學(xué)習(xí)水平低學(xué)生在合作學(xué)習(xí)中的邊緣性參與，真正的學(xué)習(xí)應(yīng)是每一位學(xué)生都學(xué)有所獲，因此后期筆者適當(dāng)允許組間差異的存在，學(xué)生學(xué)習(xí)熱情大有提升。只有關(guān)注學(xué)習(xí)者的差異性，才能真正做到因材施教;關(guān)于教師，STEAM教育理念下的教學(xué)要求教師不斷探究教學(xué)模式，抓住信息時(shí)代的機(jī)遇，在探索的道路上繼續(xù)優(yōu)化教學(xué)，為真正實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)而努力。

參考文獻(xiàn)

[1]教育部.教育信息化“十三五”規(guī)劃[EB/OL]http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s3342/201606/t20160622_269367.html

[2]百度百科美科科技公司

[EB/OL]https：//baike.baidu.com/item/%E7%BE%8E%E7%A7%91%E7%A7%91%E6%8A%80%EF%BC%88%E5%8C%97%E4%BA%AC%EF%BC%89%E6%9C%89%E9%99%90%E5%85%AC%E5%8F%B8/20855291？fr=aladdin