淺析STEAM課程設計案例與實踐
——與智能技術相融合

■濟寧學院附屬小學 王曉晶

隨著時代的迅速發展，人才培養的目標發生了極大的轉變，從傳統的知識型人才轉變成21世紀所需的人才，教師需轉變人才培養觀念才能滿足時代的發展，讓教育要求能得到更好的落實。因此，需要教師在進行教學中融合STEAM理念，以此落實創新發展的目標，使教學目標真正落到實處，才能更好地推動學生朝著全面發展的方向持續前進，從而全方位展現小學科學課程的價值。面對目前發展中需要復合型人才的情況，教師要在教學中高度重視，將STEAM課程教學理念與小學科學課程中的智能技術相融合，從而讓學生學習成績提升的同時，讓學生在教師的教導下成為社會發展所需的綜合型人才。

一、STEAM教育理念的內涵

STEAM教育理念產生于美國，廣泛地運用于教育云平臺里，能促進資源共建共享的教育理念。STEAM教育理念主要強調在解決問題中運用跨學科知識的整合與應用，從而達到解決問題的效果。STEAM教育整合各門學科的教學模式，包含了技術、科學、工程、藝術及數學等學科，強調學科的整合與知識的融會貫通，并不是簡單地將各個學科知識整合在一起，而是將各學科中的實踐過程與精神內涵融合，促進學生學會主動探索知識，尋求解決問題的方法。同時，STEAM教育還可以通過小組合作的形式共同完成任務，以此促進學生綜合能力的提升，例如，解決問題能力、創新能力及團結協作能力，讓學生更好地融入教學中，實現學習興趣的提升。

二、小學STEAM課程設計理念與運用的價值

STEAM課程從字面來看，是由多種學科的首字母組合而成的，但是在實際上其所涉及的理念遠遠超越字面上所體現的學科。STEAM與傳統教學不同之處在于，STEAM教育理念更加看重學生對多學科的綜合學習能力，并通過項目式學習激發學生的學習興趣，促進學生內驅力的產生，積極地參與到學習里。社會的發展對人才的需求在不斷地提升，從傳統的知識型人才為導向的需求轉變成復合型人才，因此，教師要在教學中培養學生成為全面發展的人才，才能達到社會發展的要求。STEAM教學理念與新時代對人才的目標相符合，并且在新時代中，我國教育提出了新要求，需要在教學中培養學生社會發展必備品格與關鍵能力，重視對學生核心素養的培養。核心素養是學生發展需求與社會發展所需背景下提出的，與教育發展中STEAM課程理念有著相性的特點。對此，小學教師要對STEAM課程設計深入探索，并將智能技術融于其中，以此滿足小學生學習與發展的需要，落實學生核心素養的發展，從而推動小學教育的順利改革與持續發展。

三、目前小學STEAM課程中存在的問題

（一）缺乏科學的教育理念

由于受到我國應試教育的影響，在小學教育教學的過程中，絕大多數教師都無法認識到科學教學的重要性，在實施課程教學中過分地強調知識學習，忽略對學生綜合能力的培養，甚至有一些教師還會對新興教學模式產生抵觸心理，不愿意將新的教學模式運用到教學中，錯誤性地認為教育教學工作就應該要嚴肅地開展，采用新興的教學理念會與教材相脫離，致使學生在學習中產生懈怠心理，制約學生學習的效果。加上，由于教師固化的教學理念會導致教學模式更加機械化，造成學生在學習中形成思維僵化的后果，缺乏創新意識。而將STEAM教學理念與智能技術相結合，與小學生身心發展相符合，能借助多學科融合教學的形式，讓學生將所學知識運用于實踐中，達到內化于心外化于行的效果，從而能有效提升學生的實踐能力，促進學生學習效率的提升，對學生發展產生積極作用。

（二）教學方法不合理

在進行小學教學的過程中，有許多教師都能正確地認識創新教學方法的重要性，并能將新興教學方法運用到實際教學中。但是仍有部分教師所運用的教學方法不合理，造成新的教學方法應用效果并不理想。教師在教學中由于采用一成不變的教學方式，并不能與時俱進培養出以社會發展需求為導向的創新型人才，只是較為形式化地開展一些教學活動，導致學生對學科課程失去了興趣，無法形成良好的學習習慣，造成課堂教學效率下降。再者，傳統課堂教學較為重視對學生灌輸知識，學生失去了對課堂學習的熱情，且死記硬背的學習方式也與時代發展不符，無法促進教學效果的提升。

（三）教學忽略學生主體性

傳統課堂的教學中，通常是教師占據教學的主導地位與權威，教師的教學任務是教，造成學生在課堂學習中只能處于被迫接受知識的狀態，學生只需聽講即可，阻礙了學生創新思維的發展。此種填鴨式的教學模式，給學生的學習與成長空間帶來較大的制約，不利于學生成長。且此種教學模式是教師在教學中直接占據主體地位，教師并不會注重學生的主體性，只盲目將教學的內容轉移給學生，使教學效果并不理想。此種模式雖然能有效管理與維持課堂的秩序，但是從長遠來看，學生會長期處于被動學習狀態，從而失去對學習的主觀能動性，無法將學生學習的主體作用發揮出來。

四、基于STEAM課程設計與智能技術融合策略

（一）利用智能技術，提高實驗教學質量

智能技術的數據收集不能缺少各類傳感器的應用，傳感器對于智能技術而言，就猶如人類的眼睛和耳朵，能幫助智能設備更好地鋪抓環境信息，賦予其更加特殊的能力。將智能技術與小學科學實驗相結合，能促進實驗更加具有準確性與高效性。例如，在教學“力與運動”時，教師在探究拉力大小與小車前進快慢的實驗中，學生按表計時通常會由于計時反應不及時，導致計時數據不準確的問題。因此，教師要學會引導學生靈活地應用傳感器提高計時數據的精準性。在起點與終點各放置一個測距傳感器，并將傳感器與智能控制設備相連接，在進行實驗前讓小車緊靠測距傳感器，此時傳感器的距離為零，一旦小車啟動之后距離大于零就會觸發智能控制設備，開始計時，小車到達終點時，傳感器測到距離為零后就會停止計時。此種智能技術的運用，能直接將數據傳輸到電腦設備，從而讓實驗環節的準確性得到有效提升，探究的效果更加具有顯著性。

（二）調動多種感官，激發學生學習興趣

由于小學生身心發展并不成熟，學生都是通過感官學習新東西，只有對事物產生一定的感知后，才能對事物產生興趣，從而激發學生對學習的欲望，達到推動學生主動學習的效果。因此，在設計STEAM課程時，教師要學會圍繞學生的興趣點開展教學，讓學生能通過實驗操作參與到學習中，從而在知識的綜合運用以及談論、交流中迸發更多的靈感，收獲成功的喜悅之情。例如，在教學“光”時，教師可以通過智能技術創新實驗教具，以此探究STEAM項目課程“神奇的光——小學科學創新實驗課程”，課程中的內容包含了光的來源、玩影子、光的傳播、玩鏡子等，其中還涵蓋了探究活動、應用遷移及動動手和腦等活動，與小學生的身心發展相融合，利用智能技術能為學生生動地展現光的世界，從而為學生提供更好的學習方式。以“光的來源”為例，在教學中教師可以利用互聯網的優勢，帶領學生通過互聯網搜索有關光源的圖片及文字介紹，讓學生在腦海中形成對光源的認識，進而理解光的由來，實現教學的目的。

（三）構建生活情境，使課堂教學更真實

教師在實施教學時，要結合學生的實際生活，創設與學生相適應的教學情境。例如，教師可以通過創設基于真實生活的情境，以小組的形式讓學生通過合作進行探究實驗，以此增強學生的體驗感，讓課堂教學變得更加具有趣味性。教師在思考智能技術與STEAM課程結合運用時，可以將學生所熟悉的生活視角作為課堂教學的方向，開展適合學生的主題活動，讓學生能在參與活動中感受STEAM課程的意義與價值，從而進一步明白STEAM課程的內涵，讓教學內容更加貼合學生的實際，使學生能將注意力集中在課堂教學里。例如，當學生發現寒暑假期間教室的綠色植物無人澆水，此時教師可以引導學生從這個角度開展設計“自動澆水器”的設計活動，讓學生結合實際生活設計智能自動澆水器，以此確保教室中的植物能避免枯萎死亡的下場。還可以針對教室中一旦空氣潮濕，黑板就干得十分慢的現狀設計“自動吹干機”，讓學生以小組形式探究機器的設計，從而在設計活動中促進學生創新思維、動手能力及團隊協作能力的提升。通過此種與學生實際生活相結合的設計活動，能促進學生動手能力與核心素養的發展。

（四）跨學科交叉，使課堂教學更豐富

1.發散學生的思維。通過培養學生發散性思維，能助力學生核心素養的提高，并能讓學生掌握更多的知識點，加深學生對課堂教學的體驗。將智能技術與STEAM課程理念融合，能達到激發學生發散性思維的目的，教師此時可以通過實驗的方式，讓學生切身實地地感受，使學習更加愉悅。例如，教師在教學“像工程師那樣”時，在活動環節中，教師可以給學生創設“女孩要去參加演唱會，希望手上能佩戴一個LED發光手環”的情境，通過引導學生思考“怎樣才能制作一個發光手環”的問題，讓學生以小組的形式進行討論制作LED手燈所需要的材料。此時，教師可以緊接著提出問題：“在利用材料設計LED發光手環的過程中可能會遇到哪些問題？怎么辦？”通過進一步引導學生思考，讓學生進入真正的探究活動中，從而通過小組創設出合適的制作方案。在最后，將成果進行展示，讓學生能針對自身在設計中所存在的問題進行思考與改進。此時教師可以再進行引導提問與總結，引出工程實踐的流程，從而促進學生在親身探究與設計的過程下提升自我的科學素養。

2.讓學生接近生活。機器人是依靠電力進行工作的，在機器人的工作原理中，有許多學生可以了解與接觸的知識點。例如，在教學“能源轉換技能”后，學生能掌握太陽能工作的原理，卻對太陽能充電原理較為模糊。此時，教師可以通過多媒體技術，將機器人的太陽能電子面板直觀地呈現出來，讓學生在教師的講解下，認識到利用太陽能進行充電能將剩余的電能儲備在機器人電池里，達到降低環境污染的作用。這過程能達到豐富學生課堂教學形式的作用，學生在教師的講解下能了解機器人中太陽能的工作原理，還能在教師的拆分式講解下掌握更多的知識。此外，教師可以在教學結束后，鼓勵學生利用太陽能知識點自主探索與創新創作太陽能電池板，利用中午太陽較為毒辣的時間點驗證學生所制作的太陽能電池板能否順利運行。通過此種教學方式能將課堂教學知識點貫穿于學生的生活中，加深學生對實踐生活的體驗，助力學生形成完善的知識結構體系，為學生開展創客活動奠定良好基礎。

（五）啟發學生發明創造，使課堂教學更科學

利用智能技術與STEAM理念結合創建創客交流活動，能調動學生對創作的興趣，能有效開發學生創造性思維，使其在實踐與探索中創作出自己的作品，推動學生科學思維的形成，并能使其在今后的學習中形成更多優勢，為學生今后發展奠定良好基礎。在正式教學階段，可將內容分為創設學習與實際應用兩部分，兩部分教學時間聯合起來為七十分鐘。例如，在教學“目標檢測”及“人臉識別”兩部分內容時，教師可以給學生講解這兩項技術的應用及相應的功能原理，并引導學生利用計算機學習并掌握AI識別技術，利用其識別與檢測不同物體。教師此時要想提升學生對技巧的運用程度，可以借助生活元素與設計理念，讓學生對機器人中具有目標檢測的零件進行拆分和研究，深化學生的理解，促進學生創造性思維的發展。

（六）實施多元評價，使課堂教學更民主

教學評價作為課堂教學中的重要組成部分，能有效幫助學生認識自身的短板和存在的不足，從而及時地提出相應的改進措施。但是傳統教學中的教學評價并不能促進學生提升自我，因此，教師在教學評價中可以采取小組互評、師生互評、學生自評、生生互評、教師評價等多元化評價體系，讓教學評價更加具有多元化與民主性的特點。通過此種評價方式能有效指出學生的優點與不足，讓學生達到取長補短的效果，這不僅能提高課堂教學的趣味性與生動性，還能消除學生緊張的情緒，讓學生積極地投入學習中，營造良好的教學氛圍。教師要在評價中將問題能落到實處，例如，有些學生在參加實踐活動時，以及在情境教學體驗中容易分散注意力，此時教師可以讓學生站在知識的重點上思考問題，以網狀的思維模式集中在一個重點上，以此抽絲剝繭消化知識，促進課堂教學質量。

總而言之，智能技術的飛速發展，給教育帶來了源源不斷的動力，讓傳統的課堂教學變得更加具有趣味性。在此情況下，不僅學生能收獲更多課堂學習的愉悅感，還能養成良好的科學素養。將STEAM教學理念與智能技術相互融合，能讓學生學會站在不同的層次思考問題，更好地觀察與感知科學的發展，達到有效增強學生對生活的體驗與理解，促進學生成為綜合發展的人才。