基于STEAM教育理念的小學(xué)信息技術(shù)課程設(shè)計與實(shí)踐

趙澤昆 高志軍

摘? 要? STEAM教育基于項(xiàng)目活動讓學(xué)習(xí)者以探索的視角展開學(xué)習(xí)，在交流、合作、探索的過程中學(xué)習(xí)多樣化的知識。對小學(xué)信息技術(shù)課程展開思考，將STEAM教育理念融入小學(xué)信息技術(shù)課程的教學(xué)設(shè)計中，以五年級信息技術(shù)課“初識3D打印技術(shù)”為例，運(yùn)用STEAM教育理念，展開基于項(xiàng)目活動探究與作品展示，通過實(shí)踐結(jié)果分析得出在學(xué)生學(xué)習(xí)興趣激發(fā)、綜合實(shí)踐能力培養(yǎng)、跨學(xué)科知識獲取等方面都有一定的改善。

關(guān)鍵詞? STEAM教育；小學(xué)信息技術(shù)課程；核心素養(yǎng)；3D打印技術(shù)

中圖分類號：G623.58? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）07-0089-04

0? 引言

STEAM教育理念是美國政府提出的教育倡議，以加強(qiáng)美國K12階段關(guān)于科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)以及數(shù)學(xué)的教育。它是由STEM理念發(fā)展而來的，STEM即科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）的首字母組合。后來，隨著STEM理論的發(fā)展，藝術(shù)（Arts）也被引入其中，形成現(xiàn)在的STEAM教育理念。有別于傳統(tǒng)分科教學(xué)，STEAM理念意在將各科學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)融合，通過讓學(xué)習(xí)者動手完成相應(yīng)的項(xiàng)目，在此過程中獲得相應(yīng)的學(xué)科知識與各項(xiàng)能力。

2015年9月，教育部在《關(guān)于“十三五”期間全面深入推進(jìn)教育信息化工作的指導(dǎo)意見（征求意見稿）》中明確提出，要“有效利用信息技術(shù)推進(jìn)‘眾創(chuàng)空間建設(shè)，探索STEAM教育、創(chuàng)客教育等新教育模式，使學(xué)生具有較強(qiáng)的信息意識與創(chuàng)新意識”[1]。自此，許多專家學(xué)者以及一線教師開始從課堂實(shí)踐中對STEAM教育開展積極的探索。

1? STEAM教育的基本內(nèi)涵

STEAM教育是基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論提出的，其教學(xué)設(shè)計的核心是要為學(xué)習(xí)者設(shè)計相應(yīng)的學(xué)習(xí)活動，因此，它強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的體驗(yàn)性、情境性、協(xié)作性和設(shè)計性等。余勝泉認(rèn)為：“STEAM教育的核心理念是跨學(xué)科融合，通過知識的情景化，讓學(xué)生綜合運(yùn)用學(xué)科知識，創(chuàng)造性地解決實(shí)際問題。”[2]由此可見，STEAM教育理念是要設(shè)計者通過設(shè)計多樣化的主題項(xiàng)目活動，讓學(xué)習(xí)者以探索的視角展開學(xué)習(xí)，在交流、合作、探索的過程中學(xué)習(xí)多樣化的知識甚至是跨學(xué)科內(nèi)容，從而提高對學(xué)習(xí)內(nèi)容的興趣與參與度，在動手建構(gòu)中習(xí)得知識，培養(yǎng)動手能力和分析、解決問題的能力以及創(chuàng)新精神。

一般來說，STEAM教育主要基于真實(shí)的、復(fù)雜的項(xiàng)目或情景展開，更強(qiáng)調(diào)學(xué)科融合教學(xué)和知識的多維性，注重培養(yǎng)學(xué)生的綜合學(xué)科應(yīng)用能力。它具有一些顯著的特征，主要表現(xiàn)為跨學(xué)科性、藝術(shù)性、體驗(yàn)性、情境性、協(xié)作性以及設(shè)計性。

1.1? 跨學(xué)科性

跨學(xué)科性是STEAM教育最核心的特征。與傳統(tǒng)教學(xué)不同的是，在STEAM教育中，教師的教學(xué)重點(diǎn)不再是關(guān)注某個特定學(xué)科的知識點(diǎn)或?qū)W科界限，而是強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生運(yùn)用科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)或藝術(shù)等綜合性的知識去解決問題，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科界限、從知識的綜合運(yùn)用角度提高學(xué)生的解決問題能力。

1.2? 藝術(shù)性

STEAM教育的藝術(shù)性體現(xiàn)在要求教師在教學(xué)中更加關(guān)注與重視人文科學(xué)和社會科學(xué)的相關(guān)知識內(nèi)容。相較于自然科學(xué)的枯燥性，在對學(xué)生的活動設(shè)計與成果評價中加入藝術(shù)性元素，不但可以提高學(xué)生的藝術(shù)性與審美能力，也可以在一定程度上激發(fā)學(xué)生的興趣與參與感。

1.3? 體驗(yàn)性

相較于傳統(tǒng)教學(xué)中主張通過教師教授或?qū)W生自學(xué)的手段習(xí)得抽象知識，STEAM教育更傾向于設(shè)計相應(yīng)的問題或項(xiàng)目，使學(xué)生動手、動腦，參與學(xué)習(xí)過程。STEAM教育為學(xué)生提供了豐富的真實(shí)情境，方便學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識應(yīng)對現(xiàn)實(shí)問題，通過自己動手或小組協(xié)作等方式創(chuàng)造性解決問題，不但獲得結(jié)果性知識，而且獲取解決問題過程中所蘊(yùn)含的過程性知識。

1.4? 情境性

正如前文所說，STEAM教育不是以教授或引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)抽象知識為教學(xué)目標(biāo)，而是強(qiáng)調(diào)“從做中學(xué)”，結(jié)合生活中可能會遇到的真實(shí)問題，通過讓學(xué)生解決問題來達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。由此可見，相較于獲取知識，SETAM教育更傾向于能夠靈活地將學(xué)習(xí)到的知識運(yùn)用到真實(shí)情境中。這也符合SETAM教育的理論基礎(chǔ)——建構(gòu)主義的主張：知識是學(xué)習(xí)者主動建構(gòu)而產(chǎn)生的，而非是外界灌輸。

1.5? 協(xié)作性

STEAM教育強(qiáng)調(diào)協(xié)作性，因?yàn)樵赟TEAM教育中要求學(xué)生基于真實(shí)情境解決問題，這往往離不開教師或其他學(xué)生的幫助。因此，學(xué)生在交流、協(xié)作、探討中相互啟發(fā)、共同完成任務(wù)是STEAM教育的顯著特征。

1.6? 設(shè)計性

STEAM教育的教學(xué)評價環(huán)節(jié)一般以生成性作品為導(dǎo)向。作品設(shè)計是綜合性能力的體現(xiàn)，有助于提高學(xué)生的STEAM素養(yǎng)。學(xué)生通過設(shè)計相應(yīng)的作品促進(jìn)跨學(xué)科知識的融合與遷移運(yùn)用，通過作品外化學(xué)習(xí)的結(jié)果、外顯習(xí)得的知識和能力[3]，既是其學(xué)習(xí)成果的體現(xiàn)，也可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

將STEAM教育的這些理念融入小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中，有利于通過問題解決或?qū)嶒?yàn)探究等方式培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、協(xié)作能力與創(chuàng)新能力。

2? 基于STEAM教育理念的小學(xué)信息技術(shù)

課教學(xué)設(shè)計

STEAM教育強(qiáng)調(diào)以問題解決、協(xié)作學(xué)習(xí)為主要的學(xué)習(xí)方式，融合科學(xué)、技術(shù)、藝術(shù)、工程和數(shù)學(xué)教育，旨在培養(yǎng)具有綜合素養(yǎng)、問題解決能力和創(chuàng)新能力的優(yōu)秀人才，這與小學(xué)信息技術(shù)課程提出的“運(yùn)用信息技術(shù)創(chuàng)造性解決問題”的要求不謀而合。小學(xué)信息技術(shù)課程內(nèi)容大多是通過解決問題來掌握相應(yīng)知識與技術(shù)，這與STEAM教育要解決真實(shí)的問題是很契合的。小學(xué)STEAM教育理念與課程深度融合是落實(shí)小學(xué)信息技術(shù)核心素養(yǎng)教育的關(guān)鍵，因此，基于STEAM教育理念的小學(xué)信息技術(shù)課程教學(xué)設(shè)計與實(shí)踐研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2.1? 基于STEAM教育理念的小學(xué)信息技術(shù)課程教學(xué)

前端分析

STEAM教育理念要求教學(xué)活動建立在明確的項(xiàng)目或真實(shí)問題的基礎(chǔ)上。要想確定這類項(xiàng)目或問題，教師需要在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計時考慮以下內(nèi)容：

1）教學(xué)目標(biāo)；

2）學(xué)習(xí)者特征；

3）教學(xué)內(nèi)容。

本研究以五年級信息技術(shù)課程“初識3D打印技術(shù)——我為黃河造座橋”為例進(jìn)行分析。

2.1.1? 課程教學(xué)目標(biāo)的預(yù)設(shè)? 教學(xué)的首要環(huán)節(jié)是教學(xué)目標(biāo)的預(yù)設(shè)。

1）知識與技能：掌握使用3D打印筆的方法流程，學(xué)會使用3D打印筆進(jìn)行建模。

2）過程與方法：通過小組合作、動手實(shí)踐建造自己小組的大橋，了解科學(xué)探究的基本過程和方法，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力以及創(chuàng)新能力。

3）情感、態(tài)度、價值觀：通過小組協(xié)作與探究，使學(xué)生感知新型技術(shù)的魅力及在生活中的運(yùn)用，并形成正確的審美觀、價值觀。

2.1.2? 學(xué)習(xí)者特征分析? 選擇小學(xué)五年級學(xué)生為研究對象，該年齡段學(xué)生對新鮮事物有濃厚興趣，動手能力強(qiáng)，敢于實(shí)踐、探索且有一定的動手能力。學(xué)生在此之前學(xué)習(xí)幾何、繪圖、材料成本等各學(xué)科知識，對于學(xué)習(xí)本課程有良好的知識與技能基礎(chǔ)。黃河流經(jīng)寧夏中衛(wèi)，學(xué)生在生活中也都對黃河大橋有一些了解。因此，本課程選擇案例與學(xué)生的現(xiàn)實(shí)生活緊密相關(guān)，與學(xué)生已有的認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)相符合，更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與參與感。學(xué)生已具備一定的自主學(xué)習(xí)與小組協(xié)作學(xué)習(xí)能力，愿意接受在真實(shí)情境中協(xié)作學(xué)習(xí)、探討問題，提出自己的見解。分析這些因素，進(jìn)而為后續(xù)STEAM課程教學(xué)的開展提供依據(jù)。

2.1.3? 選擇教學(xué)內(nèi)容? STEAM教育最核心的特征就是跨學(xué)科性。根據(jù)這一特征，教師可以根據(jù)當(dāng)前所創(chuàng)設(shè)的情境或設(shè)置的項(xiàng)目，借助各種知識圖譜工具，使各學(xué)科知識的關(guān)聯(lián)可視化，方便各科知識均衡覆蓋。以本節(jié)課的知識圖譜為例，如圖1所示。

2.2? STEAM課程教學(xué)的設(shè)計

2.2.1? 課程資源的預(yù)設(shè)? STEAM課程是跨學(xué)科學(xué)習(xí)，一般沒有明確的選擇標(biāo)準(zhǔn)約束，因此，教師在進(jìn)行課程資源預(yù)設(shè)時具有很大的靈活性。但是課程資源的預(yù)設(shè)也應(yīng)當(dāng)考慮以下幾方面因素。

1）學(xué)生認(rèn)知水平。準(zhǔn)確定位學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，選擇符合學(xué)生現(xiàn)有認(rèn)知水平的課程資源，才能保障教學(xué)的有效性。

2）主題相關(guān)性。STEAM教育是基于真實(shí)情境或項(xiàng)目展開的，因此選擇與項(xiàng)目主題高度相關(guān)的課程資源是確保教學(xué)不偏離預(yù)設(shè)、避免節(jié)外生枝的重要手段。

2.2.2? 學(xué)習(xí)支架的設(shè)計? 維果茨基的“最近發(fā)展區(qū)”理論認(rèn)為：學(xué)習(xí)者發(fā)展有現(xiàn)有水平與可能的發(fā)展水平兩種水平，而學(xué)習(xí)支架就是從現(xiàn)有水平到目標(biāo)水平的橋梁，因此，教學(xué)支架的預(yù)設(shè)尤為重要。學(xué)生在解決問題過程中通常會遇到各種問題與困難，比如不能很好地綜合科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)或藝術(shù)等跨學(xué)科知識解決問題。這個時候，教師就要提供相應(yīng)的學(xué)習(xí)支架使學(xué)生掌握、建構(gòu)、內(nèi)化那些能使其從事更高認(rèn)知活動的技能，在提供學(xué)習(xí)支架時要根據(jù)學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”情況而定。典型的支架包括情境型支架、問題性支架、范例型支架及訓(xùn)練型支架等。

2.2.3? 教學(xué)活動的設(shè)計? STEAM課程教學(xué)具有情境性與體驗(yàn)性特點(diǎn)，學(xué)習(xí)活動應(yīng)當(dāng)圍繞情境或項(xiàng)目展開。在課堂教學(xué)中主要的學(xué)習(xí)活動包括教師講解、組建學(xué)習(xí)小組、小組探討交流；課下活動則由學(xué)生按照學(xué)習(xí)目標(biāo)或教師的任務(wù)要求，通過自學(xué)或小組協(xié)作運(yùn)用跨學(xué)科知識完成學(xué)習(xí)任務(wù)，生成相應(yīng)作品。在組建學(xué)習(xí)小組時，教師可考慮采取組內(nèi)異質(zhì)分組、組間同質(zhì)分組的方法，實(shí)現(xiàn)組員間的優(yōu)勢互補(bǔ)。鼓勵組員之間團(tuán)結(jié)協(xié)作與組間良性競爭，從多方面提高學(xué)生的參與感，培養(yǎng)學(xué)生問題解決能力與團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

2.2.4? 教學(xué)評價的設(shè)計? STEAM課程教學(xué)關(guān)注學(xué)生能力的提升，應(yīng)當(dāng)注重評價方式的多元化。從學(xué)科核心素養(yǎng)的角度建立STEAM的教育評價體系，不僅關(guān)注學(xué)習(xí)任務(wù)完成度的總結(jié)性評價，也應(yīng)注意學(xué)生項(xiàng)目完成過程中的過程性評價。可以采用組內(nèi)自評、組間互評以及教師評價等方式進(jìn)行評價，評價的重點(diǎn)集中在學(xué)生的學(xué)習(xí)過程、知識技能的掌握和應(yīng)用、探究性實(shí)踐活動的參與度，以及完成項(xiàng)目過程中所習(xí)得的過程性知識。

3? 案例應(yīng)用

教學(xué)案例“初識3D打印技術(shù)——我為黃河造座橋”，從項(xiàng)目前期、中期及后期等幾個方面進(jìn)行具體介紹。

3.1? 教學(xué)設(shè)計思路與實(shí)施

STEAM課程教學(xué)以小學(xué)五年級信息技術(shù)課程為主線，通過整合多學(xué)科的知識，基于學(xué)生已有認(rèn)知水平為他們提供情境化的學(xué)習(xí)場景。從學(xué)生生活中真實(shí)的問題出發(fā)，教師給予一定的指導(dǎo)與學(xué)習(xí)支架，引導(dǎo)學(xué)生通過查詢網(wǎng)絡(luò)資源以小組協(xié)作的形式完成本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，在解決問題的過程中獲取相關(guān)學(xué)科知識，達(dá)成本節(jié)課教學(xué)目標(biāo)，從而培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，分析、解決問題的能力以及創(chuàng)新精神。

下面以小學(xué)五年級信息技術(shù)課程中的“初識3D打印技術(shù)——我為黃河造座橋”為例，介紹基于STEAM課程教學(xué)理念的信息技術(shù)課程實(shí)施過程。本課程的教學(xué)實(shí)施過程主要包括前期準(zhǔn)備、中期授課和后期評價三個階段。

3.1.1? 前期準(zhǔn)備階段? 課程的前期準(zhǔn)備階段主要包括學(xué)習(xí)者特征分析、依據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容確定案例、確定學(xué)習(xí)小組、確定項(xiàng)目任務(wù)及預(yù)設(shè)課程資源等準(zhǔn)備工作。在這一階段梳理出項(xiàng)目活動中可能涉及的主要學(xué)科知識和能力，繪制出知識地圖。這樣做有助于教師在授課時針對項(xiàng)目進(jìn)行指導(dǎo)，同時提供明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)[4]。

3.1.2? 中期授課階段? 本階段由教師介紹本課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)生需要完成的學(xué)習(xí)材料與任務(wù)、課程的成績或作品的評定方式以及課程學(xué)習(xí)的信息通道等。學(xué)生要根據(jù)任務(wù)需求設(shè)計并開發(fā)相應(yīng)的作品，教師要在這個過程中扮演引導(dǎo)者與輔導(dǎo)者的角色。STEAM課程是基于設(shè)計的學(xué)習(xí)，因此，教師應(yīng)當(dāng)指導(dǎo)學(xué)生將自己的項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計落實(shí)在筆尖上，指導(dǎo)學(xué)生有意識地記錄任務(wù)完成過程中的創(chuàng)意或想法。

“我為黃河造座橋”的實(shí)施過程如下。

第一步：創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)興趣。通過觀看視頻引出課題“我為黃河造座橋”。

第二步：講授新知，設(shè)置任務(wù)。

【任務(wù)一】觀察各式各樣大橋的圖片，并提出問題：這些大橋都是什么形狀的，為什么設(shè)計成這個樣子？

【任務(wù)二】組建學(xué)習(xí)小組，完成學(xué)習(xí)材料，動手設(shè)計大橋，并畫出設(shè)計圖。

【任務(wù)三】根據(jù)工具圖紙使用3D打印筆開始進(jìn)行制作。

第三步：設(shè)置評價量規(guī)。提前設(shè)置評價量規(guī)，使評價標(biāo)準(zhǔn)公開化，幫助學(xué)生清楚“如何做”才能達(dá)到目標(biāo)，也有助于教學(xué)評價的展開。

3.1.3? 后期評價階段? 這一部分的主要任務(wù)是作品演示與評價，教師會要求各小組對自己作品的設(shè)計思路及完成情況進(jìn)行匯報，并總結(jié)成功或失敗的原因。通過組間互評以及教師評價對小組表現(xiàn)作出評價。

3.2? 教學(xué)實(shí)踐與效果

2020年第二學(xué)期在實(shí)習(xí)學(xué)校中衛(wèi)××小學(xué)五年級信息技術(shù)課堂中實(shí)施本研究STEAM課程教學(xué)實(shí)踐，經(jīng)過一個月的教學(xué)實(shí)踐，得出以下結(jié)論。

3.2.1? 激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提高了學(xué)生的參與感? 本節(jié)課基于STEAM教育理念，通過對項(xiàng)目任務(wù)進(jìn)行精心設(shè)計、探究、實(shí)施，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)跨學(xué)科知識的過程中也感受到不同的情境體驗(yàn)，極大地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。項(xiàng)目完成過程中的“小組協(xié)作”“動手制作”“作品展示”“組間互評”等環(huán)節(jié)非常符合小學(xué)生的身心特點(diǎn)，極大提高了他們對信息技術(shù)課堂的參與感。由此可見，本次教學(xué)實(shí)踐激發(fā)了學(xué)生對信息技術(shù)課程的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的自我效能感，有助于增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果[5]。

3.2.2? 培養(yǎng)了學(xué)生的綜合實(shí)踐能力? STEAM課程教學(xué)重在使學(xué)生動手、動腦，參與學(xué)習(xí)過程。本節(jié)課，學(xué)生在小組協(xié)作學(xué)習(xí)中提高了團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，通過自己觀察圖片、學(xué)習(xí)課程材料以及利用網(wǎng)絡(luò)資源自學(xué)，親自動手設(shè)計并用3D打印筆制作出黃河大橋作品，提高了動手實(shí)踐能力，也提高了藝術(shù)審美能力。在作品展示與評價環(huán)節(jié)，通過學(xué)生匯報作品以及開展組間互評，不但訓(xùn)練了學(xué)生口頭表述的能力，也提升了學(xué)生的評價能力。這些都為學(xué)生綜合能力的提升打下堅實(shí)基礎(chǔ)。

3.2.3? 提高了學(xué)生的問題解決能力? 本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計環(huán)節(jié)體現(xiàn)了STEAM教育理念。學(xué)生觀察各種大橋的結(jié)構(gòu)和組成，繪制大橋設(shè)計圖，培養(yǎng)了科學(xué)素養(yǎng)和數(shù)學(xué)素養(yǎng)；利用繪制的設(shè)計圖，使用3D打印筆完成大橋的建模，培養(yǎng)了工程素養(yǎng)和技術(shù)素養(yǎng)；大橋外觀的設(shè)計，培養(yǎng)了藝術(shù)素養(yǎng)。通過設(shè)計項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用跨學(xué)科的知識自己動手解決問題，生成作品，提高了學(xué)生綜合運(yùn)用各學(xué)科知識解決問題的能力。

4? 結(jié)束語

基于STEAM教育理念的小學(xué)信息技術(shù)課堂有利于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、技術(shù)素養(yǎng)、工程素養(yǎng)、藝術(shù)素養(yǎng)和數(shù)學(xué)素養(yǎng)等素養(yǎng)的發(fā)展[6]。STEAM教育理念是以學(xué)生為中心的教育理念，使學(xué)生在動手做中獲取知識，在這個過程中學(xué)生的創(chuàng)意轉(zhuǎn)變?yōu)檎鎸?shí)作品，不僅可以幫助學(xué)生獲取跨學(xué)科知識，也有助于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、語言表達(dá)能力、實(shí)踐能力、評價能力以及問題解決能力。因此，教育工作者應(yīng)有意識地將基于STEAM教育理念的教學(xué)設(shè)計運(yùn)用到各個學(xué)科的實(shí)際教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，增強(qiáng)教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)

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作者：趙澤昆，寧夏大學(xué)教育學(xué)院研究生，研究方向?yàn)樾畔⒓夹g(shù)教育應(yīng)用；高志軍，寧夏大學(xué)，教授，碩士研究生導(dǎo)師，研究方向?yàn)樾畔⒓夹g(shù)教育應(yīng)用（750021）。