在小學信息技術教學中應用STEM教育模式的方法
——以機器人教學為例

■福建省漳州市教師進修學校 陳曉芳

隨著全球化經濟發展速度的加快，為了能更好地培養出創新型人才，需要利用STEM教育方法對當前小學階段的教學方法和教學內容進行創新和改造，使其能起到提升學生學習興趣和培養學生的創新能力的作用。在小學信息技術教學的過程中，教師可以利用STEM教育方法來對當前的教學內容進行改革，并且使其實現學科交叉融合，在提升學生學習興趣的基礎上鍛煉學生技能。

一、STEM教育的優勢所在

（一）STEM教育的內涵

STEM教育理念是一種經過時間檢驗且科學的知識構建方法，這種教學方法能通過教學的過程來把科學、技術、工程和四種學科融合在一起，是一種多元視角下的獨特教學方式。這種跨學科的教學方法能通過改變當前教學方式和教學內容的做法進一步提升學生的創新能力，使學生能利用跨學科的方法解決本學科中存在的問題，讓學生可以在學習的同時提升自己的創新能力。同時這種教育方法也能實現把原本較為孤立的四種學科有機地結合起來，為學生創造出一種新型的看待世界的方式。為了能更好地促進STEM教育方法長遠發展，應該采取一種整體的眼光看待。綜上所述，在對STEM教育的內涵進行定義的時候，應該將其定位為一種運用跨學科的知識解決真實問題的教學方法。

（二）STEM教育的理論依據

STEM教育具有情境真實性，能為學生提供全新的教學環境和學習體驗，并且由于STEM教育方法有著重視學生實際動手實踐的特點，所以能讓學生在協作的過程中完成合作和探索，共同構建知識。教師應該在教學的過程中發揮跨知識體系的教學作用，讓學生能真正對其他學科的知識觸類旁通，增強學生的綜合性學習能力。而為了能更進一步讓STEM教育理念貼近學生的日常生活，教師在構建相關教學情境的時候也要盡量構建出貼合生活實際的情境，讓學生可以在生活化的情境下進行學習和創造。除此之外，STEM教育理念還應用了構建主義的學習理論。這種學習理論是一種出現在發展和認知中的心理學觀點，認為世界是不能夠被直接認知的，而是由頭腦強加給它的構造進行認知。這種認知辦法代表著一種認知論的觀點，是STEM教育的重要理論依據之一。而由于知識的構建離不開活動，在活動中人們可以體驗到更加真實的知識，并且由于構建活動的不同，體驗也有所區別。

（三）STEM教育的主旨觀點

STEM教育教育強調著多學科的融合教育，其核心理念是基于問題和項目的設計實現跨學科的整合練習。這種教學方法不僅是把不同學科的教學內容進行整理和組合，而且按照不同學科的教學邏輯將知識以項目和問題的邏輯進行重組，確保在STEM教育理念下設計出的問題能夠實現對所涉及學科的知識內容全方面覆蓋，可以說，STEM教育理念著重強調的是教學問題和項目過程的設計。教師在應用STEM教育理念開展教育教學的工作時，應該將不同學科的核心內容進行深度整合，形成具有特定目標的知識體系，從而培養學生掌握具體的知識，提高學生解決具體問題的能力。同時，在開展以STEM教育方法為核心的綜合教學時，也應該發揮出過程性學習的重要作用。

二、在小學信息技術教學中應用STEM教育模式的方法

（一）結合學科教學特點

通過對相關文獻的總結和整理，應用STEM教育模式可以結合學科教學特點。可以發現小學信息技術課程中通常具有以下特點：第一個特點是趣味性，由于小學生往往好奇心較強，容易被新穎的事物所吸引，所以為了提高小學信息技術的教學效果，可以利用STEM教育的方法將不同學科的知識和信息技術教學的知識進行融合，以此培養學生對信息技術學科的興趣。第二個特點是基礎性。隨著信息化時代的不斷發展，信息相關的知識內容逐漸成了時代影響下的基礎性學科。第三個特點是應用性。對小學階段的信息技術教學內容進行分析，可以看出小學信息課程中的內容更加強調學生解決實際問題的能力，要求學生能正確應用所學知識解決實際問題。第四個特點是整合性，這和STEM教育的特點相符，要求學生在學習的過程中應用信息技術解決實際問題。

（二）生成學科整合

和傳統教學理念的想法相比，STEM教育的教學理念有明顯的差別，由于其較為重視學科和學科之間的相互聯系，所以在進行教學的過程中可以涉及一些學生從未接觸到的學科，生成學科整合。例如，在進行信息化教學過程中的機器人教學時，可以適當增加一些學生沒有接觸過的學科，并且引導學生在跨學科的學習中更好地發現問題、探究問題和解決問題。為了能讓學生在參與機器人設計和制作的過程中更進一步地發揮出STEM教學的優勢，應該讓教師借助該教學理念積極創新和融合信息技術學科的教學內容，讓學生能綜合應用不同的學科知識，讓學生能在局限的課程中獲得更好的發展。

（三）設計開放課程

興趣是成功的保障，是引導學生提升學習能力的重要保障。在小學信息技術教學的過程中，為了能更好地把STEM教育理念滲透到教學的過程中，應該在開展授課內容的前期設計出開放的課程，充分調動學生的學習興趣。教師可以采取創設學習情境的方式引導學生參與到機器人設計的學習中。在上課之前，教師可以先為學生播放一段機器人跳舞的視頻，從而吸引學生的注意力，激發學生學習機器人相關知識的積極性，讓學生能自發地參與到機器人設計和機器人搭建方面的學習中。這種做法也有著一定的開放性，能以調動學生直觀感知的方法讓學生獲得真切的體驗，讓學生萌發對機器人的興趣，從而更好地投入學習中。

（四）施行任務驅動

學習任務可以起到驅動學生主動探索和主動學習的作用。為了能更進一步地提高學生學習動力和學習積極性，教師要在發揮以興趣為導向的教學方法之外，采取任務驅動的方式讓學生更加積極和主動地參與學習，從而在學習的過程中能積極利用所學知識解決問題，并且在解決問題的過程中鍛煉信息技術。例如，在學習“機器人的搭建”一課時。教師可以先在情境創設的過程中引入機器人相關知識，并且引導學生動手實踐。制作機器人的教學任務作為教學中的一項環節介紹給學生，讓學生能在學習期間以此為驅動對教學內容開展積極主動的探索，從而自發性地學習機器人相關知識。教師可以采取問問題的方法來引導學生探索與機器人核心相關的知識，并且讓學生以閱讀的方式來了解機器人的模塊和功能。

（五）推動探究學習

實踐性和設計性是STEM教育最基礎的特征。設計是創作的基礎和前提，為了能讓學生在學習機器人時更好地應用STEM教育的教學理念，提高學生的綜合能力和綜合素質，教師應引導學生開展跨界思維訓練，讓學生能在進行設計的時候以探究學習的方法接觸其他學科的知識內容，如科學思維、工程思維、技術思維和數學思維等。工程設計學科的內容是小學階段信息科技學科滲透STEM教育的重要部分，也是將信息技術知識與能力應用的集中表現。學生能通過探究學習的方法在信息技術學科學習的過程中開展跨界思維，把工程設計相關的知識遷移到信息技術的學科中，形成合理的創造方案，以此提升創造性思維。

要注意學生在長時間理論知識學習后，會產生疲憊和枯燥的感覺，為了避免學生出現這類負面心理和情緒，教師要在教學過程中注重培養學生在生活中應用所學知識的能力，使學生可以在實際生活以及實踐活動中對所學的理論知識進行印證，以此加深學生對理論知識的理解和記憶，進而對學生所學信息技術知識的實際應用能力進行提高，并減輕學生的學習疲勞感。此外，教師還可以通過實踐活動的方式緩解學生在學習過程中出現的疲憊感，進而對學生的精神進行刺激，使學生可以更加深刻地了解到信息技術在實際生活中起到的重要作用，激發學生自主學習信息技術知識的積極性，通過這種方式使學生學習信息技術知識的效率得到提高。例如，教師可以在“機器人的搭建”這一課程教學中，讓學生在課前對生活中應用的機器人進行資料的收集，在課堂上講述其收集的機器人資料，以此讓學生了解到機器人在學生的日常生活中發揮的重要作用，激發學生了解機器人搭建知識的熱情，并且由于學生在日常生活中沒有對應用機器人進行了解，對未知的事物產生了極大的興趣，從而使學生在課堂上的注意力得到了集中，進而提高了學生對機器人相關知識以及機器人搭建技巧的掌握程度。除此之外，小學生正處于精力充沛且對各種新事物充滿好奇心的階段，教師可以充分利用小學生的這一特點，在學生進行信息技術知識學習時，通過組織趣味性活動的方式激發學生的學習積極性。例如，教師可以將學生分成小組的形式，讓優秀學生幫助信息技術基礎較差的學生，并組織開展學生小組間的競賽，使學生在競賽中形成競爭意識，利用學生的競爭心理，提高學生的學習效率以及信息技術知識的掌握能力。

（六）實現學以致用

學以致用是信息技術教學在開展的過程中要達到的一個最終效果，也是教師在開展信息技術教學的過程中的一個努力方向。所以為了能更好地發揮出STEM教育理念的引導作用，教師應在開展教學活動的時候設置綜合的實踐活動，讓知識學習能向應用化的方向發展，并且最終實現學以致用。例如，教師在教學“機器人的搭建”一課的過程中，除了為學生演示機器人的簡單搭建方法外，更重要的是要引導學生自行搭建出機器人，實現學以致用。在開展活動的前夕，教師應該以分組的方式為學生安排不同的分工，讓學生能在學習的過程實踐不同的學科內容，并形成探索的精神和合作的意識，讓學生能在學習的過程中真正實現學以致用。

（七）反思思維設計

信息技術的課程設計其根本任務是激發學生思維，讓學生能在信息技術課程中創造出具有獨特性的作品，所以具有創新性精神的機器人設計課程也要貫徹這一教學理念，以反思思維設計進一步提升機器人設計一課的教學效果。教師在引導學生完成機器人設計和制造的時候，要在制造和設計完成后及時對學生的設計結果進行點評，并引導學生反思在設計的整個過程中的有待改進的地方。如此學生能充分提高個人的主觀能動性，更進一步地專注于機器人設計和制造，提升學生的機器人設計技巧。同時教師在利用反思思維對學生進行教學的過程中也應該貫徹STEM教育的教學理念，讓學生能利用信息技術的相關內容反思實際存在的問題。

（八）推動合作性學習

“實踐出真知”，成果產出是STEM教育的重要特征，實踐是整個教育的過程中極為重要的環節。由于STEM教育教學理念中綜合性地應用了較多學科的內容，所以學生能在學習的過程中通過動手和動腦，創造性地把科學、技術等學科的知識都融入作品中，使作品在具有獨創性的同時也具有包容性。這個環節還能起到培養學生工程創造能力和技術應用能力的作用。而要想更好地實現實踐，就離不開合作性學習。教師應該在開展以STEM教育為引導的機器人制作教學時，通過開展互助合作的方式進一步開展教學合作作業，讓學生在進行操作的時候主動進行合作協力，不僅鍛煉個人的動手操作能力，也提升學生的團結互助精神和合作能力。

（九）做好教學評價

創新是技術進步的動力，而創新本身也離不開評價。為了能打破傳統精神的束縛，真正讓學生通過創新向新的方向前進，就要采取教學評價的方法對學生的創新成果進行評價，以此讓學生能夠更進一步地提升個人的創新能力，并且改進創新技術。教師應該在進行基于STEM教育理念的信息教學過程中設置教學測評改進環節，通過對學生所制造出的作品的測試和評價，為學生提供交流和思維碰撞的機會。例如，在學生按照教師的要求搭建好機器人后，教師就可以組織學生把搭建好的機器人進行展示，并且教師要根據不同組的完成效果對學生的機器人搭建效果進行合理評價，以此激發出學生改進機器人的興趣，讓學生更進一步地學習相關學科知識，激發學生的創造積極性。

三、結語

綜上所述，在小學信息技術教學的整個階段中，教師可以充分利用STEM教學的理念對當前的教學內容和教學方法進行改革，以此推動學生發展，實現教學理念和教學方法的整體變革，讓小學信息技術教學的價值以最大化的方式表現出來。所以教師在開展以機器人教學為例的小學信息技術教學過程中，要發揮出STEM教育的作用，讓學生能在授課期間掌握更多的知識。