STEAM教育理念下的信息技術教學設計及實踐研究

李學梅

(重慶市江北中學校,重慶,400714)

一、引言

STEAM教育是集合科學(science)、技術(technology)、工程(engineering)、藝術(arts)、數學(mathematics)多領域融合的綜合教育,強調學習方式和內容上的多元融合,提倡真實情境中的實踐探索,注重學生在動手實踐中主動尋求答案。STEAM教育理念旨在培養創造性人才,不僅是提升綜合國力的可行之策,也是培養新時代具有全球競爭力人才的教學方式。[1]信息技術教育作為初中學科體系的重要組成部分,承擔著培養學生計算機科學基礎知識和應用能力的任務。但傳統的教學模式常以技術技能的傳授為中心,忽略了創造力、批判性思維及跨學科融合的重要性。因此,本研究基于當前初中信息技術教學存在的實際問題,探究STEAM教育理念在此領域的應用價值及實踐路徑,旨在推動初中信息技術教育的質量轉型與教學模式的創新,提高初中信息技術教學效果。

二、存在的問題

(一)課程內容與學生實際需求脫節

現階段,在初中信息技術教學中,課程內容通常未能與學生日常生活和未來學習的實際需求相匹配,出現課程內容與學生實際需求脫節的問題,影響學生對信息技術知識的吸收和應用能力的發展。一方面,教材內容仍較為重視傳統的計算機操作技能,如Word文檔編輯、PowerPoint演示制作等,忽視了如移動應用開發、云計算服務等新興技術的介紹和應用。學生在課堂上的學習內容與其在日常生活中頻繁接觸的社交媒體、游戲設計、智能設備等信息技術環境存在脫節。另一方面,課程內容未能緊跟技術發展的步伐,缺乏對學生編程思維的培養以及對算法、數據庫等基礎知識的適度講授,導致學生在面對信息時代復雜問題時,缺少解決問題的工具和方法。[2]例如,教育環境中對Python、JavaScript等現代編程語言的教學內容較少,學生在課后無法通過編程解決實際問題或開發個人項目,影響了其對新興技術的掌握和應用能力的提升。這種脫節不僅減弱了學生學習信息技術的興趣,也影響了其對信息技術趨勢的敏感性和未來發展的適應性。

(二)教學方法單一

目前,初中信息技術教學方法普遍呈現出單一化趨勢,主要體現在教師習慣于直接講授和演示操作,忽視了諸如項目導向學習、合作學習和探究式學習等多樣化教學方法的運用。例如,在進行Excel教學時,學生通常只跟隨教師的指導,逐步完成操作,學習插入行和列、調整行高和列寬、插入新的工作表、數據排序等表格編輯技能。但這種引導式教學模式很難激發學生的探究精神和解決實際問題的能力。并且,教師在實際教學時,也較少采用情境模擬、角色扮演等互動性教學策略增強學習的實踐性和趣味性。[3]尤其在網絡基礎知識的教學中,教師多采用靜態的幻燈片進行案例分析,未能在課堂教學中搭建網絡實驗環境,缺少讓學生通過網絡構建和故障排除練習理解網絡原理的機會。

(三)跨學科整合不足

信息技術作為一門綜合性較高的學科,其教學應與數學、科學、藝術等學科緊密聯系。然而,目前初中信息技術教學中跨學科整合程度不高,教學內容往往孤立存在,與其他學科的連接不夠緊密,缺乏系統性的跨學科項目設計。例如,教師在教授利用Excel處理數據和創建圖表時,很少將數學課程中的統計知識和圖表分析技能結合起來,導致學生在處理數據時,僅加深了對公式操作的印象,缺少對數據分析重要性的理解。[4]此外,教師在開展編程教學時,通常局限于基本的編程語法和邏輯思維訓練,忽略了將編程與物理學的力學原理、生物學的分類系統或地理學的數據可視化等內容結合起來的跨學科教學,導致學生無法將編程思維應用于實際問題的解決。由此可見,這種教學情況限制了學生將信息技術知識應用于解決跨學科問題的能力,未能充分發揮信息技術作為學習工具的作用,降低了信息技術教學的時效性和生活相關性。

三、STEAM教育理念的教學價值

(一)有助于培養學生的實踐能力

STEAM教育理念的核心在于跨學科整合,對初中信息技術課程來說,不僅有助于構建知識網絡,還提高了學生在實際情境中的應用能力。在此框架下,信息技術不再是孤立的學科,而是可以與數學的邏輯性、科學的探索性、工程的應用性、藝術的創造性及數學的精確性相結合的知識。[5]例如,在編程教學中,學生不僅可以學習代碼的編寫,而且可以通過設計機器人動作或游戲,將編程技能與物理、數學知識結合起來解決實際問題。因此,將STEAM教育理念應用于初中信息技術教學,不僅能有效提高學生的批判性思維和解決問題的能力,還可以為學生的全面發展奠定堅實的基礎。

(二)有利于改善信息技術課堂教學方法和學習路徑

STEAM教育理念倡導探究式學習和項目式學習,可為信息技術教學提供新的教學方法。在該模式下,教師授課將側重于激發學生的主動性與創造性,進而打破了傳統以講授為中心的教學模式。課堂上,信息技術教師可以設計以問題為中心的學習項目,引導學生主動探索,合作解決問題,從而實現知識與技能的深度融合。例如,教師在教授編程語言時,可引入和數學與幾何相結合的圖形編程項目,讓學生在實踐操作中理解編程邏輯與數學理論的關系。此教學方法不僅增強了學習者的理解和應用能力,也提高了學生對信息技術的深入認知和興趣培養。同時,STEAM教育理念強調學習路徑的多樣性和個性化,鼓勵教師根據學生的需求和興趣提供差異化的學習資源和指導。在信息技術課程中,教師可運用多媒體教學資源,結合在線學習平臺,為學生提供豐富的學習材料和交流空間,支持學生在編程、網絡安全、硬件組裝等領域的自由探索,培養學生靈活適應未來學習和工作挑戰的信息技能。

(三)可推動信息技術教師德育任務的順利開展

信息技術教師不僅要培養學生的信息倫理意識,還要促進其社會責任感的形成。STEAM教育理念強調的團隊合作和社會參與為德育提供了豐富的實踐機會,可推動教師德育任務的順利開展。例如,在跨學科項目中,學生需要與團隊溝通協作,能夠培養學生的責任感、尊重感和公民意識。同時,在解決與真實生活緊密相關的技術問題時,如探討個人信息保護或網絡欺凌問題,教師可引導學生理解技術的社會影響,在信息技術教學中實現德育目標。STEAM教育理念下的信息技術教學不僅有助于學生形成正確的網絡道德觀念和培養安全意識,還可以為學生日后成為負責任的數字公民奠定良好基礎。

四、教學設計及實踐

(一)完善課堂導入環節

在STEAM教育理念支持下,完善課堂導入環節的措施應聚焦于激發學生的學習興趣和自主探究意愿。首先,教師應以信息技術學科的核心概念和基礎知識為出發點,設計與真實情境相聯結的問題情境。例如,如何利用編程知識解決校園垃圾分類。此問題為日益重要的環保議題,能夠引導學生思考編程在現實世界中的應用場景。其次,教師應在課堂導入環節充分利用多媒體和信息技術資源,通過視頻、圖表和互動軟件等,展示與課題相關的新聞報道、科技動態或行業案例,既豐富信息技術教學的內容,又拓寬學生的視野,從而提升其學習動力。最后,教師需要依據具體的教學目標,設計創新性的課堂導入活動。教師可通過模擬實際操作流程,讓學生在動手實踐中體會信息技術的應用價值。例如,在講解數據庫的基本概念時,教師可以讓學生模擬創建一個虛擬的學生信息管理系統,直觀地理解數據組織和管理的重要性,明確學生信息管理系統為學校管理帶來的工作價值。此外,教師也可將不同課堂導入方法結合起來綜合運用,提高信息技術教學的課堂導入效果。

以“網絡地圖的使用”一課為例,導入環節的設計旨在讓學生意識到網絡地圖工具在現實生活中的廣泛應用和重要性。首先,教師可以通過展示一段有關網絡地圖在不同行業中應用的視頻來開始課堂教學,例如,如何在城市規劃中使用網絡地圖分析人口分布,在環境科學中用于追蹤動物遷徙路徑。這種直觀的展示可以迅速吸引學生的注意力,并為接下來的學習活動設定真實的情境。其次,教師可以引出與學生日常生活密切相關的問題,“如果你是一個旅行博主,你將如何使用網絡地圖規劃并記錄你的旅行路線?”此問題不僅能夠吸引學生的興趣,還能夠激發其對學習網絡地圖功能的好奇心。最后,教師可以展示一些網絡地圖工具的基礎功能,如標記位置、規劃路線等,舉例說明這些功能如何幫助人們解決實際問題。例如,演示如何使用網絡地圖查找最近的醫院或是如何規劃一條最省油的駕車路線。通過這些實例,學生能夠直觀地理解網絡地圖工具的實際應用,并在情境中深刻了解到“如何正確使用網絡地圖”這一技術知識。

(二)組織合作式學習項目

在STEAM教育理念支撐下,初中信息技術教學應培養學生綜合運用知識解決問題的能力,強化實踐操作與團隊協作的重要性。組織合作式學習項目不僅能夠提升學生的技術應用能力,還能培養其溝通協調和集體合作意識。在具體實施中,教師的教學設計應遵循以下邏輯結構。

第一,設定項目目標。以STEAM教育理念的跨學科特點為出發點,確定項目學習的核心目標,確保這些目標涵蓋科技、工程、藝術、數學等多個領域的知識與技能。第二,安排學習活動。教師設計以信息技術為核心的學習活動,使學生能夠在完成具體項目的同時,掌握關鍵的信息技術知識。第三,構建協作機制。明確團隊角色,設置合作規則,確保每名學生在團隊中都能發揮作用,促進學生之間的互助學習。第四,確立評價標準。建立以過程評價為主的評價體系,教師鼓勵學生在合作學習過程中不斷反思與優化,形成積極的學習態度和持續的進步動力。

以Word教學為例。首先,教學活動以制作“社區文化介紹手冊”為項目目標,不僅包含Word文檔的基礎操作技能,還融入了圖形設計、社區文化調研等多學科內容。學生可以在學會Word的高級功能的同時,如樣式設定、目錄生成、插圖與圖表應用等,提高對本地社區文化的了解和介紹的能力。其次,劃分階段性學習任務。第一階段,學生學習Word基本操作,如文字輸入、字體與段落格式設置。第二階段,掌握圖文混排、表格制作及樣式設計等進階技能。第三階段,進行小組合作,分配角色如資料收集員、編輯、設計師等,共同協作,完成手冊制作。每個階段均通過示例和練習加深理解。同時在小組合作中,學生需共同討論手冊的內容規劃、版面設計和工作分配。教師可以從旁輔導,確保每名學生都能明確自己的職責,并提供必要的技術支持。通過定期的進度匯報和小組討論,加強學生間的交流與合作,鼓勵學生共同解決遇到的技術難題。最后,在評價過程中,除了對最終作品的質量進行評估,教師還應關注學生在項目中的參與度、合作態度、問題解決過程等,鼓勵學生在合作中自我提升。以上例子充分展現STEAM教育理念在初中信息技術教學中的應用價值。

(三)加強跨學科知識教學

在STEAM教育理念指導下,初中信息技術教學設計與實踐強調跨學科知識教學的重要性。在此教學模式中,信息技術不再是孤立的學科,而是聯結數學、科學、工程、藝術和數學的橋梁。教學設計更應將信息技術的學習內容與其他學科的知識和技能結合起來,促進學生在多元化知識領域的綜合能力的提升。同時,跨學科知識教學強調了學科間知識的相互滲透和應用。在教學實踐中,教師應設計能夠引導學生發現不同學科間聯系的活動,促使學生在掌握信息技術技能的同時,理解并運用其他學科的知識解決實際問題。[6]第一,在項目設計中,教師需設計包含多個學科元素的項目,讓學生在解決問題的過程中應用多學科知識。第二,在課程聯動中,信息技術教師需與其他學科教師合作,共同設計教學活動,使學生在學習信息技術時能夠有底氣地應用其他學科的內容。第三,在實踐活動中,教師應積極組織實踐活動,如實地考察、實驗操作等,讓學生在實踐中體驗跨學科知識的應用。第四,在評價時,教師不僅要關注學生信息技術技能的掌握,還需關注學生將信息技術與其他學科知識結合解決問題的能力。

例如,在STEAM教育理念支持下,“編程基礎知識”的教學不僅是教授編程語言的語法,還要引導學生認識到編程在數據分析、科學實驗、工程設計、藝術創作等多個領域中的應用價值。因此,教師在教學中,可設計“編程與植物生長環境監測”項目。在此項目中,學生需要利用編程知識和傳感器收集數據,如溫度、濕度、光照等,并通過分析這些數據理解植物生長的最佳環境條件。在該項目中,學生需要運用編程知識構建系統,同時整合生物學中植物生理學的知識、物理學中的光合作用原理,以及數學中的數據分析技巧。在實際教學時,信息技術教師與生物學、物理、數學等科目的教師協作,制訂跨學科的教學計劃。例如,生物教師講解植物生長的條件,物理教師解釋光照和能量轉換的關系,數學教師指導如何處理數據和制作圖表。通過這種聯動,學生在學習編程的同時,能夠進一步意識到不同學科間的相互聯系,探究如何用編程實現跨學科的應用。教師組織學生參與實際的溫室植物種植活動,引導其使用傳感器收集數據。實踐中,學生將親自安裝傳感器,編寫程序讀取數據,并基于收集到的數據調整溫室環境,使其切身體驗科學實驗和數學在現實世界中的應用。教師在評價學生的學習成果時,不僅要考量編程技能的掌握程度,還要綜合考查學生將信息技術與生物學、物理和數學知識結合優化溫室環境的能力。評價標準包括編程的準確性、系統設計的創造性、跨學科知識的應用程度及團隊合作與問題解決的能力。跨學科學習模式不僅讓學生學習到編程基礎,還能深入了解編程與其他學科的關聯,實現了STEAM教育中跨學科綜合應用的教學目標。

五、結語

在STEAM理念支持下,信息技術教師通過精心設計的教學活動和實踐案例,可有效地提高學生對信息技術的興趣,提高其應用信息技術解決跨學科問題的能力。教師通過完善課堂導入環節、組織合作式學習項目、加強跨學科知識教學策略的實施,幫助學生構建信息技術知識與其他學科知識之間的聯系,能夠促進學生綜合能力的發展,能夠促進學生全面素質培養的高效開展。