STEM教育理念下初中信息技術教學培養學生綜合能力的方法

【摘要】STEM教育更加注重培養學生的綜合能力，因而推進STEM教育有助于學生綜合能力的發展。教師在開展初中信息技術教學時，可以基于自己對初中信息技術學科的特點以及學生學情的掌握情況，融合STEM教育，關注學生綜合能力的培養。

【關鍵詞】STEM教育；綜合能力；初中信息技術

作者簡介：邱秋芳（1992—），女，福建省龍巖市武平縣象洞初級中學。

在新課改背景下，教師不難發現學生的創造能力和動手實踐能力對于學生綜合素質的發展起重要作用。教師開展信息技術教學，需要為學生提供開展自主學習活動的機會，使學生體驗動手實踐的樂趣。教師可以基于初中階段學生的認知特點，融合STEM教育，激發學生的學習興趣，拓寬學生的學習視野，推動學生學以致用。

一、STEM教育的內涵

STEM教育指的是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、數學（Mathematics）四門不同學科相融合。此外，有的研究者提出在STEM的基礎上加上A（Art，藝術），以培養學生的藝術修養和審美能力。由此可見，教師融合STEM教育，需要對多學門科的知識有所把握，同時需要創新教學方式，引導學生聯系不同學科的知識開展學習活動。這對于提高學生的綜合能力有著重要的作用［1］。

深究STEM教育的內涵，能夠發現它將不同學科的思維方式整合，使學生在學習知識的過程中，不僅能夠把握知識本身，而且還能增強邏輯思維能力與知識應用能力，實現靈活運用知識。

STEM教育注重引導學生運用跨學科的思維解決當前出現的各種問題。學生在應用多學科思維解決問題時，能夠逐步避免碎片化地學習知識以及死記硬背知識。如此，學生能夠追本溯源把握相應的知識，而且能夠聯系不同學科的知識解決問題。

教師應注重信息技術與其他學科的融合，將核心理念教學與實踐教學進行整合，提升學生的綜合素養。與此同時，教師在融合STEM教育時，可以利用互動式的小組合作學習，推動學生在學習的過程中互動交流，使學生增強團隊合作意識和團隊合作能力。

二、初中信息技術融合STEM教育的策略

（一）以游戲的形式推進課程

學生在學習信息技術的過程中，往往不能長時間地集中自己的注意力。如此，學生難以感受學習信息技術的樂趣，難以準確把握學習內容，更難以實現深度學習。為了解決這一問題，教師可以基于對STEM教育的把握，嘗試以游戲的形式推進課程，使學生在游戲的氛圍中，集中自己的注意力，并與教師進行良性互動。

以閩教版信息技術八年級上冊“調節平面設計素材色彩”一課為例，此課需要學生應用信息技術，掌握常用的選取工具和填充命令的應用，制作具有夢幻效果、剪影效果的圖像。為了達到這一教學目標，筆者基于對學生學情的把握，融合STEM教育指導學生，使學生能夠夯實基礎，靈活運用此課的知識點。

筆者以游戲的形式推進課程，促使學生在游戲的氛圍中，實現與筆者的良性互動，激發學生學習信息技術的樂趣。筆者給學生布置游戲任務：嘗試制作簡單剪影的藝術效果，并且應用評分系統給自己評分。剪影是一種常見的藝術表現形式，使用Photoshop軟件制作簡單剪影的藝術效果，需要融合藝術學科的知識。

具體來說，學生選擇人物、建筑等對象，創建選區，然后給選區填充顏色。有的學生選擇工具箱中的“油漆桶工具”，有的學生選擇編輯菜單中的“填充”命令，還有的學生選擇用快捷鍵填充顏色。學生在游戲任務的推動下，激發了競爭意識，積極動手嘗試，深度參與課堂。

（二）以視頻的形式推進課程

對于部分學生來說，他們常常會應用死記硬背的學習方式完成對知識點的記憶。在死記硬背的學習過程中，學生不能感受學習的樂趣，也不能高效記憶知識。針對這一問題，教師可以嘗試應用信息技術播放教學視頻，讓知識“活起來”，激發學生學習的興趣，推動學生由被動式學習轉變為主動式學習，提高學生的學習效率［2］。

以閩教版信息技術八年級下冊“廣泛應用的物聯網”為例，對于大部分學生來說，物聯網是一個全新的領域，而物聯網包含科學、技術、工程、數學、藝術等多個學科的知識，符合STEM教育培養學生綜合能力的目標。因此，筆者搜集有關物聯網的視頻資料在課堂上給學生播放，以豐富課堂的教學內容，激發學生的學習興趣。

首先，學生通過觀看“物聯網與生活”的視頻，明確了物聯網就是物物相連的互聯網，即把所有物品通過信息傳感設備與互聯網鏈接起來，進行信息交換，以實現智能化識別和管理。學生還認識了物聯網在智能交通、智能建筑、農業生產等方面的廣泛應用。

其次，學生通過觀看“主板連接擴展板”“物聯網連接擴展板”“設置參數”“測試數據”等視頻，了解了搭建物聯網溫度報警器的過程、物聯網模塊端口及其對應功能等知識。

再次，筆者組織學生動手搭建物聯網溫度報警器，讓學生能夠聯系科學、技術、工程等學科動手實踐，感受學習信息技術的樂趣。學生在動手實踐的過程中，使用“Mind+”軟件設置WiFi參數和物聯網平臺參數，體驗了創造的樂趣。

最后，筆者鼓勵學生根據自己的學習體會和自己的生活經驗，分享自己關于物聯網的想法。這樣，營造了良好的課堂討論氛圍，鍛煉了學生的口語表達能力和思維能力。在學生分享完自己的想法后，筆者對學生的想法進行評價，充分地肯定學生。

（三）以問題情境推進課程

部分學生在學習的時候不能集中注意力，也不能充分把握課堂時間，這不利于提高課堂的效率和質量。為了解決這一問題，教師可以創設問題情境，將信息技術理論知識轉化成問題的形式，引導學生深入地分析問題、解決問題，并且與學生一起在問題情境下進行良性的互動交流，從而培養學生分析問題和解決問題的能力［3］。

以閩教版信息技術七年級下冊“循環結構”為例，此課包含數學計算等跨學科知識，符合STEM教育培養學生綜合能力的目標。計算思維是信息技術學科的核心素養之一，具體是指學生運用計算機科學領域的思想方法，在形成問題解決方案的過程中產生的一系列思維活動。學生如果具備計算思維，就能夠運用計算思維識別與分析問題，也能夠抽象、建模及設計系統性解決方案。

首先，筆者提問學生：“循環結構的含義是什么？”鼓勵學生閱讀教材，尋找有關循環結構含義的內容。學生總結道：“循環結構指在程序中需要反復執行某個功能而設置的一種程序結構，是程序設計的三種基本結構之一?！惫P者補充道：“在解決問題的過程中，經常需要用順序結構進行程序設計，但對于需要反復執行某個功能的情況，則可以使用循環結構優化程序。即循環結構能解決重復計算和重復操作的問題?！庇纱耍P者引出此課的重點內容—for循環。

其次，筆者出示順序結構與循環結構的程序代碼對比圖片，并向學生指出重復執行的內容。筆者提問學生：“for語句語法格式是什么？”鼓勵學生小組合作，尋找答案。學生歸納的for語句語法格式如圖1所示。

筆者繼續提問學生：“表達式1、表達式2、表達式3分別指什么？”學生回答：“表達式1為循環變量的初值；表達式2為循環變量的終值；表達式3為自增或自減操作?！惫P者補充道：“當循環控制變量的值在初值和終值所限定的范圍內時，執行循環，否則退出循環。初值、終值和步長均為數值，步長為1時，可省略；初值＜終值，步長為正數，循環變量＞終值時，停止循環；初值＞終值，步長為負數，循環變量＜終值時停止循環；步長不能為0，否則將陷入死循環?！?/p>

最后，筆者提問學生：“生活或學習中有哪些循環結構的例子？”鼓勵學生小組合作，聯系生活和學習等方面思考問題。有的學生回答：“掃地機器人打掃房間的軌跡是反復往返的，是運用循環結構的例子。”有的學生回答：“針對《張丘建算經》一書中提出的‘百錢買百雞問題，可以運用循環結構重復執行枚舉法，從而解決問題。”

在教學過程中，教師循序漸進地提出問題，以問題情境引導學生深入思考并理解有關知識，激發了學生的創新思維，實現了良性的生生、師生課堂互動，推進了課程的建設。此外，教師基于STEM教育理念，利用數學學科的相關知識，發展了學生的綜合性思維能力，讓學生體驗到了跨學科研究和創造的樂趣，這對提高信息技術的教學質量有著重要的作用。

（四）開展信息技術活動

為了進一步地激發學生學習信息技術的熱情，促進學生核心素養的發展，教師可以基于STEM教育理念，在教學過程中開展信息技術活動，營造良好的信息技術教學氛圍，滿足學生多樣化的學習需求［4］。

學生在豐富多彩的活動中，能夠激發用信息技術知識解決問題的欲望，主動尋求恰當的方式或工具，自主或者合作學習，創造性地解決問題。與此同時，學生能夠在活動中發現自己在信息技術學習中存在的問題，有針對性地進行反思和改進。

應注意的是，教師在開展信息技術活動的過程中，應充分了解學生的學習需要，為學生提供合作、交流、互助的空間，因材施教指導學生，保證學生能夠學習到新的知識，并較好地運用算法、語句解決問題。

以閩教版信息技術七年級下冊“分支結構”為例，此課的學習目標有以下五點。第一，了解關系運算符及其用法。第二，了解邏輯運算符及其用法。第三，利用邏輯運算符完成復雜的邏輯判斷。第四，了解if語句的格式和執行流程。第五，掌握編寫簡單的分支結構程序的方法。關系運算符、邏輯運算符與數學學科的關系密切，學生需要利用數學學科的相關知識解決問題，這符合STEM教育培養學生綜合能力的目標。

首先，筆者開展搶答活動，搶答成功的學生需要將答案寫上黑板。筆者提問學生：“算數運算有哪些運算符？”此問題比較簡單，學生積極搶答，并寫上“＋、－、×、÷”。筆者接著提問：“比較運算有哪些運算符？”學生搶答并寫上“＞、＜、＝”。此時，部分學生有不同意見，認為應補充“＞＝、＜＝、?。健薄９P者鼓勵學生繼續思考：“邏輯運算有哪些運算符？”此題難度較大，學生思考的時間較長，但最終寫出了“&&、||、！”。通過搶答活動，學生認識并理解了運算符的用法。

其次，筆者開展探究活動，引導學生利用學習平板的“if語句格式”文件，補充完整if語句，比一比誰最快。學生通過探究活動了解了if語句的格式和執行流程，體會了算法的特征，認識了算法的重要性。

最后，筆者開展小組合作活動，引導學生設計一個共享單車計價程序，要求程序能夠通過用車路程計算對應的費用。學生小組合作，根據程序設計的基本流程，同時結合數學學科的知識，一起分析問題、設計算法、編寫程序、運算調試，最終完成了小組合作任務。學生在小組合作活動解決問題的過程中，有效地提升了思維，拓寬了視野，獲得了新的啟發。

結語

總而言之，教師基于STEM教育理念實施初中信息技術教學，實現跨學科資源、思想、方法的有效融合，有利于學生理解知識、掌握技能、發展能力，對學生綜合能力的培養有著十分重要的意義。

【參考文獻】

［1］孫傳玲.基于核心素養的初中信息技術教學策略探索［J］.基礎教育論壇，2021（33）：62.

［2］鞠晨陽.STEM理念下的初中信息技術課程教學策略研究［J］.考試周刊，2021（8）：114-115.

［3］耿佃征.STEM教育理念下的初中信息技術教學實踐分析［J］.中國多媒體與網絡教學學報（下旬刊），2020（1）：36-37.

［4］彭啟波.STEM教育理念下的初中信息技術教學實踐分析［J］.科學咨詢（教育科研），2019（10）：102.