STEAM教育理念下的小學創意編程教學

康榕生

學校教育要將學生的創造力、交流合作能力、批判性思維的培養放在重要位置。但是當前我國的小學課程教學仍然是以分學科教學為主，這對學生的全面發展產生了不利影響，會影響學生創新能力的形成與發展。STEAM是面向多學科綜合教學的一種教育思想，是對我國傳統教育模式的根本性顛覆，更是培養創新人才的重要方式之一。以下就STEAM教育理念在小學創意編程教學中的應用展開探討。

一、STEAM教育理念的概念及研究現狀

（一）概念

STEAM來源于STEM理念，在STEM中增加了Arts后成為STEAM。STEAM教育包含五個學科的內容，分別是科學、技術、工程、藝術、數學。在STEAM教育中各部分內容之間的聯系表現為：在解決實際問題的時候，以工程為中心，以數學和科學為基礎，藝術作為一種驅動力，貫穿于整個STEAM教學過程，而在這一過程之中，也能夠實現技術支持的創意設計方案。基于STEAM教育理念的主要學習模式有項目式學習模式、基于設計的學習模式、“5E學習環”探究式學習模式、混合式學習模式等。

（二）研究現狀

STEAM教育理念的相關研究是在外國先行產生的，外國在該方面的研究起步較早，所以至今已有很多優秀的研究成果以及較高的研究水準。例如，美國斯坦福大學教育學院的Kim教授開發了一門以設計為核心的綜合課程。在教學過程中，教師要讓學生獨立完成設計、研究、實驗等，并自主評價報告中的科學現象。我國的相關研究仍然較少，但是在信息技術與新課改的推動下，有關STEAM教育理念的研究實現了快速發展。比如，學者葉兆寧設計的炫酷小車制作課程旨在讓學生設計出一款既能載重又能驅動的小車模型，探究科學知識；學者陳如平主編的《美國STEM課例設計》（小學版）收錄了美國小學階段的多個典型的教學案例，借用案例將設計思考和科研結合起來，并鼓勵學生通過團隊協作的方式完成任務。

二、STEAM教育理念下的課程設計——以Scr-atch編程課程為例

基于STEAM教育理念進行課程設計，以Scratch編程課程為例，進行創意編程課程的開發，其內容如下。

（一）教學理論依據

本文基于STEAM教育理念，通過Scratch編程軟件完成小學創意編程課程設計。本課程旨在促進學生實現多學科知識的整合和創新學習，培養學生的綜合動手能力，并以此為指導，結合多個領域的知識，實現多學科融合教學，完成Scratch編程課程的設計。

（二）教學目標分析

本文設計的小學創意編程課程，其基礎是Scr-atch編程軟件，最終目的是培育學生的編程素養與創造力。本課程的教學目標主要有以下四個方面的內容。一是充分掌握Scratch編程軟件的使用方法與相關的編程知識。學生在學習時要掌握編程的基本語法規則，以及Scratch編程軟件各模塊的使用方法，可以使用軟件進行簡單的編程程序設計。二是具備基本的編程知識和基本的運算思維、技能。通過實際項目任務的完成，學生對編程程序設計過程中的循環、分支判斷等有一些簡單的了解，對算法的概念有一定的理解，在有一定的知識基礎下完成項目任務，從而形成并提高自身的計算能力與思維能力。三是對學生創造性思維進行培養，培養其創造能力與創新思維。Scratch編程課程本身符合小學生的認知發展規律，有利于培養學生的創新思維。四是培育學生對一些跨學科知識的綜合運用能力。STEAM教育理念主要是以多學科整合學習為中心，在編程學習中，通過對不同學科知識的整合與學習，學生可以建立一個統一的、涵蓋多學科的知識系統，有助于增強自身對綜合知識的應用能力。

（三）學習者分析

小學五年級學生處于由具象思維向抽象邏輯思維轉變的關鍵期，具有一定抽象思維能力，也具有一定的分類、運算、排列等基礎能力。Scratch是一個積木式的模塊程序，操作者面向的是圖形化界面，對學習者的邏輯思維、英語水平等要求相對較低。基于以上信息，本文所設計的小學創意編程課程，面向的是小學五年級學生。

（四）教學內容設計

本研究所設計的跨學科Scratch編程課程，是基于學生的認知規律，本著從易到難、由簡到繁的課程設計原則，該課程由8個主題單元組成，共包含16個子項目，具體課程內容如表1所示。

基于STEAM教學理念，在此次的Scratch編程課程的設計中，第一單元聯系了小學語文教材中的《小蝌蚪找媽媽》，使學生在學習過程中會更有熟悉感，有助于激發學生的學習熱情；第二單元聯系了音樂學科，選擇了學生耳熟能詳的音樂——《讓我們蕩起雙槳》作為素材，其很容易引發學生的情感共鳴，使學生投入編程學習；第三單元的目的在于培養學生的藝術素養，把數學、美術學科和編程課程有機融合在一個項目任務之中，實現更為有趣的藝術化效果；而第四、五、七、八這四個單元，則是將數學學科與編程課程相融合，通過運用數學方法，實現編程游戲的設計，達到發散學生思維的目的，完成作品創作；第六單元將多學科知識有機融合在一起，讓學生在學習編程知識的同時，能夠了解到不同學科之間的聯系，感受多學科交叉的魅力。

三、STEAM教育理念下的教學設計——以Scratch編程課程為例

以本文所設計的編程課程中的“神奇多邊形”項目為例，對STEAM教育理念下的課程教學設計思路進行梳理，分別從教學目標、內容設計、教學流程三個方面進行詳細介紹。

（一）“神奇多邊形”項目教學目標

根據信息技術課程的目標要求，基于小學生的身心發展規律與認知發展需求，本課的教學目標確定如下：（1）使學生掌握Scratch編程軟件中的畫筆模塊與控制模塊的相關內容；（2）讓學生完成項目任務，從而掌握編程設計中的循環結構與順序結構知識，以理解程序流程圖與任務流程為基礎，在一定程度上形成計算思維能力。（3）通過主動學習和相應的探究活動，讓學生嘗試使用Scratch編程軟件完成項目制作，發揮自身的潛能，實現創新思維的發展；（4）在本課的教學中融入美術、數學學科的相關知識，引導學生形成多學科知識相統一的知識體系，如此一來可以培養學生對知識的綜合應用能力，從而提高其解決問題的能力。

（二）“神奇多邊形”項目教學內容設計

STEAM教育理念主要是以多學科交叉融合為重心，若在編程時使用Scratch，提及多學科的知識內容，將有利于提高學生的思維能力以及整體認知。以“神奇多邊形”為例，首先，導入鉛筆角色與畫板背景，對“畫筆”角色進行編程，先“全部擦除”再“落筆”，筆畫面在正上方0°方向，走100步，就可以畫出正方形的一條邊；算出外角的度數就可以知道這個變長旋轉了90°；共需要重復繪畫四條邊與旋轉四次90°。在此，需利用“重復執行”4次積木來達到目的，最后以“抬筆”積木結束繪畫。其次，畫正六邊形的腳本與四邊形操作類似，關鍵在于循環次數與旋轉角度的差異，正六邊形需要畫出6個邊，所以經過一系列的運算之后可以知道外角的角度是60°，也就是邊長旋轉了60°。所以在把正四邊形的腳本由90°旋轉到60°，即為畫正六邊形的腳本。最后，將一個正三角形的角色和一個畫板背景導入其中，將正三角形角色造型的中心點設置好，隨后對其角色來編程，第一步是“全部擦除”，之后利用“圖章”可以復制正三角形，接下來將其旋轉，成為第二個正三角形，隨后便可以通過計算得出來這個旋轉的角度是60°，接下來重復6次這個步驟，就可以把三角形變成一個正六邊形。

本課教學重點是使學生掌握Scratch編程軟件中的控制模塊與畫筆模塊的使用方法，基于STEAM教育理念，將編程知識與數學、美術學科相融合，基于學生熟悉的內容，進行多學科知識的整合，構建高效課堂。

（三）“神奇多邊形”項目的教學流程

基于STEAM教育理念，采用任務驅動式教學模式，在教學過程中首先要創設情境，提出問題，演示作品，分析作品，進行任務分解，主要是為了激發學生的學習興趣；其次，教師進行詳細的講解，讓學生模仿練習，拓展學生的創新思維以及自主學習能力，教師也可以在線協作編程完成課外拓展，不僅降低了學生學習的難度，也能讓學生在模仿與練習中掌握本節課的知識；再次，教師對優秀作品進行點評，師生小組互動點評，培養學生的創新能力，讓學生在小組協作中完成創新拓展任務；最后，學生之間互相評價或自我評價，通過對學生的作品進行全面評價，使學生在評價中查缺補漏，實現自我能力的提高。

數字時代是一個快速變化的時代，學生必須掌握多種核心技能，才能滿足社會發展對人才的需求。本文探討了STEAM教育理念在小學創意編程教學中的實踐應用，以Scratch編程課程為例，融入多學科知識，結合具體的項目任務，構建出一套適用于學生發展的課程內容與教學模式。這不僅能夠拉近學生與編程課程之間的距離，而且能促進學生對編程知識的掌握與實踐，借助任務式教學活動，使學生在具體問題的解決過程中形成創新思維與探究能力。

（作者單位：福建省泉州市鯉城區實驗小學）

編輯：陳鮮艷