以STEAM教育理念為指導設計“校園預防地震”教學活動

張桂源 趙興悅

〔摘? ? 要〕? 地震對人類生命財產安全造成了極大的威脅，防災素養的培養因此成為社會關注的焦點。STEAM教育通過實踐性的教學活動設計，激發學生的創新性思維和災難應對能力；跨學科的教學方式提高學生的綜合素養和協作能力；以學生為主體的學習方式培養學生的自主學習能力和創造能力。教學活動以“校園預防地震”為例，結合STEAM教育理念和Unreal Engine 4軟件的應用，設計了一個虛擬場景，幫助學生進行模擬防護。通過這項活動，學生將更好地提高防災素養和實踐能力，并為災難教育提供新的思路。

〔關鍵詞〕? Unreal Engine 4；防災素養；STEAM教育理念；教學活動設計

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ? 〔文獻標識碼〕? A? ? ? ? ?〔文章編號〕? 1674-6317? ? （2024）? 03? ? 064-066

地震在影響人類生命財產安全的同時，也給教育領域帶來了挑戰與機遇。以地震為契機，學校應加強災難教育，應當把災難的發生當作改革教育的動力，并借助信息技術開展災難教育。我國2022年版《義務教育科學課程方案》強調，應加強課程內學科的融合，并統籌設置融合課堂和跨學科主題的學習項目，以增強課堂協同教育作用。STEAM教育通過創設情境，以解決實際問題為驅動、以學生為主體的學習，融合多種學科進行教學，讓教育更符合學生的成長和認知規律，作用遠遠超越了傳統教育模式。因此，以STEAM教育理念為指導，在教學活動項目化的基礎上，通過模擬真實場景進行災難教育，既能提高學生的動手能力，“STEAM+防災”的教育融合又能培養學生的創新思維和防災素養，促進學生全面發展，幫助他們更從容地應對災難，為未來的學習生活做好準備。

一、防災素養概念界定

災難是指自然災害或者人為所造成的經濟損害和痛苦。災難大體上可以分為三類，即自然災難、人為災難以及其他大規模創傷性事件。

防災素養是指個人和社會在面對自然和人為災害時所具備的知識、技能、態度和行為等方面的能力。它包括了對于災害的認知、了解災害的發生和應對方法、掌握應急技能、具備危機意識和風險意識等方面的素養。隨著自然災害和人為災害的頻繁發生，防災素養在現代社會中的重要性日益凸顯。具備防災素養的個人會能夠更加有效地應對災害，減少災害損失。防災素養的提高不僅可以減少災害造成的人員和財產損失，還能夠提高個人的適應能力和抗壓能力。

二、基于防災素養的STEAM活動要素分析

STEAM?教育理念融合了自然科學和人文社會學科特點，形成了科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、人文藝術（Arts）、數學?（Mathematics）?等多學科相融合的教育框架。

首先，通過STEAM教學活動，學生可以學到制作應急自救工具、災難場景等技能，提高學生的動手能力和實踐能力。在教學活動中，學生可以通過模擬真實場景，了解災害的應對方法，提高應對災害的能力。其次，STEAM教育可以通過跨學科的教學方式，提高學生的綜合素養和協作能力。在活動中，學生需要融合多個學科的知識，完成一個完整的項目。這種跨學科的教學方式可以幫助學生更好地理解災害的本質和應對方法，提高學生的綜合素養和協作能力。最后，STEAM教育可以通過以學生為主體的學習方式，培養學生的自主學習能力和創造能力。基于上述目標，為培養學生的防災素養和綜合實踐能力，可以將災難教育活動作為踐行STEAM教育理念的切入口，進行雙概念融合，通過使用Unreal?Engine?4軟件進行設計編程，發展學生創新性思維和實踐能力，以災難教育活動為載體，進行多學科的融合學習活動。Unreal?Engine?4是一款強大的3D引擎，不僅可以制作游戲，還可以用于教學場景的制作。本次教學活動以地震為背景，通過Unreal?Engine?4制作了一個虛擬場景，包括校園環境、教室等多個場景。學生可以在虛擬場景中進行探索和交互，了解發生地震的原理、防護措施和治療方法，同時還注重培養學生的團隊合作能力和創新思維，讓學生在制作虛擬場景的過程中充分發揮自己的想象力和創造力。

防災素養具有很高的綜合性，結合小學生的信息技術水平，將科學、技術、工程、藝術、數學相互聯系、相互融合，將許多影響因素以一種創造性的、適當的方式協調起來實現STEAM教育。教師創設一個地震的場景，引導學生通過軟件場景，實現自由探索和自主學習。學生通過網絡搜集地震資料，了解地震波的振幅，并在虛擬現實中用數學模型展示出來，并設置虛擬人物，思考如何躲避建筑物傷害身體的有效措施，并在虛擬現實中模擬出來。用可視化的方式模擬地震過程，能讓學生更直觀地體驗到地震造成的破壞，增強學生的防災意識。在完成作品的過程中，能有效地應用跨學科的知識，潛移默化地向學生滲透災難教育，提高他們的防災素養。

三、“校園預防地震”教學活動設計

當前我國小學教育正面臨著對災難教育缺乏關注、教學形式單調、學校防災能力淡薄等問題，災害教學大多以簡單的防災減災基本知識與技術作為主要內容，而缺乏對多元化素質與跨學科學習能力的培養。運用STEAM教育理念，能幫助學生更快更容易地掌握知識，提高學生的跨學科綜合學習能力，培養學生將知識與技能貫通的能力，從基本技能發展為能力，最終形成關鍵的防災素養。教師通過以下教學活動實施有針對性的災難教育，從而提高學生的防災能力，為可能發生的災難做準備，使學生能通過情境反應，做出適宜的防災舉措（如圖）。

（一）創設情境，激發興趣

教師播放使用Unreal?Engine?4軟件制作的災難場景視頻，學生觀看后得到切身的感受，讓學生對生命保持敬畏，產生對主題活動有進一步了解的意愿。接著簡單介紹Unreal?Engine?4軟件的功能和用途，通過學生的行為表現，發現學生的興趣點，以此為切入口設計適合學生的STEAM災難教育活動。

（二）小組討論，明確主題

學生對災難活動主題有所了解后，分組進行有關防災素養的討論。通過討論，學生意識到自己的不足之處和有待提高的地方，進而把握核心內容、明確學習主題、激發對知識的渴望，為進一步的學習打下基礎。

（三）查閱資料，深度探究

教師提供與教育技術相關的設備與軟件支持學生的深度體驗，啟發學生對災難發生的獨到見解和臨場感受。通過查閱資料了解地震發生時的場景，增強學生的災難現場體驗感，提升學生的防災素養。

（四）自主創造，場景復現

教師運用Unreal?Engine?4軟件搭建校園地震場景的可視化模型，讓學生觀看并了解制作過程。教師提供一定方向的思路，引導學生運用發散性思維設計學校災難場景，要求學生運用Unreal?Engine?4軟件創設“校園地震”場景，完成人物、校園場景可視化、躲避地形的建模。

學生閱讀教師提供的學習文檔，搭建出人物模型，這些人物模型不局限于學生，還可以設計多種人物類型，如有老師、保潔人員、保安人員等等。在校園建模的過程中，教師應鼓勵學生發揮自己的想象力，創造出各具特色的建筑模型。教師可以引導學生從校園建筑的特點、歷史、文化等方面入手，激發學生的創意靈感。此外，學生還可以融入一些現代元素，如智能化設備、環保材料等，讓建筑模型更加符合現代生活要求。最困難的是地震現場模擬建模階段，教師通過講解地震的基本知識，引導學生使用Unreal?Engine?4軟件進行地震可視化建模，同時還需注意地震的細節表現，如余震間隔的時間等。最后，還要設計一些防災避難的場所，比如承重墻角落。在此過程中，教師對學生的操作進行指導，提供技術支持和解決問題。

將以上四者結合起來，運用虛擬現實技術模擬現實場景進行災難教育，并控制人物在模擬的校園場景中避免地震的傷害。運用信息技術實踐，讓學生形成正確的災難意識和行為習慣，保障自身健康安全，增強防災減災能力。

（五）作品展示，互相學習

學生在展示作品的過程中，能有效提高言語表達能力；將STEAM教育理念融入災難教育，有助于培養和鍛煉學生的計算思維。交流分享是STEAM教育理念的重要組成部分，也是學生展示勞動成果的重要途徑。學生在聽取他人介紹的同時，能夠互相學習，拓展技術思路，從而促進了學科核心素養和防災素養的全面發展。因此，將STEAM教育理念融入防災素養培養，能有效提高學生的綜合素質和核心素養，為未來的應對災難提供有力的支持。

（六）總結評價，鞏固提高

學生通過回顧活動學習的過程，評價自己的學習表現。例如，學生制作的振幅可視化模型是否符合地震的基本特征；能否熟練運用建模軟件進行制作；能否清晰地講解自己制作的校園模型、表達自己的想法和思路。學習過程性評價量表包括：自我效能感、學習興趣、編程能力、防災素養。幫助學生通過災難教育活動習得防災素養，并將學習經驗遷移到生活中。在課堂教學的基礎上，教師應幫助學生將能力拓展至更多不同的領域或維度，促進學生素養全面發展，而不局限于課堂所學的內容。教師要引導學生學會自行研究和發現問題，在創作新作品的同時，提高他們的跨學科能力和自主學習能力。

災難教育的目標是幫助學生形成應對災難相關知識、技能、情感及態度等基本素養，是新時代生命教育不可或缺的組成部分。本文以地震和素質教育改革為背景，基于STEAM理念和學科核心素養對災難教育進行研究，并結合教學活動進行實踐。通過自主學習、探究學習等方式，在解決實際問題的過程中，培養學生的創新意識和創新思維。STEAM教育已成為教育實踐中的重要探索，將STEAM教育理念融入災難教育，符合教育發展的新要求，只有不斷推動STEAM教育的發展，才能更好地培養具有創新精神和實踐能力的綜合型人才，為國家和社會的發展做出更大的貢獻。各級各類學校應當貫徹落實教育部的指示精神，反思學校災難教育的現狀，積極運用多種有效信息技術途徑，切實抓好小學生災難教育。

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