談STEM教育在初中信息科技學科中的實施

【摘要】初中信息科技教師結合跨學科教育理念，實施知識融合的STEM教育，不僅能突破傳統授課模式的束縛，增強教學活動的多元性、實踐性與有效性，還能突出學生的主體地位，培養學生跨學科學習意識，訓練他們實踐探究的能力，進而真正改善他們在課堂上自主認知的效果。從跨學科融合視角出發，闡述教師通過設計STEM課程提高初中信息科技教學質量的具體策略，旨在發揮出STEM教育應有的作用。

【關鍵詞】初中信息科技；STEM教育；游戲；視頻

作者簡介：楊梅（1978—），女，甘肅省蘭州市第八十三中學。

在新時代教育環境下，傳統的單一化授課模式已經難以滿足當前信息科技課程的教學要求，也無法滿足學生綜合能力提升的需求。對此，初中信息科技教師需要轉變教學思路，根據實際授課需求，合理運用STEM教育理念開展學科交叉融合的探知活動，為學生營造更加自由、更加開放的學習環境，創造更多自主認知、實踐學習的機會。這樣一方面可以調動學生探知的積極性，提高學生課程學習的效率；另一方面可以開拓他們的學習思路，拓寬他們的視野，使他們在多學科技能綜合運用過程中，加深對信息科技知識的認識，提高自主學習和學以致用的能力。

一、STEM教育的內涵

STEM教育以跨學科教育為主，采用多學科融合的知識探究模式，旨在培養學生個人綜合素質，提升其創造性認知和知識實際應用能力。STEM教育并不是在知識講授過程中簡單地融入科學、技術、工程、數學四門學科的內容，而是根據單元知識特點，將四門學科進行有機融合，使各學科內容形成一個整體，讓學生能夠合理利用多學科知識與技能高效、深入探究所學內容，進而實現有效的跨學科學習和深度學習，提升綜合認知的能力與效果。同時，STEM教育注重學科交叉融合的科學性與合理性，重視跨學科教育的實用性與有效性。基于此，初中信息科技教師在實施STEM教育時，需要靈活運用各種手段和各類資源，實現四門學科的深度融合，同時給予學生更多自主探索單元知識的空間，設計開放的探知任務，使其在團隊合作、親身體驗過程中形成對信息科技知識的認識，提升其實踐、認知的能力。

二、初中信息科技STEM教育實施的原則

（一）主體性原則

在當前的素質教育背景下，初中信息科技教師需要尊重并認可學生的主體地位，以學生為主，開展多樣化STEM教育活動，同時對其進行合理且有針對性的教學指導，幫助其實現更加高效的跨學科學習。

（二）綜合性原則

STEM教育的主要方式是整合多門學科知識與技能，讓學生在跨學科融合的學習活動中認知學科內容。因此，教師需要遵循綜合性原則，以信息科技知識為核心，引導學生結合科學、技術、工程、數學四門學科理論探究單元知識，在開闊其視野、開拓其思路的同時，提高其運用跨學科思維理解知識、習得技能、解決問題的能力。另外，在綜合性原則指導下，教師不能簡單地組合四門學科的知識，而要將其進行交叉融合，使其相互滲透，這樣才能更好地發揮跨學科教育的作用。

（三）創造性原則

STEM教育注重培養學生的創造思維和創新實踐能力。因此，教師應當遵循創造性原則，設計具有自主性、實踐性、創新性的探知任務。這樣，學生在探究此類任務的過程中，能夠自覺運用聯想思維、發散思維、創造思維，采用自主研究、合作討論、互動實踐等方式解答相關問題，從而形成較強的自主意識，提高認知能力。

三、初中信息科技STEM教育實施的具體措施

（一）設計游戲形式的STEM課程

對于部分初中階段的學生而言，他們因為自我約束能力不強，所以很難在學習活動中長時間保持注意力集中，進而影響自身的學習質量。信息科技教師若想解決這一問題，需要合理優化教學手段，讓學生真正體會到課程學習的樂趣，增強其自主探知的動力［1］。為此，教師可以采用游戲的形式開展融合STEM教育的授課活動，利用趣味游戲推進課程教學，激發學生主動學習的興趣，讓他們集中注意力，通過完成跨學科的游戲化探知活動任務，更加扎實地掌握單元知識與技能，提升課程學習的效率與效果。下文以“添加動畫效果和超鏈接”為例，闡述游戲形式的STEM課程教學策略。

1.制訂探知目標，設計驅動任務

教師基于STEM教育理念實施游戲化課程教學時，需要先深入了解單元教學內容和單元授課需求，再以此為依據，結合班上學生當前的真實學情和求知需求，設計科學合理的學習目標，幫助學生快速找到自主探知的方向。之后，教師需要圍繞學習目標，設計難度適中且富有趣味性的任務，以此來集中學生的注意力，調動他們探知的積極性，激發他們分析學科知識的興趣，使他們能夠更加主動地參與到游戲化探知活動中［2］。在本課的教學中，教師可以根據教學內容和實際學情，設計小組合作式學習目標（如表1所示），把學生科學分成多個探知小組。

然后，教師可以根據學習目標設計實踐性的驅動任務，具體如下：（1）為演示文稿中的數學符號、有關科學現象的視頻、有關建筑的圖片等設置有趣的、多種樣式的動畫效果；（2）把教師提供的工程類動畫短視頻網址以超鏈接的形式添加到演示文稿之中；

（3）自行選擇幻燈片切換方式，通過設置自動換片時間，使每頁幻燈片自動切換效果；（4）各小組進行演示文稿內容設計的比拼，投票評選設計質量高的作品。

2.引入游戲元素，引發探知興趣

教師為了增強STEM教育的趣味性，提升學生主動參與探知活動的興趣，需要巧妙引入游戲元素，制訂游戲化學習機制。在本課的教學中，教師可以采用任務積分制，開展比拼游戲類跨學科學習活動。對于上述驅動任務，教師可以根據不同任務的難易程度，設計差異化的分值。其中：第一項任務和第三項任務需要用到的演示文稿功能較為復雜，動畫、切換效果設置難度較大，因此完成這兩項任務可以積3分；第二項任務難度較小，因此完成該任務可以積2分；第四項任務具有激勵的效果，得的票數最多的小組可以積2分，并且獲得獎勵。教師通過制訂游戲化學習機制，能夠高效調動學生的內在學習動機，使游戲化課程教學有序地開展。

3.開展合作實踐，實現高效探知

在跨學科的游戲化課程教學過程中，教師需要采用互動探究式的授課策略，引導各小組以互動交流、協同合作的方式完成驅動任務，以此來提高他們學習的效率。在本課的教學活動中，教師需要引導各小組合理分配實踐任務。在探索單元知識的過程中，各組成員需要先運用科學思維，針對演示文稿中動畫的相關原理、功能及作用、技術方法等內容進行交流討論，運用工程思維、結合數學之美構思和探討演示文稿的美化方案；然后以分工合作的方式，應用一些技術手段展示演示文稿的動態效果；最后派一名代表匯報本組的實踐成果，放映幻燈片，打開超鏈接、播放其中的視頻等。

（二）設計視頻形式的STEM課程

為了通過STEM教育培養學生自主學習的能力和運用知識的能力，信息科技教師需要改變以往的注入式教學模式，借助多元化探知活動激活學生的主觀能動性和參與活動的積極性，從而提升課程質量［3］。教師若想更好地實現上述目標，可以利用生動形象的視頻開展實踐、認知活動。在活動中，教師可以讓學生觀看單元教學微課視頻，運用STEM教育理念，引導學生結合各學科知識和以往的生活經驗，對視頻內容進行分析與研究，探尋單元知識的底層邏輯和應用方法。然后，教師可以讓學生根據任務要求，運用創造思維和單元知識創作相應的課程作品。這樣的教學活動既可以增強學生主動探知的動力，又能使其在動手操作過程中提高實踐能力。下文以“無人機自動跟隨”為例，闡述視頻形式的STEM課程教學策略。

1.觀看生動視頻，聯想日常生活

在本課的導入環節，教師播放講述無人機技術的《決勝無人機》《無人機時代》《空中武士—無人機》的視頻片段。然后，教師引導學生根據已有認知經驗和日常生活經歷，結合科學、技術、工程、數學四門學科的知識，討論無人機在軍事、民用、文化等各個領域的應用，分析無人機自動跟隨功能的實際作用，以此來啟發他們的聯想思維，提升他們自主探究知識的興趣。通過這一環節的學習，學生能夠了解到：在軍事領域，無人機自動跟隨功能可以用于邊防巡邏，對可疑的地面運動目標進行觀察和檢測，提升軍事偵察能力；在民用領域，可以用于安防巡邏，通過持續跟蹤可疑目標提升巡邏效果，保障民眾的生活安全；在文化領域，可以用于航空攝影，拍攝運動中的物體，從不同角度展現物體的多樣化形態［4］。

2.了解單元知識，思考底層邏輯

在本課的探究環節，教師借助視頻開展互動交流活動。在此項活動中，班上學生需要結合各領域知識，針對無人機自動跟隨的原理進行深入探討，合作探究基于二維碼實現無人機自動跟隨的編程方法，從而真正理解無人機自動跟隨相關知識的底層邏輯。如基于二維碼的無人機自動跟隨的原理是：在無人機上安裝二維碼識別系統，使無人機能夠在空中飛行時準確識別二維碼，找到二維碼的定位并移動至二維碼正上方；當二維碼的定位發生改變時，無人機便可跟隨二維碼進行移動。學生運用科學思維，通過互動交流，可以知道無人機自動跟隨的方法主要有GPS跟隨和視覺跟隨兩種。學生在技術研究過程中，則需要運用技術、工程、數學學科的邏輯思維、整合思維、聯想思維進行探討分析，得出最終結論。

3.進行實踐操作，體驗創造樂趣

教師為了增強本課學習體驗的趣味性，設計了如下實操任務：在無人機自動跟隨過程中，如果以較快的速度改變二維碼的定位，無人機的移動速度能夠跟上改變二維碼定位的速度嗎？請提出猜想，并通過實踐操作的方式驗證猜想。對此，各組學生利用計算機軟件進行實驗操作，在模擬的情景中快速變換二維碼的位置，查看安裝了某種自動跟隨程序的無人機的跟隨情況，記錄每次實驗的結果，得出最終的實驗結論。比如，有的小組用工程思維預設二維碼變換的位置，再用數學知識確定每次實驗中無人機的移動速度，得出“安裝了這種自動跟隨程序的無人機只能跟隨二維碼移動20秒，20秒后無人機會自動降落”的結論。之后，該小組嘗試改進這種自動跟隨程序，以保證無人機能夠跟隨二維碼移動更長時間，收到特定指令后才會關閉自動跟隨程序并降落。學生通過參與融合STEM教育的視頻形式的實踐活動，既可以體驗創造的樂趣，又能提升跨學科思維能力和學科技能應用水平，做到學以致用［5］。

結語

綜上所述，初中信息科技教師若想增強教學的多元性、實用性，可以在授課過程中滲透STEM教育理念，開展多樣化跨學科學習、實踐、認知活動，引導學生從多角度出發，研究和理解學科知識，訓練學科技能。這樣不僅能改變學生被動學習的方式，提高他們學習的積極性，還能借此提升其自主學習的能力，從而真正改善其課程學習的效果。

【參考文獻】

［1］郁棟.初中信息科技新課程實施深度思考［J］.中國信息技術教育，2022（24）：62-64.

［2］彭國軍.協作式教學在初中信息科技課中的應用［J］.四川教育，2022（24）：23-24.

［3］王偉偉.促進深度學習的初中信息科技學科概念教學策略［J］.基礎教育論壇，2022（26）：7-8.

［4］范莉雯. STEM教育在初中信息技術學科中的運用［J］.知識窗（教師版），2022（4）：51-53.

［5］胡頌華.在初中信息技術課堂中融合STEM理念［J］.新課程教學（電子版），2021（1）：89-90.