基于STEAM理念的項目式學習設計與實施

摘要：本文以“VR全景校園制作”為例，從項目式學習案例的設計策略、具體設計與實施步驟、面臨的挑戰及解決方案，以及項目評價與反思等多個維度，全面剖析了如何運用STEAM項目式學習促進信息技術教學的實踐過程與成效，以期為相關領域的教育者提供有益的參考與啟示。

關鍵詞：STEAM理念；項目式學習；跨學科學習；VR全景

中圖分類號：G434" 文獻標識碼：A" 論文編號：1674-2117（2025）07-0062-04

《義務教育課程方案（2022年版）》提出設立跨學科主題活動，倡導開展項目式學習。為了有效培育學生的科學素養與創新精神，信息科技課程需要轉變傳統的教學模式。這一轉變強調了在教學中融入真實情境的重要性，即通過設計基于真實項目的主題，激勵學生親身參與、動手實踐，充分發揮信息科技課程的育人價值。下面，筆者以“VR全景校園制作”項目為例，具體闡述如何基于STEAM理念實施項目式學習。

基于STEAM理念的項目背景分析

1.STEAM教育理念與項目契合度

STEAM教育理念強調跨學科整合，旨在培養學生的創新思維、實踐能力和問題解決能力。“VR全景校園制作”項目通過融合科學、技術、工程、藝術和數學等多學科知識，利用虛擬現實技術為學生創造沉浸式、互動式學習環境，與STEAM教育理念高度契合，有助于推動教育創新與改革。

2.VR全景技術的優勢與應用

VR全景技術作為計算機圖形學與傳感器技術的結合體，能創建360度全方位、無死角的虛擬現實環境，其高度的沉浸感和交互性為“VR全景校園制作”項目提供了堅實的技術支撐。

3.項目引入初中教育的意義

“VR全景校園制作”項目活動引導學生利用VR技術打造沉浸式校園虛擬環境，為師生、家長及校外訪客提供自由探索校園風光、深入了解教學設施、感受校園文化的全新平臺。通過本次項目活動可以激發學生對新技術的興趣，提升他們的技術應用能力、創新思維及團隊協作能力。

項目設計

1.STEAM理念下項目式學習目標設計

①科學（Science）目標：能夠理解手機攝像頭的基本光學原理，包括焦距、光圈、曝光等概念，以及這些因素如何影響全景照片的質量；了解校園內不同地點的空間關系，通過全景拍攝實踐，加深對地理空間布局的理解；理解VR全景圖的基本概念與原理，體驗VR全景的優勢。

②技術（Technology）目標：熟練掌握使用手機拍攝高質量照片的技巧，包括穩定拍攝、光線控制、構圖策略等；學會使用圖像處理軟件對全景照片進行拼接、校正、色彩調整等后期處理，提升圖像質量；了解VR技術的基本原理，掌握將全景照片導入VR平臺并創建虛擬校園場景的技術流程。

③工程（Engineering）目標：學習如何規劃VR全景校園制作項目，包括拍攝計劃、時間管理、資源分配等，培養項目管理能力；在項目實施過程中，當遇到技術或創意難題時，能夠運用所學知識分析問題，提出解決方案并付諸實踐。

④藝術（Art）目標：提升對色彩、構圖、光影等視覺元素的敏感度，使全景照片更具藝術性和吸引力；發揮創意，通過全景攝影展現校園的獨特魅力和文化內涵，培養藝術表現力和創新思維。

⑤數學（Mathematics）目標：在創建全景圖像拼接過程中應用幾何學原理解決圖像匹配問題；簡單理解用于圖像拼接和三維重建背后的算法邏輯。

⑥跨學科綜合能力目標：在面對拍攝、拼接、發布等各環節中可能出現的問題時，能運用跨學科知識尋求解決方案，并在實踐中不斷嘗試和創新，提升問題解決能力和創新思維；在團隊合作完成項目的過程中，提升人際交往能力，學習有效溝通的技巧；考察校園的歷史沿革及其在社會文化中的地位，豐富作品的文化內涵，并討論在公開虛擬環境中展示真實場所可能涉及的隱私權等問題。

2.項目任務分解流程圖（如圖1）

3.項目資源準備

硬件資源：每組學生配備1～2部手機（自備）、計算機及必要的拍攝輔助設備。

軟件資源：全景圖片拼接軟件（如PTGui、Adobe Lightroom等）、VR全景播放器。

教材與資料：VR全景技術在線教程、校園地圖及拍攝指南，包括熱點鏈接素材、熱點編輯教程等。

4.課程及課時安排

本項目將安排13～15個課時，每個課時的具體要求如下頁表所示。

項目實施

1.引入項目

學生活動：欣賞南京一中VR校園，感受VR全景帶來的沉浸式、身臨其境的虛擬校園漫游。

驅動性問題：如何制作獨屬于學校的VR全景校園呢？

教師請學生說一說自己對VR全景校園制作的認識，大部分學生一頭霧水，只有個別學生可以說出通過拍攝很多圖片拼接起來。

2.探索一：認識VR全景

驅動性問題1：什么是VR全景？

學生活動1：觀看視頻《什么是VR全景》，認識VR全景的特點與應用。

驅動性問題2：全景圖是怎樣的？它與VR全景圖有什么聯系？

學生活動2：通過對比觀察，發現常規全景圖與VR全景圖的區別。

教師活動：講授VR全景概念與原理、手機拍攝的常規全景圖與真正的全景圖的區別、VR全景圖的常見形態及形成方法、VR全景制作流程。

3.探索二：拍攝設備與方法

驅動性問題1：你認識哪些全景圖拍攝設備呢？

學生活動1：認識拍攝設備。

教師活動1：通過表格的形式呈現常用拍攝設備，如全景相機、數碼相機+魚眼鏡頭、無人機、手機、三腳架、全景云臺等，及其優缺點。（明確拍攝設備為手機、三腳架、全景云臺、手機夾、手機遙控器。手機自備，每組自備1～2部手機；其他輔助設備學校提供）

驅動性問題2：這些拍攝設備是如何安裝的？在安裝過程中需要注意什么？

學生活動2：觀看視頻《設備安裝及注意事項》，開展認識視差現象的實驗，小組合作完成拍攝設備的安裝。

教師活動2：引導學生通過做實驗的方式直觀理解視差概念及其意義，以及為了消除或減少視差，在安裝及拍攝時需要注意的問題（攝像頭與旋轉云臺盡量在同一條垂線上；拍攝中攝像頭的位置為中心點盡量保持不變）。

知識鏈接——視差現象實驗：保持頭部不動，閉上左眼，伸出右手食指和左手食指，同時對準前方的一條直線，使三點保持在一條直線上。我們閉上右眼，睜開左眼，這時手指之間發生了位移。大腦會自動消除視差，有視差看東西才有立體感，有運動視覺。

驅動性問題3：一個場景需要拍攝多少張照片？如何保證所拍照片的質量？

學生活動3：觀看視頻《拍攝方法》，總結拍攝注意事項。

教師活動3：師生共同總結拍攝方法及注意事項。

知識鏈接——拍攝方法：保證相鄰圖片上下左右25%的重疊，三腳架保持水平穩固，不能位移；手機保持水平狀態；手機攝像頭與球形云臺盡量在同一垂直線上，且中心點位置不變；長按屏幕鎖定相機曝光（曝光一致性）；從0刻度開始拍攝，旋轉球形云臺每隔一定角度拍攝一張（按照平拍、俯拍、仰拍、天空、地面的順序，捕捉場景所有畫面）；盡量不要拍攝人、人影，減少三腳架出鏡比例。

查看手機的焦距，根據焦距測算拍攝的張數。可以參考下頁圖2所示的拍攝張數速查表確定拍攝張數及旋轉角度，具體要根據真實拍攝情況做調整。

4.實踐一：校園實地拍攝

驅動性問題1：作為校園小主人，你覺得學校的哪些地方有展示價值？

學生活動1：場景選擇。依據功能性美觀程度、歷史意義、功能性等標準，通過實地走訪、集體討論初步列出可選場景；各組依據均衡室內室外場景、先選先得的原則，確定各組的拍攝場景。

學生活動2：分組實地拍攝。首先，各組依據既定方案，安裝拍攝設備，通過藍牙連接拍攝遙控器。接著，各組按計劃有序前往指定場景，積極捕捉多角度素材。在完成第一個場景的拍攝后，立即返回并進入拼接環節，完成后再進行后續場景的拍攝。

5.實踐二：全景圖拼接與美化

學生活動：PTGui軟件學習與實踐。

教師活動：PTGui軟件的基礎講授與過程指導。

知識鏈接——PTGui軟件拼接圖片的步驟：①加載影像；②對齊影像；③創建全景。圖片拼接技巧分享：①錯位修正（通過添加控制點來精準調整圖片對齊）；②垂直調節（添加垂直控制點，讓畫面看起來更舒適）；③蒙版功能（利用綠色保留紅、色消除的功能）。

在經歷全景制作全流程后，小組成員根據自己所擅長的技能和興趣，在組內進行二次分工，以確保項目的順利進行和高效完成。通過這種團隊協作與分工的方式，不僅提高了工作效率，還促進了學生之間的交流與合作。

6.實踐三：VR全景平臺發布作品

驅動性問題：你覺得VR全景發布平臺需要具備哪些功能？

學生活動：采用自主探究的學習方式，利用建e網，深入實踐360度全景的合成及發布展示過程。

教師活動：選擇建e網作為本項目的發布平臺（該平臺允許用戶免費上傳并編輯10個場景，且其費用相對較低，可以滿足發布100個場景的需求）。

知識鏈接——全景平臺發布關鍵詞有全景合成、全景編輯（初始視角、作品信息、熱點編輯、場景編輯）、背景音樂、宣傳設置、分享設置等。

7.實踐四：項目成果展示

學生將精心打造的學校VR全景作品上傳至校園網的“校園之窗”平臺。隨后，各小組成員協作完成匯報PPT的制作及文案撰寫。

在項目活動的尾聲舉行成果展示會。各小組組長依次上臺詳盡介紹小組的分工合作情況，并分享項目推進過程中遇到的挑戰及應對策略。

項目評價

在教學過程中，教師進行及時的過程性評價與反饋，以幫助學生不斷調整學習策略，提升學習效率，同時，利用問卷星設計自我評價量表。該量表從技能學習與掌握、團隊合作與溝通、學習態度與參與度、項目成果與反思以及整體評價五個維度出發，采用封閉題與開放題相結合的方式，引導學生對自己的學習及項目進行全面、深入的評價，從而為后續的學習與改進提供有力的依據。

項目展望與反思

“VR全景校園制作”項目的實施，不僅讓學生親身體驗了科技創作，還深度融合多學科知識，全面提升了學生的核心素養。為了更好地實施項目，教師應不斷深化對STEAM及項目式學習理論的學習，以便能夠更加科學地指導教學設計與實施。同時，教師應繼續探索科技融合的新方式，以豐富學生的學習體驗。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.義務教育信息科技課程標準（2022年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2022.

[2]陳子宜.指向深度學習的STEAM項目式教學設計與實施[J].中小學信息技術教育，2023（01）：77.

[3]張豐，管光海，何珊云，等.重新定義學習：項目化學習15例[M].北京：教育科學出版社，2020.