STEM教育理念下高中信息技術(shù)教學(xué)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐

摘要：本研究將STEM理念引入高中信息技術(shù)教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐中，采用基于項(xiàng)目的STEM學(xué)習(xí)方式，以《動(dòng)手組建小型局域網(wǎng)》為研究對(duì)象，經(jīng)過探索和實(shí)踐，增強(qiáng)了學(xué)生融合多學(xué)科知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，提升了其實(shí)踐創(chuàng)新能力與合作交流意識(shí)，達(dá)到了提升STEM素養(yǎng)的目的。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù)；STEM教育；局域網(wǎng)組建

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 論文編號(hào)：1674-2117（2017）05-0040-03

STEM教育把科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)四個(gè)學(xué)科的內(nèi)容通過相關(guān)的活動(dòng)整合起來，集合了各學(xué)科的優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)高素質(zhì)人才的發(fā)展需要。對(duì)高中信息技術(shù)教學(xué)來說，STEM教育能夠從系統(tǒng)的角度來審視各個(gè)學(xué)科的關(guān)聯(lián)性，實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)教育的綜合性整合，符合現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展要求和方向。因此，筆者設(shè)計(jì)了基于STEM教育理念的《動(dòng)手組建小型局域網(wǎng)》教學(xué)設(shè)計(jì)，以期通過STEM教育理念在高中信息技術(shù)教學(xué)中的探索和實(shí)踐，增強(qiáng)學(xué)生融合多學(xué)科知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，提升學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力與合作交流意識(shí)，從而提升他們的STEM素養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)更高層次的教學(xué)目標(biāo)。

基于項(xiàng)目的STEM學(xué)習(xí)計(jì)劃

基于STEM教育理念的學(xué)習(xí)方式有多種，筆者選擇了基于項(xiàng)目活動(dòng)的STEM學(xué)習(xí)進(jìn)行研究，具體計(jì)劃如下表所示。

1.項(xiàng)目準(zhǔn)備階段

筆者根據(jù)《動(dòng)手組建小型局域網(wǎng)》一課的教學(xué)目標(biāo)確定本次項(xiàng)目活動(dòng)的主題為多媒體教室組建局域網(wǎng)，對(duì)任務(wù)的完成方式方法不做具體的要求，以利于學(xué)生從不同角度思考問題，給予其更多創(chuàng)新的空間。

2.項(xiàng)目形成階段

學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)掌握組建局域網(wǎng)所必須的基礎(chǔ)知識(shí)和技能，了解局域網(wǎng)組建的要求和對(duì)作品進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法，師生共同討論修改相應(yīng)的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)表。

分組采用4人一組的方式，學(xué)生要明確團(tuán)隊(duì)成員的分工及自己在團(tuán)隊(duì)中的責(zé)任及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。為了促進(jìn)學(xué)生更好地進(jìn)行合作交流，可要求每組建立一個(gè)微信群或QQ群作為交流平臺(tái)。

3.項(xiàng)目開發(fā)階段

本階段的主要任務(wù)是根據(jù)項(xiàng)目要求進(jìn)行局域網(wǎng)的組建，教師可首先向?qū)W生展示一些優(yōu)秀局域網(wǎng)組建案例，要求其說出案例的具體優(yōu)點(diǎn)，使其對(duì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)有更清晰的認(rèn)識(shí)。本階段的重點(diǎn)和難點(diǎn)是運(yùn)用“網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計(jì)”中所學(xué)的知識(shí)，動(dòng)手設(shè)計(jì)和規(guī)劃拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，組建局域網(wǎng)。教師要及時(shí)了解每個(gè)團(tuán)隊(duì)的進(jìn)展情況，以便進(jìn)行必要的引導(dǎo)，形成過程性評(píng)價(jià)。

4.項(xiàng)目展示階段

本階段的主要任務(wù)是團(tuán)隊(duì)成果展示以及評(píng)價(jià)，展示包括組內(nèi)展示、組間演示和班級(jí)演示，評(píng)價(jià)包括學(xué)生自評(píng)、學(xué)生互評(píng)、教師評(píng)價(jià)。同時(shí)，展示過程中的表現(xiàn)也應(yīng)納入對(duì)學(xué)生的過程性評(píng)價(jià)之中。

5.項(xiàng)目?jī)?yōu)化階段

本階段的主要任務(wù)是觀察反思，在多媒體教室的局域網(wǎng)運(yùn)行正常后，學(xué)生檢測(cè)其穩(wěn)定性并及時(shí)對(duì)出現(xiàn)的問題進(jìn)行反思，優(yōu)化局域網(wǎng)的組建，運(yùn)用工程設(shè)計(jì)的思想，反復(fù)檢測(cè)優(yōu)化。

基于項(xiàng)目的STEM學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)

本研究強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及多學(xué)科知識(shí)的綜合運(yùn)用，為此筆者參考了相關(guān)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)了基于項(xiàng)目的STEM學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)表。評(píng)價(jià)表總分為100分，主要包括三項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)：第一項(xiàng)為學(xué)生在作品制作過程中的表現(xiàn)，占40分，具體包括知識(shí)掌握、自主探究、協(xié)作交流等；第二項(xiàng)為學(xué)生在作品展示過程中的表現(xiàn)，占10分，具體包括展示內(nèi)容、聲音、語(yǔ)言、演示技巧等；第三項(xiàng)為對(duì)作品的評(píng)價(jià)，占50分，具體包括思想和內(nèi)容、創(chuàng)新性、跨學(xué)科性、可行性、藝術(shù)性等。評(píng)價(jià)采用學(xué)生自評(píng)、學(xué)生互評(píng)和教師評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式進(jìn)行。

基于項(xiàng)目的STEM學(xué)習(xí)的實(shí)施過程

1.項(xiàng)目準(zhǔn)備階段

教師：①導(dǎo)入。經(jīng)過前面階段的學(xué)習(xí)，我們了解了網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)的過程，下一階段我們將自己動(dòng)手，體驗(yàn)小型局域網(wǎng)的組建過程。②制訂學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)表。

學(xué)生：①討論。你認(rèn)為什么樣的局域網(wǎng)算優(yōu)秀的局域網(wǎng)？一般采用哪種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)？②參與制訂和修改學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)表。③明確任務(wù)。多媒體教室有一根接入學(xué)校局域網(wǎng)的網(wǎng)線，沒有多余的網(wǎng)絡(luò)接口，動(dòng)手組建一個(gè)局域網(wǎng)解決多媒體教室內(nèi)計(jì)算機(jī)的上網(wǎng)問題，要求臺(tái)式機(jī)（沒有無線網(wǎng)卡）、筆記本和多臺(tái)平板電腦能同時(shí)上網(wǎng)。

設(shè)計(jì)意圖：吸引學(xué)生注意力，提高學(xué)生興趣，同時(shí)為學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)表的制作做參考。

2.項(xiàng)目形成階段

教師：①提供學(xué)習(xí)資料，設(shè)置引導(dǎo)性問題。②調(diào)查研究學(xué)生的具體情況，提供參考意見和依據(jù)，協(xié)助學(xué)生組建團(tuán)隊(duì)、制訂團(tuán)隊(duì)規(guī)則。③展示學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)表。

學(xué)生：①組建團(tuán)隊(duì)，明確分工，確定團(tuán)隊(duì)基本規(guī)則；明確自己的責(zé)任，了解評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)。②每個(gè)小組創(chuàng)建一個(gè)QQ群或微信群，作為網(wǎng)上交流的平臺(tái)。

設(shè)計(jì)意圖：①提供小組成員角色分工明細(xì)表，要求組員選擇適當(dāng)?shù)慕巧?，避免個(gè)別同學(xué)搭便車，不勞而獲。②引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，為項(xiàng)目制作打好知識(shí)基礎(chǔ)。

3.項(xiàng)目開發(fā)階段

教師：①引導(dǎo)學(xué)生完成任務(wù)，避免偏離任務(wù)的行為。②展示優(yōu)秀局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，供學(xué)生欣賞和借鑒。③引導(dǎo)學(xué)生合作交流，監(jiān)控團(tuán)隊(duì)進(jìn)度，進(jìn)行過程性評(píng)價(jià)。

學(xué)生：①根據(jù)項(xiàng)目要求，對(duì)任務(wù)進(jìn)行分析，尋求解決問題的多種路徑和方法，最終確定最優(yōu)方案并進(jìn)行制作。②進(jìn)入相應(yīng)的角色，按照?qǐng)F(tuán)隊(duì)分工，完成任務(wù)，團(tuán)隊(duì)成員間不斷交流溝通，改進(jìn)作品。③參照?qǐng)F(tuán)隊(duì)基本規(guī)則和學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)及時(shí)進(jìn)行自我評(píng)價(jià)。

設(shè)計(jì)意圖：①促進(jìn)學(xué)生發(fā)散性思維、創(chuàng)造性思維等高階思維的發(fā)展，提高學(xué)生綜合運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)（科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)）解決實(shí)際問題的能力。②促進(jìn)學(xué)生的合作交流意識(shí)，發(fā)展其學(xué)術(shù)技能、溝通和社交技能。

4.項(xiàng)目展示階段

教師：①評(píng)價(jià)活動(dòng)作品（多媒體教室局域網(wǎng)）及每個(gè)團(tuán)隊(duì)成員的表現(xiàn)，包括演示過程中的表現(xiàn)。②評(píng)估每個(gè)小組的表現(xiàn)，和學(xué)生共同推選出優(yōu)秀小組和個(gè)人。

學(xué)生：①展示作品，個(gè)人演示和團(tuán)隊(duì)演示相結(jié)合。②結(jié)合學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)表進(jìn)行組內(nèi)互評(píng)、組間互評(píng)和自我評(píng)價(jià)。

設(shè)計(jì)意圖：發(fā)展學(xué)生的批判性思維，同時(shí)對(duì)學(xué)生的努力給予肯定和鼓勵(lì)，促進(jìn)學(xué)生自身的進(jìn)步。

5.項(xiàng)目?jī)?yōu)化階段

教師：引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果和測(cè)試結(jié)果進(jìn)行反思，優(yōu)化方案。

學(xué)生：①根據(jù)團(tuán)隊(duì)間的比較和評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行反思，團(tuán)隊(duì)成員溝通交流，優(yōu)化方案。②定期檢測(cè)局域網(wǎng)的運(yùn)行狀況，根據(jù)實(shí)際情況不斷完善、反復(fù)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)。

設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)思想，提升其STEM素養(yǎng)。

在實(shí)際上課的過程中，學(xué)生對(duì)通過在線平臺(tái)進(jìn)行交流的方式，普遍很感興趣，在解決問題時(shí)能夠參照《各學(xué)科知識(shí)運(yùn)用考查表》從科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等方面來進(jìn)行綜合性的思考，運(yùn)用到了數(shù)學(xué)、通用技術(shù)等多學(xué)科的知識(shí)，STEM教育理念在教學(xué)中得到了很好的貫徹。

基于項(xiàng)目的STEM學(xué)習(xí)的教學(xué)反思

根據(jù)學(xué)生在實(shí)踐階段中的表現(xiàn)，筆者發(fā)現(xiàn)在以下方面仍然存在一些具體的問題：①在設(shè)計(jì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖的過程中，不少學(xué)生直接到網(wǎng)上搜索現(xiàn)成的方案。由于沒有結(jié)合學(xué)校和多媒體教室的具體情況進(jìn)行具體細(xì)致的規(guī)劃，導(dǎo)致后期出現(xiàn)許多問題。②由于前階段學(xué)習(xí)的大都是理論知識(shí)，在本次項(xiàng)目開發(fā)階段有很多學(xué)生不知道從何處著手。例如，網(wǎng)線的制作與連接，由于每個(gè)小組的方案都不一樣，教師并沒有提供制作好水晶頭的網(wǎng)線，所以部分小組在這環(huán)節(jié)浪費(fèi)了不少時(shí)間。

在線交流的模式提高了課堂教學(xué)的效率，也有效提高了學(xué)生對(duì)課程的興趣，但是也對(duì)學(xué)生的自我控制能力和自主學(xué)習(xí)能力提出了新的要求，教師還需加強(qiáng)監(jiān)督。通過在高中信息技術(shù)課程中實(shí)施基于STEM教育理念的研究，可以看出，相比理論性較強(qiáng)的知識(shí)而言，包含實(shí)踐操作較多的知識(shí)部分更適合運(yùn)用STEM的教育理念。

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作者簡(jiǎn)介：李曉艷（1982—），女，江蘇徐州人，中學(xué)一級(jí)教師，從事高中信息技術(shù)教學(xué)工作。