STEM教育與中學信息技術課堂融合的教學設計＊

賈亞南，王 林，王安全

(寧夏大學，寧夏 銀川 750021)

0 引言

隨著信息時代的迅速發展，中學信息技術教學受到前所未有的關注。目前，在國內大部分中小學已經開設了信息技術課程，培養學生的信息技術素養和能力。但受長期以來的傳統教育模式影響，教與學的過程存在許多問題。STEM教育重在變革傳統教育，培養學生動手解決問題能力和創新能力，本文將STEM教育融合在中學信息技術課堂教學中作了探索性的研究。

1 STEM教育本質特征

STEM教育是四個英語詞的縮寫：Science（科學）、Technology（技術）、Engineering（工程）、Maths（數學）。美國正在大力推進教育教學中綜合課程的實施，旨在培養學生的動手、創新、綜合運用科學知識的能力。其針對人文素養培養的要求，在原有四科的基礎上加入了Art（藝術）學科，多學科融合是STEAM教育的核心內容。STEAM逐漸發展成為跨學科的綜合素質教育，它的核心是培養學生的綜合能力和跨學科思維，培養學生分析問題和解決問題的能力[1]。

2 STEM教育實施的理論依據

2.1 多元智力理論

加德納提出多元智力理論，人類的智能至少可以分成七個范疇(后來增加至八個)：語文、邏輯、空間、肢體運作、音樂、人際、內省、自然探索 (加德納在1995年補充)。首先，在多元智能理論支撐下，要求轉變傳統的“教師講，學生聽”的教學模式，教師在教學中需要運用多樣、靈活的教學方法和手段，改變枯燥的課堂教學。STEM教育借鑒這一理論，采用基于項目和問題的學習情境和學習模式的建構，有助于調動學生學習的主動性，發揮學生的主體地位。其次，多元智能理論要求樹立正確的智力觀，智力的發展具有廣泛性和多樣性，要求注重培養和發展學生多方面能力，促進學生的全面發展。STEM教育綜合運用多學科知識使得學生發揮其優勢，相互學習，彌補不足，得到全面發展。

2.2 素質教育

中小學教育是以貫徹黨的教育方針和培養德、智、體、美、勞全面發展的社會主義事業建設者和接班人為基礎，提出實施素質教育，目的就是培養學生的創新能力，提升學生的綜合素質，促進學生的全面發展。當前以科學性和時代性為基本原則，致力于發展學生的人文底蘊、科學精神、學會學習、健康生活、責任擔當、實踐創新六大核心素養，培養全面發展的人。STEM教育融入信息技術課堂，有助于培養以信息技術素養為核心，兼顧科學素養、工程素養、數學素養和藝術素養，培養學生的實踐創新能力和科學精神，成為全面發展的復合型人才[2]。

3 融合STEM教育的中學信息技術課堂教學設計

STEM教育區別于傳統教學，提倡基于項目的教學模式和基于問題解決的教學方法。基于項目的教學模式，是以實踐性的項目完成為中心，將跨學科的知識與真實情景聯系起來，最終以作品設計的方式呈現出來[3]。在教師指導下，學生按照自己的設計思路，通過檢索、討論、演示、觀察、設計等學習活動，綜合運用各學科知識解決遇到的問題，設計解決方案，自主完成作品設計。在這個學習過程中，學生學習到新的技能和知識，發現自己的優勢，培養了分析問題和解決問題的能力，以及創造能力。基于問題解決的教學方法，是在有意義的問題情境中，學生通過合作、探究為什么會出現這樣的問題，以及如何解決真實情境中的問題和實際中的問題，通過對所學知識的建構和理解，掌握問題解決背后的新知識，獲得解決問題的新技能，提高自學能力[4]。學生通過自主的學習和建構，充分調動學習的積極性，綜合運用各方面的知識解決實際問題，達到對知識的全面理解和活學活用，靈活的進行知識和情境的遷移。

在傳統信息技術課堂教學中，教師采用單一的授課方式已不能滿足當前對學生發展的要求，STEM 教育通過項目式學習和問題解決模式，解決了知識學習和實踐的不統一，幫助學生不僅“知”而且體驗如何“行”。STEM 教育強調的設計理念是項目性、趣味性、多維性、協作性。調動學生學習的熱情，使學生在趣味的學習項目中掌握知識[5]。以下給出基于STEM教學的具體案例設計。

3.1 案例設計

本次案例選擇八年級上冊第一單元的圖像處理，設計項目學習主題為“制作動物世界電子相冊”[6]。動物存在于我們身邊，動物的生存習性如何，有些還需我們再了解。選擇與學生生活相關的主題，讓學生懷著極大地熱情，學習Photoshop的相關知識和技能，盡最大努力克服遇到的問題。

3.1.1 教學目標

知識與技能目標：

⑴ 了解電子相冊制作的基本要素。

⑵ 認識Photoshop的常用工具和使用方法，了解色彩調節技術。

⑶ 學會圖像的獲取、圖像處理的基本操作、圖像的色彩調節、圖像的合成、圖像的修補與特效、平面設計等技術的操作和應用[6]。

過程與方法目標：

⑴ 通過協作學習，共同探究動物的生活習性，探究圖片的獲取，提高自己的探究能力。

⑵ 在這次項目學習中，學生聯系實際，提高分析能力、實踐能力和科學思維能力，培養學生的科學素養和信息素養。

⑶ 通過完成此次作品設計,觀賞和評價他人的作品，提高學生的表達能力和創新能力以及學生解決實際問題的能力。

情感態度與價值觀：

⑴ 通過此次學習，培養學生解決問題的良好習慣。

⑵ 通過作品設計，培養學生的的審美價值觀。

⑶ 在作品創作的過程中，產生成就感，明白有耕耘就有收獲的人生哲理。

⑷ 激發學生了解動物的熱情，親近和愛護動物的情感。

3.1.2 教學重點及難點

⑴ 教學重點：引導學生掌握制作電子相冊的基本要素，學會靈活運用圖像的色彩調節、圖像的合成、圖像的修補與特效、平面設計等技術。

⑵ 教學難點：培養學生的科學素養和信息素養，在評價他人作品的過程中，逐漸形成良好的審美觀。

3.1.3 驅動問題

如何制作動物世界的電子相冊。

3.1.4 情境設置

學校要開展愛護動物活動，帶學生參觀動物園，需要同學們了解一些動物的生活習性，并在動物活動上展示自己的作品。同學們可以通過自己拍攝、搜集資料、小組合作制作電子相冊。

3.1.5 教學資源與教學工具

在線資源：使用百度、谷歌搜索有用的資源信息。技術設備：多媒體。

材料：一份精美的動物電子相冊、PPT文稿、Photoshop等軟件處理及電子相冊制作的軟件。

3.1.6 教學活動

本次教學活動分為7個環節，從教師角色和學生活動兩方面進行設計，見表1。

表1 教學設計與活動

3.2 教學反思

本案例圍繞制作動物電子相冊這一項目，以學生為主體，通過教師指導，學生探索、討論、合作、設計等多種學習方式，實現理論實踐與STEM相結合的一體化教學，培養了學生解決實際問題的綜合能力和創新能力。

3.2.1 優點

整個設計完整、流暢，將STEM教育融入到信息技術教學過程中，有機的將傳統教學、項目式學習和問題解決學習模式結合起來，給學生創造了一個寬松愉悅的學習氛圍，充分調動了學生的學習熱情和積極性。整個教學設計體現了以學生為主體，教師為主導，適應新的教學理念，注重個體差異，綜合考慮學生能力差異進行分組，使學生發揮各自優勢的同時也能取長補短。整個教學活動注重STEM學科知識的整合。通過制作電子相冊，了解動物習性和科學知識，學習圖像處理的相關技術，通過作品評價，培養藝術鑒賞能力。學生自主搭建交流合作學習的平臺，通過學生探索、討論、合作、設計，培養學生解決實際問題的綜合能力和創新能力。

3.2.2 難點

STEM教育對教師的要求較高。首先，要轉變角色成為學生的引導者，在學生合作學習中，教師要有意識的引導和啟示學生。其次，教師要具備各方面的知識和能力，需要教師課余時間投入大量的精力學習其他學科的知識和綜合運用知識。最后，教師要充分了解每個學生的興趣和特長，項目的選擇要有趣味性和新穎性，教師掌握了學生的興趣愛好，才能從學生實際需求出發，選擇與學生生活相關的項目，激發學生學習的熱情。教師在進行分組時才能綜合考慮每個學生的能力。學生在合作的過程中取長補短。

4 結束語

通過以上案例設計和教學反思，將STEM教育與中學信息技術課堂教學相融合，培養學生的綜合實踐能力、創新能力和實際解決問題的能力，使學生在德、智、體、美各方面都獲得良好的發展和鍛煉。STEM教育是21世紀教育核心素養培養和實施的助推劑，STEM教育與中學信息技術融合適應了21世紀人才培養的目標是要求。

參考文獻(References):

[1]余勝泉,胡翔.STEM教育理與跨學科整合模式[J].開放教育研究,2015.4:13-22

[2]袁利平.論STEAM教育與核心素養的對接[J].陜西師范大學學報(哲學社會科學版),2017.46(5):164-169

[3]崔鴻,朱家華,張秀紅.基于項目的STEAM學習探析:核心素養的視角[J].華東師范大學學報(教育科學版),2017.4:53-61

[4]秦瑾若.STEM教育_基于真實問題情景的跨學科式教育[J].中國電化教育,2017.4(363):67-74

[5]巴克教育研究所著,任偉譯.項目學習教師指南[M].教育科學出版社,2007.

[6]王艷艷.基于項目學習的初中信息技術課堂教學研究[D].福建師范大學,2014.