STEAM 教學(xué)模式在初中信息技術(shù)課堂中的應(yīng)用

臧美鳳

[摘? ?要]STEAM教學(xué)模式注重培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和動(dòng)手能力，讓學(xué)生像工程師、科學(xué)家那樣思考。目前STEAM教學(xué)模式在初中信息技術(shù)課堂中的應(yīng)用還不是很廣泛。STEAM教學(xué)模式在初中信息技術(shù)課堂中的應(yīng)用通常如下：創(chuàng)設(shè)真實(shí)而有意義的情境—確定圍繞情境的核心任務(wù)—設(shè)計(jì)、實(shí)施和改進(jìn)方案—成果交流展示。

[關(guān)鍵詞]STEAM;初中;信息技術(shù);創(chuàng)課;Scratch;趣味編程

[中圖分類號(hào)]? ? G633.67? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? ? A? ? ? ? [文章編號(hào)]? ? 1674-6058（2020）03-0016-03

一、STEAM教學(xué)模式的提出背景

我國(guó)“十三五”規(guī)劃中明確提出，要有效利用信息技術(shù)推進(jìn)“眾創(chuàng)空間”建設(shè)，探索STEAM教育、創(chuàng)客教育等新教育模式，使學(xué)生具有較強(qiáng)的信息意識(shí)與創(chuàng)新意識(shí)。現(xiàn)在的孩子，大概有三分之二會(huì)在將來(lái)從事目前尚未發(fā)明出來(lái)的工作，只有具有終身創(chuàng)造力的孩子，才能更好地面對(duì)不確定的未來(lái)。

二、STEAM教學(xué)模式在初中信息技術(shù)課堂應(yīng)用的理論支撐

STEAM是五個(gè)單詞的縮寫：Science（科學(xué)）、Technology（技術(shù)）、Engineering（工程）、Arts（藝術(shù)）、Maths（數(shù)學(xué)）。STEAM教學(xué)模式是由美國(guó)政府最先提出來(lái)的，旨在加強(qiáng)美國(guó)K12階段關(guān)于科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)以及數(shù)學(xué)的教育。最初的倡議只有四個(gè)字母STEM，是美國(guó)反思其基礎(chǔ)教育在理工科方面漸漸呈現(xiàn)弱勢(shì)而提出的。近期加入了Arts，也就是藝術(shù)，變得更加全面。

STEAM教學(xué)模式與傳統(tǒng)的學(xué)校教育有明顯的差別。傳統(tǒng)的教育模式是“學(xué)科化”的，即關(guān)注學(xué)科本身的核心素養(yǎng)，而STEAM教學(xué)模式弱化了各個(gè)學(xué)科的界線，更加關(guān)注的是“解決實(shí)際問(wèn)題”“以問(wèn)題為導(dǎo)向的教學(xué)”“問(wèn)題的解決過(guò)程”，追求科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)等學(xué)科綜合，鼓勵(lì)和培養(yǎng)學(xué)習(xí)者在多方面全面發(fā)展，把培養(yǎng)單一型人才轉(zhuǎn)變?yōu)榕囵B(yǎng)綜合型人才，讓學(xué)生像工程師、科學(xué)家、設(shè)計(jì)師那樣去思考，從而培養(yǎng)完整的、全面發(fā)展的人才。

Scratch軟件是由麻省理工學(xué)院（MIT）開發(fā)設(shè)計(jì)的，它讓剛開始接觸“計(jì)算機(jī)邏輯”思維的少兒和青少年覺(jué)得數(shù)字世界很有意思，而程序設(shè)計(jì)是一個(gè)奇妙的“游戲”過(guò)程。據(jù)筆者進(jìn)行的文獻(xiàn)調(diào)查，Scratch作為世界排名靠前的面向少兒和青少年的編程工具，在北美和西歐已經(jīng)非常普及;在亞洲地區(qū)，在我國(guó)的普及程度是比較高的，但是主要是小學(xué)階段在教學(xué)這個(gè)創(chuàng)意編程的軟件，到了初中階段，又開始教VB和C++。由于小學(xué)階段的教學(xué)深度不夠，大多數(shù)學(xué)生只能算是接觸過(guò)，會(huì)基本的使用方法，僅此而已。由于教學(xué)的持續(xù)性也不夠，學(xué)生還不能掌握稍微復(fù)雜的程序的編寫。

“學(xué)習(xí)是習(xí)慣的養(yǎng)成”，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力和認(rèn)識(shí)數(shù)字世界并掌握計(jì)算機(jī)邏輯思維的能力，是學(xué)生將來(lái)成功的基礎(chǔ)之一，而Scratch恰好提供了培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)習(xí)慣所需要的先進(jìn)教育理念和工具。

STEAM教學(xué)模式實(shí)際上類似于PBL教學(xué)模式（Project Based Learning，基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)），是項(xiàng)目導(dǎo)向的學(xué)習(xí)，將無(wú)意義的機(jī)械式的學(xué)習(xí)模式，轉(zhuǎn)化為有意義的學(xué)習(xí)模式，使學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力更強(qiáng)，教學(xué)效果更好。

三、STEAM教學(xué)模式在初中信息技術(shù)課堂中應(yīng)用的實(shí)例

筆者將初中信息技術(shù)的編程課教學(xué)內(nèi)容由原來(lái)的VB和C++語(yǔ)法改變?yōu)镾cratch創(chuàng)意編程，教材為學(xué)校自主研發(fā)的校本教材：趣味游戲設(shè)計(jì)之小豬佩奇的奇幻旅行。因?yàn)槊總€(gè)少年在他成長(zhǎng)的過(guò)程中，都會(huì)有一個(gè)夢(mèng)想，如做個(gè)英雄，仗劍走天涯，或者是用自己的發(fā)明和創(chuàng)意來(lái)拯救整個(gè)世界……Scratch這個(gè)軟件，就可以給他們的夢(mèng)想插上翅膀，給他們一個(gè)實(shí)現(xiàn)自己創(chuàng)意的平臺(tái)，讓他們?cè)诎岩粋€(gè)個(gè)創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為代碼的過(guò)程中收獲快樂(lè)和自信。這種通過(guò)自己動(dòng)手操作而獲得的自信的體驗(yàn)將伴隨著他們的漫長(zhǎng)人生之路，讓他們知道，只要肯動(dòng)腦，肯動(dòng)手，就能改變很多東西。

愛玩游戲是孩子的天性，如何引導(dǎo)學(xué)生在玩的過(guò)程中學(xué)到知識(shí)、提升能力，形成不畏艱難、勇于挑戰(zhàn)自我的優(yōu)良品性？筆者將課程設(shè)計(jì)為以學(xué)生喜歡的小豬佩奇為使者，以“小豬佩奇的奇幻旅行”為主線，將多個(gè)創(chuàng)意編程穿插其中，讓學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中，掌握編程思想，提升創(chuàng)造力。

整個(gè)課程其實(shí)包含一個(gè)趣味故事：小豬佩奇的爸爸被來(lái)自河外星系的大反派“暴君”給抓起來(lái)囚禁在蘇州的虎丘塔里，小豬佩奇要穿越世界的七大洲四大洋，尋找散落在世界各地的“幸運(yùn)魔方”。集齊7個(gè)幸運(yùn)魔方，才能救出豬爸爸。勇敢的小豬佩奇帶著使命，踏上了征程。她將經(jīng)歷怎樣的奇遇呢？第1站在北京故宮，在這里她要完成故宮探險(xiǎn)。故宮里面已經(jīng)被黑暗勢(shì)力控制，機(jī)關(guān)重重，只有突破“暴君”設(shè)下的道道關(guān)卡，才能拿到第1個(gè)幸運(yùn)魔方。第2站來(lái)到法國(guó)巴黎，在埃菲爾鐵塔這里，小豬佩奇要跟狡猾的地鼠作斗爭(zhēng)。打退了所有的地鼠，她就可以獲得在埃菲爾鐵塔頂端的第2個(gè)幸運(yùn)魔方。第3站來(lái)到英國(guó)的牛津大學(xué)圖書館，在這里小豬佩奇要接受大反派的挑戰(zhàn)，回答由大反派提出的關(guān)于科學(xué)知識(shí)的問(wèn)題，她只有兩次答錯(cuò)的機(jī)會(huì)，需要具備一定的科學(xué)常識(shí)才能順利過(guò)關(guān)。挑戰(zhàn)成功后，就可以拿到藏在圖書館閣樓里的第3個(gè)幸運(yùn)魔方。第4站來(lái)到意大利羅馬的大圓形競(jìng)技場(chǎng)，在這里小豬佩奇要和植物們一起大戰(zhàn)僵尸，戰(zhàn)勝了僵尸后，才可以拿到藏在競(jìng)技場(chǎng)某個(gè)地方的第4個(gè)幸運(yùn)魔方。第5站來(lái)到非洲的撒哈拉沙漠，在這里小豬佩奇要獨(dú)自駕車穿越整個(gè)沙漠，路上會(huì)遇到很多的障礙和危險(xiǎn)，順利穿越之后，會(huì)拿到第5個(gè)幸運(yùn)魔方。第6站來(lái)到足球王國(guó)巴西，小豬佩奇要跟大反派“暴君”在巴西的馬拉卡納球場(chǎng)進(jìn)行一場(chǎng)大比拼。小豬佩奇共有5次射門的機(jī)會(huì)，如果射進(jìn)了3個(gè)球，就可以得到藏在球場(chǎng)某個(gè)角落的幸運(yùn)魔方。第7站來(lái)到澳大利亞的悉尼歌劇院，這里有一個(gè)時(shí)空隧道，穿過(guò)時(shí)空隧道可以得到第7個(gè)幸運(yùn)魔方，并且借助時(shí)空隧道可以直接到達(dá)蘇州虎丘。小豬佩奇集齊了7個(gè)幸運(yùn)魔方，來(lái)到虎丘塔，就可以順利地救出豬爸爸，一家團(tuán)聚。

一學(xué)期下來(lái)，學(xué)生對(duì)本課程表現(xiàn)出了前所未有的興趣，之前的編程用VB，對(duì)于初中學(xué)生來(lái)說(shuō)，難度有點(diǎn)大，不容易理解，而且一節(jié)課很難有完整的作品完成，很難有形象直觀的互動(dòng)作品呈現(xiàn)，學(xué)生的參與度很低，很多學(xué)生昏昏欲睡。Scratch的交互性特別強(qiáng)，學(xué)生可以不斷測(cè)試自己的作品，還可以在教師提供的教程的基礎(chǔ)上添加自己的創(chuàng)意，很大程度上增加了學(xué)生的自信心和自我效能感。學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情很高，學(xué)習(xí)積極性前所未有地高漲，學(xué)生更加愿意主動(dòng)去探究知識(shí)。而傳統(tǒng)的編程課由于知識(shí)點(diǎn)本身給學(xué)生帶來(lái)了比較大的認(rèn)知負(fù)荷，學(xué)生很難有精力去主動(dòng)探究，基本上就是模仿教師，沒(méi)有新意，也沒(méi)有創(chuàng)造力，完成的作品也不是學(xué)生感興趣的。

下面以第5站為例，詳細(xì)地介紹一下Scratch教學(xué)模式在初中信息技術(shù)課堂中的應(yīng)用。本例以“穿越沙漠的極速車神”為主題，讓學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，小組合作探究，完成“穿越沙漠的極速車神”程序的設(shè)計(jì)和開發(fā)。教師提供的腳手架包括：1.游戲說(shuō)明（幫助學(xué)生更好地了解學(xué)習(xí)任務(wù)）。2.基本角色素材（學(xué)生后期可以根據(jù)自己程序的需要自行添加）。3.各個(gè)角色的代碼（以提前錄制好的微視頻呈現(xiàn)，有需要的學(xué)生自行觀看）。4.思考題（幫助學(xué)生積極思考，進(jìn)一步提升自我）。

游戲說(shuō)明：游戲中，玩家要幫助小豬佩奇控制賽車在賽道上飛奔，既要避免碰到賽道的邊緣，又要躲避賽道上出現(xiàn)的障礙。游戲中會(huì)隨機(jī)出現(xiàn)金幣，玩家要替小豬佩奇收集更多的金幣來(lái)?yè)Q取幸運(yùn)魔方。想要讓游戲更加的刺激、有吸引力，我們要給游戲限定一個(gè)時(shí)間，玩家必須在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成游戲。

請(qǐng)學(xué)生分析他們會(huì)用到哪些角色，并且將角色導(dǎo)入程序編輯界面（見圖1、圖2）。

引導(dǎo)學(xué)生思考：游戲中需要設(shè)定和保存一些數(shù)據(jù)，所以我們需要通過(guò)“變量”來(lái)保存數(shù)據(jù)。該如何操作呢？

接下來(lái)為各個(gè)角色寫入腳本代碼。

“玩家”角色的腳本程序代碼如圖3—圖5。（篇幅有限，只提供部分角色的腳本代碼，另外還提供圖文教程和視頻教程的腳手架給學(xué)生，為學(xué)生的編程提供指導(dǎo)）

可以讓學(xué)生嘗試看如何修改賽道的顏色。

四、總結(jié)與反思

STEAM教學(xué)模式在初中信息技術(shù)課堂中的應(yīng)用通常如下：

首先，創(chuàng)設(shè)真實(shí)而有意義的情境，并且這個(gè)情境要能引發(fā)學(xué)生的興趣。本課程中，借用了網(wǎng)紅小豬佩奇這一個(gè)在初中生群體中非常受歡迎的角色，學(xué)生非常感興趣。真實(shí)的情境很難預(yù)設(shè)，具有生成性、不確定性和復(fù)雜性，能夠給學(xué)習(xí)者提供綜合運(yùn)用多種學(xué)科知識(shí)的環(huán)境，這與STEAM 教學(xué)模式倡導(dǎo)的面向真實(shí)世界解決實(shí)際問(wèn)題，像科學(xué)家、工程師那樣思考相一致。

其次，確定核心問(wèn)題（任務(wù)）。在STEAM課堂中，核心問(wèn)題是最關(guān)鍵的一個(gè)元素，它來(lái)源于真實(shí)的情境，主要作用是為學(xué)生提供探究的思路，為學(xué)生的思維提供支持。STEAM教學(xué)模式的宗旨就是培養(yǎng)學(xué)生解決真實(shí)問(wèn)題的能力以及設(shè)計(jì)創(chuàng)造能力， 所以富有挑戰(zhàn)性的真實(shí)的核心問(wèn)題的確定，起著十分重要的作用。

再次，設(shè)計(jì)、實(shí)施和改進(jìn)方案。科學(xué)探究和工程設(shè)計(jì)的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，是STEAM 教學(xué)模式中的主要學(xué)習(xí)方式。大多數(shù)學(xué)者都認(rèn)為工程是STEAM教學(xué)模式的核心。但是，無(wú)論是對(duì)于科學(xué)探究而言， 還是對(duì)于工程設(shè)計(jì)的項(xiàng)目而言，方案的制訂都是一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)。這里的方案是指一個(gè)比較具體、詳細(xì)和可操作的計(jì)劃，很大程度上決定了最終的成果是否能夠解決真實(shí)世界的實(shí)際問(wèn)題。另外，一個(gè)可操作、易推廣的方案的形成，需要經(jīng)歷一個(gè)設(shè)計(jì)、實(shí)施和改進(jìn)的過(guò)程。

最后，成果交流展示。STEAM 教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)的是面向真實(shí)世界的實(shí)際問(wèn)題的解決，因而其課堂教學(xué)始終是圍繞真實(shí)世界的問(wèn)題解決而展開的，最終作品是一個(gè)成果，該成果的交流和展示決定了本次任務(wù)的實(shí)用性。

[? 參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ]

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（責(zé)任編輯 周侯辰）