信息技術(shù)教學(xué)與STEM項(xiàng)目融合探究

李莉

[摘? ?要]當(dāng)前STEM項(xiàng)目越來(lái)越深入到學(xué)校各個(gè)學(xué)科的教育教學(xué)中，對(duì)學(xué)科教師的課程設(shè)計(jì)提出了新的要求。信息技術(shù)教師在課堂中要多方面地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)研究能力，提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)，鼓勵(lì)學(xué)生全面發(fā)展、自由生長(zhǎng)，成為更好的自己。

[關(guān)鍵詞]STEM項(xiàng)目;信息技術(shù);融合

[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）36-0040-02

課程化環(huán)境下的STEM項(xiàng)目，是對(duì)S（科學(xué)）、T（技術(shù)）、E（工程）、M（數(shù)學(xué)）四門課程進(jìn)行融合，利用一定的教學(xué)環(huán)節(jié)將原本看似沒(méi)有聯(lián)系的零碎知識(shí)進(jìn)行整合，提升學(xué)生在學(xué)習(xí)情境中的設(shè)計(jì)能力、合作能力、問(wèn)題解決能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科綜合素養(yǎng)。

筆者有幸在2018年參加“美國(guó)STEM項(xiàng)目浸入式學(xué)習(xí)”，在對(duì)美國(guó)中小學(xué)STEM項(xiàng)目教學(xué)的學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)，他們的學(xué)生在思維、動(dòng)手、團(tuán)隊(duì)合作，特別是在創(chuàng)新方面有較強(qiáng)的能力，課堂上STEM項(xiàng)目的環(huán)節(jié)已為廣大師生所接受。

就信息技術(shù)學(xué)科來(lái)說(shuō)，如何將STEM項(xiàng)目融入課堂教學(xué)呢？筆者認(rèn)為，需要從課程內(nèi)容、教學(xué)組織形式以及課堂評(píng)價(jià)方式等多角度進(jìn)行改造，突出跨學(xué)科、工程教育、創(chuàng)新等特點(diǎn)，最終為提升學(xué)生的綜合素質(zhì)服務(wù)。下面以《智能避障小車》的教學(xué)為例談基于STEM項(xiàng)目的教學(xué)設(shè)計(jì)。

一、課堂教學(xué)目標(biāo)：從技術(shù)能力操作目標(biāo)到解決生活實(shí)際問(wèn)題的轉(zhuǎn)變

在信息技術(shù)教學(xué)中，教學(xué)目標(biāo)包括知識(shí)與技能、過(guò)程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀三個(gè)維度，其中知識(shí)與技能作為重要目標(biāo)，其實(shí)現(xiàn)往往要通過(guò)對(duì)學(xué)生進(jìn)行技能操作的指導(dǎo)。在STEM項(xiàng)目中，需要將技能目標(biāo)淡化為暗線，而將解決生活中實(shí)際問(wèn)題的任務(wù)作為明線，用明線推動(dòng)課堂教學(xué)，暗線作為技術(shù)支持，兩者進(jìn)行融合，從而實(shí)現(xiàn)STEM項(xiàng)目教學(xué)的實(shí)用效能。

《智能避障小車——出發(fā)》是筆者在初中信息技術(shù)程序設(shè)計(jì)教學(xué)中選擇的一個(gè)微型STEM項(xiàng)目教學(xué)課例。下面是課堂設(shè)計(jì)及思考評(píng)析。

【課堂設(shè)計(jì)】（第一稿）

通過(guò)語(yǔ)音的實(shí)例引入聲音傳感器的概念→講解聲音傳感器的概念;

介紹傳感器相應(yīng)的程序模塊→教師演示講解基本模塊的搭建過(guò)程→學(xué)生模仿教師的操作過(guò)程，編寫程序;

按照課堂既定的具體項(xiàng)目要求進(jìn)行活動(dòng)，解決活動(dòng)中出現(xiàn)的問(wèn)題→教師課堂巡視輔導(dǎo)評(píng)價(jià)。

設(shè)計(jì)思考：以上設(shè)計(jì)，技能教學(xué)非常明顯，注重對(duì)聲音傳感器的概念認(rèn)知，將聲音傳感器的外設(shè)控制程序模塊作為教學(xué)重點(diǎn)。學(xué)生雖然在學(xué)習(xí)過(guò)程中了解了聲音傳感器的技術(shù)原理和控制模塊，但是對(duì)傳感器在生活實(shí)際中的應(yīng)用缺乏感性認(rèn)識(shí)，且教師沒(méi)有給學(xué)生提供完整的實(shí)際應(yīng)用練習(xí)，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程單一，對(duì)概念的理解片面，無(wú)法形成正確的知識(shí)遷移以解決生活實(shí)際問(wèn)題。

【課堂設(shè)計(jì)】（第二稿）

導(dǎo)入：同學(xué)們看到的賽車游戲比賽，大多數(shù)都是通過(guò)遙控手柄進(jìn)行控制，那么可不可以讓我們的賽車更加智能一些，脫離手柄也可以自由駕駛呢？如果可以，首先想一想，有哪些方法可以讓賽車知道何時(shí)出發(fā)，不輸在起跑線上呢？

問(wèn)題提出：

判斷出發(fā)時(shí)間1：發(fā)令槍響→賽車出發(fā)。

判斷出發(fā)時(shí)間2：人聲口令→賽車出發(fā)。

判斷出發(fā)時(shí)間3：音樂(lè)聲音→賽車出發(fā)。

判斷出發(fā)時(shí)間4：揮動(dòng)紅色小旗→賽車出發(fā)。

判斷出發(fā)時(shí)間5：拍拍小車→賽車出發(fā)。

問(wèn)題思考：如何解決以上問(wèn)題？

解決思路1：聲音→聲感→音量→聲音傳感器。

解決思路2：顏色→色度→強(qiáng)弱→顏色傳感器。

解決思路3：觸碰→振動(dòng)→強(qiáng)度→加速度傳感器。

解決方法：

出發(fā)過(guò)程1：檢測(cè)環(huán)境數(shù)值（音量、顏色或振動(dòng)力度）。

出發(fā)過(guò)程2：記錄數(shù)據(jù)，分析適宜的閾值。

出發(fā)過(guò)程3：實(shí)驗(yàn)調(diào)試，根據(jù)具體情況進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。

設(shè)計(jì)反思：

解決問(wèn)題所用的傳感器：（? ? ）聲音傳感器（? ? ）顏色傳感器（? ? ）加速度傳感器（? ? ）聲音傳感器和顏色傳感器（? ? ）聲音傳感器、顏色傳感器和加速度傳感器

解決問(wèn)題所用的程度模塊：

應(yīng)用效果：

設(shè)計(jì)反思總結(jié)：

設(shè)計(jì)評(píng)析：在第二稿的設(shè)計(jì)中，任務(wù)主線替代了技術(shù)主線，成為課堂教學(xué)的核心，通過(guò)一系列的應(yīng)用實(shí)例，讓學(xué)生客觀體驗(yàn)到除了聲音傳感器外，還有顏色傳感器、加速度傳感器，它們是如何對(duì)編程軟件進(jìn)行控制的，實(shí)現(xiàn)賽車的出發(fā)。這些任務(wù)來(lái)源于生活實(shí)際，符合學(xué)生的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)一個(gè)微小項(xiàng)目，創(chuàng)設(shè)符合生活實(shí)際的教學(xué)環(huán)境，提升學(xué)生的認(rèn)知度，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識(shí)遷移，創(chuàng)作出個(gè)性化作品，從而達(dá)到行為與創(chuàng)新的教學(xué)目標(biāo)。

二、學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程：從教師選擇和組織到學(xué)生自身選擇和組織的轉(zhuǎn)變

中小學(xué)的信息技術(shù)課程教學(xué)一般都是在學(xué)校的公共計(jì)算機(jī)教室內(nèi)完成，學(xué)生無(wú)法安全地存儲(chǔ)自己的作品，常常會(huì)導(dǎo)致2～3課時(shí)內(nèi)無(wú)法完成既定的教學(xué)任務(wù)，因此主題活動(dòng)常常流于形式，難以真正實(shí)施。

【課堂設(shè)計(jì)】（第一稿）

《智能避障小車》課例是安排2～3課時(shí)，完成一個(gè)完整的作品。理想狀態(tài)下，學(xué)生依據(jù)“功能選擇→車身搭建→程序編寫→程序調(diào)試→程序優(yōu)化→完成作品”的流程在2～3節(jié)課中完成制作。但是由于客觀條件限制，如課時(shí)有限等，最終導(dǎo)致作品制作往往有頭無(wú)尾。

設(shè)計(jì)思考：每節(jié)課的教學(xué)時(shí)長(zhǎng)有限，這對(duì)教師二次加工教材的能力提出了要求，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)情進(jìn)行針對(duì)性加工，從而保證教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

【課堂設(shè)計(jì)】（第二稿）

對(duì)主題活動(dòng)進(jìn)行改良設(shè)計(jì)。由學(xué)生來(lái)主動(dòng)選擇適合自己的學(xué)習(xí)內(nèi)容，建立非線性教學(xué)結(jié)構(gòu)。

《智能避障小車》課堂設(shè)計(jì)可以由3個(gè)開(kāi)放性任務(wù)和2個(gè)線性任務(wù)組成：

任務(wù)1：學(xué)生自行對(duì)賽車功能進(jìn)行選擇，增強(qiáng)小車在比賽中的實(shí)用性（開(kāi)放性）

任務(wù)2：車型設(shè)計(jì)，學(xué)生根據(jù)對(duì)小車功能的選擇設(shè)計(jì)不同的車型與結(jié)構(gòu)（開(kāi)放性）

任務(wù)3：程序設(shè)計(jì)，針對(duì)選擇的功能進(jìn)行具體的程序編寫（線性）

任務(wù)4：程序調(diào)試（線性）

任務(wù)5：程序優(yōu)化（開(kāi)放性）

設(shè)計(jì)評(píng)析：整個(gè)教學(xué)過(guò)程采用開(kāi)放性的賽車功能選擇、車型選擇、程序優(yōu)化和線性的知識(shí)學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，既讓學(xué)生進(jìn)行自我設(shè)計(jì)，體現(xiàn)其個(gè)性，又讓學(xué)生有充分的技能實(shí)踐認(rèn)知過(guò)程，既能滿足學(xué)生對(duì)作品綜合性的修改需求，也能讓學(xué)生體驗(yàn)這個(gè)過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)，從而增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，使其作品呈現(xiàn)出豐富的層次性。

三、課堂評(píng)價(jià)：從單一的總結(jié)性評(píng)價(jià)到綜合性、過(guò)程性評(píng)價(jià)的轉(zhuǎn)變

傳統(tǒng)的信息技術(shù)課堂中，評(píng)價(jià)方式多以總結(jié)性評(píng)價(jià)為主，通常通過(guò)一個(gè)作品來(lái)總結(jié)本課的教學(xué)內(nèi)容。而STEM項(xiàng)目教學(xué)設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)給學(xué)生不同的表現(xiàn)機(jī)會(huì)，對(duì)學(xué)生創(chuàng)作過(guò)程中所涉及的各方面能力進(jìn)行綜合性的過(guò)程性評(píng)價(jià)，從而提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

【課堂設(shè)計(jì)】（第一稿）

在《智能避障小車》課例中，對(duì)學(xué)生最后能否讓賽車完成避障比賽進(jìn)行評(píng)價(jià)。雖然對(duì)教學(xué)目標(biāo)是否實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，但是忽略了學(xué)生在整個(gè)過(guò)程中對(duì)賽車功能、外形等的考慮，只通過(guò)能否完成比賽來(lái)評(píng)價(jià)，容易給學(xué)生帶來(lái)挫敗感。

設(shè)計(jì)思考：每個(gè)學(xué)生在完成作品的每個(gè)環(huán)節(jié)中，都會(huì)將自己的想法付諸實(shí)踐，也會(huì)盡自己最大努力去完成相應(yīng)功能的設(shè)計(jì)，制作令自己滿意的作品，只進(jìn)行總結(jié)性評(píng)價(jià)不能客觀地對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行評(píng)價(jià)。

【課堂設(shè)計(jì)】（第二稿）

通過(guò)過(guò)程性評(píng)價(jià)和綜合性評(píng)價(jià)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行評(píng)價(jià)。過(guò)程性評(píng)價(jià)包括賽車功能設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)、車身造型設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)和程序編寫調(diào)試評(píng)價(jià)。綜合性評(píng)價(jià)包括程序優(yōu)化評(píng)價(jià)和比賽成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)。

設(shè)計(jì)評(píng)析：在過(guò)程性評(píng)價(jià)中，教師不能僅依據(jù)自身感受對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)或打分，因?yàn)檫@樣的打分不夠客觀，因此在進(jìn)行過(guò)程性評(píng)價(jià)時(shí)，最好有一個(gè)量表來(lái)對(duì)照進(jìn)行打分評(píng)價(jià)，每一個(gè)環(huán)節(jié)給出不同的層級(jí)，按照層級(jí)對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)，這樣學(xué)生對(duì)自己的能力提升也會(huì)有一個(gè)直觀的感受，可以增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力，促進(jìn)學(xué)生綜合能力的提升。

信息技術(shù)教學(xué)與STEM項(xiàng)目的融合對(duì)主題性和綜合性的要求很凸顯，更加關(guān)注培養(yǎng)學(xué)生解決生活中實(shí)際問(wèn)題的能力。在教學(xué)過(guò)程中，教師需要積極拓展實(shí)際生活中的元素，為信息技術(shù)課添加更豐富的層次和設(shè)計(jì)元素，推動(dòng)學(xué)科教學(xué)的發(fā)展。首先是要融合得自然，選擇合適的主題，尋找合適的內(nèi)容進(jìn)行融合;其次是要融會(huì)貫通，兼顧信息技術(shù)的技能性和STEM項(xiàng)目的多維性，通過(guò)良好的任務(wù)進(jìn)行融合，促使教學(xué)效益最大化;最后，教師要依據(jù)學(xué)情，采用最佳的融合方式，保障教學(xué)效果。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]

[1]? 卓澤林.超越課堂：美國(guó)中小學(xué)校外STEM項(xiàng)目的實(shí)施和評(píng)估[J].中國(guó)電化教育，2017（11）：80-86.

[2]? OSMUNDSON，何珊云，王小平.理解課堂中的形成性評(píng)價(jià)[J].全球教育展望，2012（4）：3-6+20.

[3]? 余勝泉，胡翔.STEM教育理念與跨學(xué)科整合模式[J].開(kāi)放教育研究，2015（4）：13-22.

（責(zé)任編輯? ? 周侯辰）