基于STEAM理念的 初中信息技術項目課程設計

張麗娜

在STEAM教育理念下，學生學科核心素養與科技創新能力的培養已然成為兩個相互促進、相互關聯的研究領域，良好的信息素養能夠促進學生科技創新意識的培養，而提高學生的科技創造能力是提升信息素養的有力保障。與此同時，如何在初中信息技術課程中培養學生這兩方面的能力是近幾年研究的熱點，筆者在教學中運用項目式學習的方式設計課程并實施，取得了不錯的教學成效，對初中生科技創新意識和學科核心素養產生了正向影響。下面，筆者以“智能校園模型建設”項目為例，介紹其在學科教學中的具體應用與實踐效果。

● 項目式學習

項目式學習也叫做項目化學習（Project-based Learning，簡稱為PBL），來源于杜威的“做中學”的經驗學習方式，以及杜威的學生克伯屈在1981年提出的設計教學法。項目式學習是指在真實生活的問題情境中，學生合作設計解決問題的方案，在教師的輔助下分工協作實施方案，其間一直伴有評價與反思、解決方案的不斷迭代，直至最優化地解決問題。

在項目式學習中，學生帶著問題去尋找無法從教材和課堂上找到的答案。教師需要從三方面開展引導：項目前期——依據課程標準、學生情況等，確定學習內容，精心設計驅動問題;項目中期——引導、輔助及指導學生;項目后期——引導學生評價反思項目作品，總結展望。

● STEAM教育

在STEAM教育中，S指的是科學（Science），T指的是技術（Technology），E指的是工程（Engineering），A指的是藝術（Arts），M指的是數學（Mathematics）。STEAM教育強調多學科的融合，主張以學生為中心，學生在融合多學科的任務問題中，探索發現、分解任務、分工協作、自主探究、合作交流、匯報展示等，課堂不再以教師為主體，而是以學生為主體，教師化身協同者、輔助者、指導者。

STEAM教育是一個系統工程，而非簡單的一節課，它是一種新的教與學的方式，即學生可以完全依照自己解決問題的思路主動探究，按照個人興趣和風格去解決與生活實際相關聯的真實問題，教師的工作更多的是前期準備與積淀，教師與學生之間的關系是平等的，教師提供驅動問題后，僅起輔助協調的作用，在整個過程中，學生的跨學科融合能力和創造能力得到鍛煉。

● 實踐案例

下面，筆者以“智能校園模型建設”項目為例闡述基于STEAM教育理念的項目式學習課程設計在初中信息技術學科中的具體應用與實踐效果。

1.課程目標

通過制作“智能校園”模型，學生能夠感受到自己動手參與設計、創新、制作3D模型，制作智能電器的快樂，通過學習3D設計軟件和開源硬件知識，學生的信息意識、計算思維、數字化學習與創新與信息社會責任的學科核心素養得到全面培養。

2.課程實施過程

第一步：學校模型測繪，請學生測量出學校所有建筑物的長寬高，并按照100：1的比例計算出要制作的學習模型的長寬高。

①計算沙盤比例。給出學校沙盤的尺寸，先讓學生根據沙盤尺寸計算出模型與實際的比例，這時候學生可以分小組集思廣益，實地測量，得出沙盤整體比例。

②建筑物高度測繪。這里學生用到的計算方法千差萬別，如用數學中學到的竹竿和陰影的比例計算、用拖布桿量層高、用高科技裝備激光測距儀、用樂高機器人中的超聲波傳感器等，這些方法都能大約或精準地計算出建筑物高度。

③模型精準尺寸。結合模型圖紙、計算比例尺和建筑物高度就能基本精確地計算出沙盤模型的長寬高。

第二步：設計制作學校3D模型，學生實地參觀校史館、長春市規劃館，討論3D打印模型設計方案，根據照片和模型尺寸進行3D模型設計和打印。

①模型方案討論。讓學生實地參觀校史館，鼓勵學生參觀長春市規劃館，讓學生了解模型有幾種樣式，都是用什么材料制作的，然后討論3D打印模型應該借鑒其他樣式模型的哪些優點，如是否可以有燈、外觀顏色怎么處理等。

②學校建筑物分工設計。小組分工設計學校建筑模型，設計時筆者讓學生對要設計的建筑的各個角度進行拍照，并根據照片和第一步算出的模型尺寸進行3D模型設計和打印。

③打印3D模型。要求學生將設計好的3D模型打印出來，一個建筑物一般會分成幾部分，打印后再用膠槍粘貼。

第三步：制作智能設備。

①智能校園方案。小組討論智能校園應該在哪些方面體現出智能？它們的功能是什么？用已知的知識能否實現？如果能，怎樣實現？

②確定方案并制作。討論選出具有五個可行性的智能作品，即太陽能光控路燈、音控國旗升降桿、技術籃球框、校園門禁識別系統、校園新聞天氣廣播系統。分小組根據各自方案制作智能作品。

③智能設備安裝。在校園模型上安裝并調試智能設備。

第四步：二維碼介紹（錄制智能設備介紹微視頻，并將微視頻的二維碼粘貼到模型上）。

3.課程評價方式

整個課程實施中有兩種評價方式：一個是發散思維的評價，誰的點子好，誰的設計強，誰就更優秀;另一個是動手制作評價，即把想法變成作品的能力評價。整個過程多用鼓勵性評價，要鼓勵學生保持制作的動機和熱情。

4.教學指導建議

教師指導只是給一個方向，具體如何實施由學生討論得出，如3D模型是否鏤空、模型內是否安裝電燈、智能校園有哪些智能設備組成、是否可行怎樣實施等。

● 實踐效果及反思

在“智能校園模型建設”項目中，教師將枯燥的知識融入可行的項目中，寓教于樂，讓學生在具體的制作中掌握3D設計軟件和開源硬件，讓學生真正做到活學活用。使學生感受到自己動手參與設計、創新、制作的快樂，同時學習了3D設計軟件和開源硬件知識，并且圍繞核心素養全面培養了信息意識、計算思維、數字化學習與創新和信息社會責任。當然，筆者在具體的過程中也發現了可改進的地方，如在3D建模過程中不用局限于一種3D建模軟件，3D模型后期可以讓學生在模型上嘗試彩繪，讓學校模型更加絢麗多彩。