STEM教育与中学信息技术课堂融合的教学设计＊

2018-05-22贾亚南王安全

计算机时代 2018年5期

贾亚南，王林，王安全

(宁夏大学，宁夏银川 750021)

0 引言

随着信息时代的迅速发展，中学信息技术教学受到前所未有的关注。目前，在国内大部分中小学已经开设了信息技术课程，培养学生的信息技术素养和能力。但受长期以来的传统教育模式影响，教与学的过程存在许多问题。STEM教育重在变革传统教育，培养学生动手解决问题能力和创新能力，本文将STEM教育融合在中学信息技术课堂教学中作了探索性的研究。

1 STEM教育本质特征

STEM教育是四个英语词的缩写：Science（科学）、Technology（技术）、Engineering（工程）、Maths（数学）。美国正在大力推进教育教学中综合课程的实施，旨在培养学生的动手、创新、综合运用科学知识的能力。其针对人文素养培养的要求，在原有四科的基础上加入了Art（艺术）学科，多学科融合是STEAM教育的核心内容。STEAM逐渐发展成为跨学科的综合素质教育，它的核心是培养学生的综合能力和跨学科思维，培养学生分析问题和解决问题的能力[1]。

2 STEM教育实施的理论依据

2.1 多元智力理论

加德纳提出多元智力理论，人类的智能至少可以分成七个范畴(后来增加至八个)：语文、逻辑、空间、肢体运作、音乐、人际、内省、自然探索 (加德纳在1995年补充)。首先，在多元智能理论支撑下，要求转变传统的“教师讲，学生听”的教学模式，教师在教学中需要运用多样、灵活的教学方法和手段，改变枯燥的课堂教学。STEM教育借鉴这一理论，采用基于项目和问题的学习情境和学习模式的建构，有助于调动学生学习的主动性，发挥学生的主体地位。其次，多元智能理论要求树立正确的智力观，智力的发展具有广泛性和多样性，要求注重培养和发展学生多方面能力，促进学生的全面发展。STEM教育综合运用多学科知识使得学生发挥其优势，相互学习，弥补不足，得到全面发展。

2.2 素质教育

中小学教育是以贯彻党的教育方针和培养德、智、体、美、劳全面发展的社会主义事业建设者和接班人为基础，提出实施素质教育，目的就是培养学生的创新能力，提升学生的综合素质，促进学生的全面发展。当前以科学性和时代性为基本原则，致力于发展学生的人文底蕴、科学精神、学会学习、健康生活、责任担当、实践创新六大核心素养，培养全面发展的人。STEM教育融入信息技术课堂，有助于培养以信息技术素养为核心，兼顾科学素养、工程素养、数学素养和艺术素养，培养学生的实践创新能力和科学精神，成为全面发展的复合型人才[2]。

3 融合STEM教育的中学信息技术课堂教学设计

STEM教育区别于传统教学，提倡基于项目的教学模式和基于问题解决的教学方法。基于项目的教学模式，是以实践性的项目完成为中心，将跨学科的知识与真实情景联系起来，最终以作品设计的方式呈现出来[3]。在教师指导下，学生按照自己的设计思路，通过检索、讨论、演示、观察、设计等学习活动，综合运用各学科知识解决遇到的问题，设计解决方案，自主完成作品设计。在这个学习过程中，学生学习到新的技能和知识，发现自己的优势，培养了分析问题和解决问题的能力，以及创造能力。基于问题解决的教学方法，是在有意义的问题情境中，学生通过合作、探究为什么会出现这样的问题，以及如何解决真实情境中的问题和实际中的问题，通过对所学知识的建构和理解，掌握问题解决背后的新知识，获得解决问题的新技能，提高自学能力[4]。学生通过自主的学习和建构，充分调动学习的积极性，综合运用各方面的知识解决实际问题，达到对知识的全面理解和活学活用，灵活的进行知识和情境的迁移。

在传统信息技术课堂教学中，教师采用单一的授课方式已不能满足当前对学生发展的要求，STEM 教育通过项目式学习和问题解决模式，解决了知识学习和实践的不统一，帮助学生不仅“知”而且体验如何“行”。STEM 教育强调的设计理念是项目性、趣味性、多维性、协作性。调动学生学习的热情，使学生在趣味的学习项目中掌握知识[5]。以下给出基于STEM教学的具体案例设计。

3.1 案例设计

本次案例选择八年级上册第一单元的图像处理，设计项目学习主题为“制作动物世界电子相册”[6]。动物存在于我们身边，动物的生存习性如何，有些还需我们再了解。选择与学生生活相关的主题，让学生怀着极大地热情，学习Photoshop的相关知识和技能，尽最大努力克服遇到的问题。

3.1.1 教学目标

知识与技能目标：

⑴ 了解电子相册制作的基本要素。

⑵ 认识Photoshop的常用工具和使用方法，了解色彩调节技术。

⑶ 学会图像的获取、图像处理的基本操作、图像的色彩调节、图像的合成、图像的修补与特效、平面设计等技术的操作和应用[6]。

过程与方法目标：

⑴ 通过协作学习，共同探究动物的生活习性，探究图片的获取，提高自己的探究能力。

⑵ 在这次项目学习中，学生联系实际，提高分析能力、实践能力和科学思维能力，培养学生的科学素养和信息素养。

⑶ 通过完成此次作品设计,观赏和评价他人的作品，提高学生的表达能力和创新能力以及学生解决实际问题的能力。

情感态度与价值观：

⑴ 通过此次学习，培养学生解决问题的良好习惯。

⑵ 通过作品设计，培养学生的的审美价值观。

⑶ 在作品创作的过程中，产生成就感，明白有耕耘就有收获的人生哲理。

⑷ 激发学生了解动物的热情，亲近和爱护动物的情感。

3.1.2 教学重点及难点

⑴ 教学重点：引导学生掌握制作电子相册的基本要素，学会灵活运用图像的色彩调节、图像的合成、图像的修补与特效、平面设计等技术。

⑵ 教学难点：培养学生的科学素养和信息素养，在评价他人作品的过程中，逐渐形成良好的审美观。

3.1.3 驱动问题

如何制作动物世界的电子相册。

3.1.4 情境设置

学校要开展爱护动物活动，带学生参观动物园，需要同学们了解一些动物的生活习性，并在动物活动上展示自己的作品。同学们可以通过自己拍摄、搜集资料、小组合作制作电子相册。

3.1.5 教学资源与教学工具

在线资源：使用百度、谷歌搜索有用的资源信息。技术设备：多媒体。

材料：一份精美的动物电子相册、PPT文稿、Photoshop等软件处理及电子相册制作的软件。

3.1.6 教学活动

本次教学活动分为7个环节，从教师角色和学生活动两方面进行设计，见表1。

表1 教学设计与活动

3.2 教学反思

本案例围绕制作动物电子相册这一项目，以学生为主体，通过教师指导，学生探索、讨论、合作、设计等多种学习方式，实现理论实践与STEM相结合的一体化教学，培养了学生解决实际问题的综合能力和创新能力。

3.2.1 优点

整个设计完整、流畅，将STEM教育融入到信息技术教学过程中，有机的将传统教学、项目式学习和问题解决学习模式结合起来，给学生创造了一个宽松愉悦的学习氛围，充分调动了学生的学习热情和积极性。整个教学设计体现了以学生为主体，教师为主导，适应新的教学理念，注重个体差异，综合考虑学生能力差异进行分组，使学生发挥各自优势的同时也能取长补短。整个教学活动注重STEM学科知识的整合。通过制作电子相册，了解动物习性和科学知识，学习图像处理的相关技术，通过作品评价，培养艺术鉴赏能力。学生自主搭建交流合作学习的平台，通过学生探索、讨论、合作、设计，培养学生解决实际问题的综合能力和创新能力。

3.2.2 难点

STEM教育对教师的要求较高。首先，要转变角色成为学生的引导者，在学生合作学习中，教师要有意识的引导和启示学生。其次，教师要具备各方面的知识和能力，需要教师课余时间投入大量的精力学习其他学科的知识和综合运用知识。最后，教师要充分了解每个学生的兴趣和特长，项目的选择要有趣味性和新颖性，教师掌握了学生的兴趣爱好，才能从学生实际需求出发，选择与学生生活相关的项目，激发学生学习的热情。教师在进行分组时才能综合考虑每个学生的能力。学生在合作的过程中取长补短。