信息技术教学与STEM项目融合探究

李莉

[摘   要]当前STEM项目越来越深入到学校各个学科的教育教学中，对学科教师的课程设计提出了新的要求。信息技术教师在课堂中要多方面地激发学生的学习研究能力，提升学生的综合素养，鼓励学生全面发展、自由生长，成为更好的自己。

[关键词]STEM项目;信息技术;融合

[中图分类号]    G633.67        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2020）36-0040-02

课程化环境下的STEM项目，是对S（科学）、T（技术）、E（工程）、M（数学）四门课程进行融合，利用一定的教学环节将原本看似没有联系的零碎知识进行整合，提升学生在学习情境中的设计能力、合作能力、问题解决能力和实践创新能力，培养学生跨学科综合素养。

笔者有幸在2018年参加“美国STEM项目浸入式学习”，在对美国中小学STEM项目教学的学习中发现，他们的学生在思维、动手、团队合作，特别是在创新方面有较强的能力，课堂上STEM项目的环节已为广大师生所接受。

就信息技术学科来说，如何将STEM项目融入课堂教学呢？笔者认为，需要从课程内容、教学组织形式以及课堂评价方式等多角度进行改造，突出跨学科、工程教育、创新等特点，最终为提升学生的综合素质服务。下面以《智能避障小车》的教学为例谈基于STEM项目的教学设计。

一、课堂教学目标：从技术能力操作目标到解决生活实际问题的转变

在信息技术教学中，教学目标包括知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度，其中知识与技能作为重要目标，其实现往往要通过对学生進行技能操作的指导。在STEM项目中，需要将技能目标淡化为暗线，而将解决生活中实际问题的任务作为明线，用明线推动课堂教学，暗线作为技术支持，两者进行融合，从而实现STEM项目教学的实用效能。

《智能避障小车——出发》是笔者在初中信息技术程序设计教学中选择的一个微型STEM项目教学课例。下面是课堂设计及思考评析。

【课堂设计】（第一稿）

通过语音的实例引入声音传感器的概念→讲解声音传感器的概念;

介绍传感器相应的程序模块→教师演示讲解基本模块的搭建过程→学生模仿教师的操作过程，编写程序;

按照课堂既定的具体项目要求进行活动，解决活动中出现的问题→教师课堂巡视辅导评价。

设计思考：以上设计，技能教学非常明显，注重对声音传感器的概念认知，将声音传感器的外设控制程序模块作为教学重点。学生虽然在学习过程中了解了声音传感器的技术原理和控制模块，但是对传感器在生活实际中的应用缺乏感性认识，且教师没有给学生提供完整的实际应用练习，导致学生学习过程单一，对概念的理解片面，无法形成正确的知识迁移以解决生活实际问题。

【课堂设计】（第二稿）

导入：同学们看到的赛车游戏比赛，大多数都是通过遥控手柄进行控制，那么可不可以让我们的赛车更加智能一些，脱离手柄也可以自由驾驶呢？如果可以，首先想一想，有哪些方法可以让赛车知道何时出发，不输在起跑线上呢？

问题提出：

判断出发时间1：发令枪响→赛车出发。

判断出发时间2：人声口令→赛车出发。

判断出发时间3：音乐声音→赛车出发。

判断出发时间4：挥动红色小旗→赛车出发。

判断出发时间5：拍拍小车→赛车出发。

问题思考：如何解决以上问题？

解决思路1：声音→声感→音量→声音传感器。

解决思路2：颜色→色度→强弱→颜色传感器。

解决思路3：触碰→振动→强度→加速度传感器。

解决方法：

出发过程1：检测环境数值（音量、颜色或振动力度）。

出发过程2：记录数据，分析适宜的阈值。

出发过程3：实验调试，根据具体情况进行参数调整。

设计反思：

解决问题所用的传感器：（    ）声音传感器（    ）颜色传感器（    ）加速度传感器（    ）声音传感器和颜色传感器（    ）声音传感器、颜色传感器和加速度传感器

解决问题所用的程度模块：

应用效果：

设计反思总结：

设计评析：在第二稿的设计中，任务主线替代了技术主线，成为课堂教学的核心，通过一系列的应用实例，让学生客观体验到除了声音传感器外，还有颜色传感器、加速度传感器，它们是如何对编程软件进行控制的，实现赛车的出发。这些任务来源于生活实际，符合学生的个人经验。通过一个微小项目，创设符合生活实际的教学环境，提升学生的认知度，帮助学生实现知识迁移，创作出个性化作品，从而达到行为与创新的教学目标。

二、学生的学习过程：从教师选择和组织到学生自身选择和组织的转变

中小学的信息技术课程教学一般都是在学校的公共计算机教室内完成，学生无法安全地存储自己的作品，常常会导致2～3课时内无法完成既定的教学任务，因此主题活动常常流于形式，难以真正实施。

【课堂设计】（第一稿）

《智能避障小车》课例是安排2～3课时，完成一个完整的作品。理想状态下，学生依据“功能选择→车身搭建→程序编写→程序调试→程序优化→完成作品”的流程在2～3节课中完成制作。但是由于客观条件限制，如课时有限等，最终导致作品制作往往有头无尾。

设计思考：每节课的教学时长有限，这对教师二次加工教材的能力提出了要求，教师应根据学情进行针对性加工，从而保证教学目标的实现。

【课堂设计】（第二稿）

对主题活动进行改良设计。由学生来主动选择适合自己的学习内容，建立非线性教学结构。

《智能避障小车》课堂设计可以由3个开放性任务和2个线性任务组成：

任务1：学生自行对赛车功能进行选择，增强小车在比赛中的实用性（开放性）

任务2：车型设计，学生根据对小车功能的选择设计不同的车型与结构（开放性）

任务3：程序设计，针对选择的功能进行具体的程序编写（线性）

任务4：程序调试（线性）

任务5：程序优化（开放性）

设计评析：整个教学过程采用开放性的赛车功能选择、车型选择、程序优化和线性的知识学习的教学设计结构，既让学生进行自我设计，体现其个性，又让学生有充分的技能实践认知过程，既能满足学生对作品综合性的修改需求，也能让学生体验这个过程中的各个环节，从而增强学生的创新能力，使其作品呈现出丰富的层次性。

三、课堂评价：从单一的总结性评价到综合性、过程性评价的转变

传统的信息技术课堂中，评价方式多以总结性评价为主，通常通过一个作品来总结本课的教学内容。而STEM项目教学设计，强调给学生不同的表现机会，对学生创作过程中所涉及的各方面能力进行综合性的过程性评价，从而提升学生的综合素养。

【课堂设计】（第一稿）

在《智能避障小车》课例中，对学生最后能否让赛车完成避障比赛进行评价。虽然对教学目标是否实现进行了评价，但是忽略了学生在整个过程中对赛车功能、外形等的考虑，只通过能否完成比赛来评价，容易给学生带来挫败感。

设计思考：每个学生在完成作品的每个环节中，都会将自己的想法付诸实践，也会尽自己最大努力去完成相应功能的设计，制作令自己满意的作品，只进行总结性评价不能客观地对学生的学习过程进行评价。

【课堂设计】（第二稿）

通过过程性评价和综合性评价对学生的学习进行评价。过程性评价包括赛车功能设计评价、车身造型设计评价和程序编写调试评价。综合性评价包括程序优化评价和比赛成绩评价。

设计评析：在过程性评价中，教师不能仅依据自身感受对学生进行评价或打分，因为这样的打分不够客观，因此在进行过程性评价时，最好有一个量表来对照进行打分评价，每一个环节给出不同的层级，按照层级对学生进行评价，这样学生对自己的能力提升也会有一个直观的感受，可以增强学生学习的动力，促进学生综合能力的提升。

信息技术教学与STEM项目的融合对主题性和综合性的要求很凸显，更加关注培养学生解决生活中实际问题的能力。在教学过程中，教师需要积极拓展实际生活中的元素，为信息技术课添加更丰富的层次和设计元素，推动学科教学的发展。首先是要融合得自然，选择合适的主题，寻找合适的内容进行融合;其次是要融会贯通，兼顾信息技术的技能性和STEM项目的多维性，通过良好的任务进行融合，促使教学效益最大化;最后，教师要依据学情，采用最佳的融合方式，保障教学效果。

[   参   考   文   献   ]

[1]  卓泽林.超越课堂：美国中小学校外STEM项目的实施和评估[J].中国电化教育，2017（11）：80-86.

[2]  OSMUNDSON，何珊云，王小平.理解课堂中的形成性评价[J].全球教育展望，2012（4）：3-6+20.

[3]  余胜泉，胡翔.STEM教育理念与跨学科整合模式[J].開放教育研究，2015（4）：13-22.

（责任编辑    周侯辰）