基于STEAM理念的 初中信息技术项目课程设计

张丽娜

在STEAM教育理念下，学生学科核心素养与科技创新能力的培养已然成为两个相互促进、相互关联的研究领域，良好的信息素养能够促进学生科技创新意识的培养，而提高学生的科技创造能力是提升信息素养的有力保障。与此同时，如何在初中信息技术课程中培养学生这两方面的能力是近几年研究的热点，笔者在教学中运用项目式学习的方式设计课程并实施，取得了不错的教学成效，对初中生科技创新意识和学科核心素养产生了正向影响。下面，笔者以“智能校园模型建设”项目为例，介绍其在学科教学中的具体应用与实践效果。

● 项目式学习

项目式学习也叫做项目化学习（Project-based Learning，简称为PBL），来源于杜威的“做中学”的经验学习方式，以及杜威的学生克伯屈在1981年提出的设计教学法。项目式学习是指在真实生活的问题情境中，学生合作设计解决问题的方案，在教师的辅助下分工协作实施方案，其间一直伴有评价与反思、解决方案的不断迭代，直至最优化地解决问题。

在项目式学习中，学生带着问题去寻找无法从教材和课堂上找到的答案。教师需要从三方面开展引导：项目前期——依据课程标准、学生情况等，确定学习内容，精心设计驱动问题;项目中期——引导、辅助及指导学生;项目后期——引导学生评价反思项目作品，总结展望。

● STEAM教育

在STEAM教育中，S指的是科学（Science），T指的是技术（Technology），E指的是工程（Engineering），A指的是艺术（Arts），M指的是数学（Mathematics）。STEAM教育强调多学科的融合，主张以学生为中心，学生在融合多学科的任务问题中，探索发现、分解任务、分工协作、自主探究、合作交流、汇报展示等，课堂不再以教师为主体，而是以学生为主体，教师化身协同者、辅助者、指导者。

STEAM教育是一个系统工程，而非简单的一节课，它是一种新的教与学的方式，即学生可以完全依照自己解决问题的思路主动探究，按照个人兴趣和风格去解决与生活实际相关联的真实问题，教师的工作更多的是前期准备与积淀，教师与学生之间的关系是平等的，教师提供驱动问题后，仅起辅助协调的作用，在整个过程中，学生的跨学科融合能力和创造能力得到锻炼。

● 实践案例

下面，笔者以“智能校园模型建设”项目为例阐述基于STEAM教育理念的项目式学习课程设计在初中信息技术学科中的具体应用与实践效果。

1.课程目标

通过制作“智能校园”模型，学生能够感受到自己动手参与设计、创新、制作3D模型，制作智能电器的快乐，通过学习3D设计软件和开源硬件知识，学生的信息意识、计算思维、数字化学习与创新与信息社会责任的学科核心素养得到全面培养。

2.课程实施过程

第一步：学校模型测绘，请学生测量出学校所有建筑物的长宽高，并按照100：1的比例计算出要制作的学习模型的长宽高。

①计算沙盘比例。给出学校沙盘的尺寸，先让学生根据沙盘尺寸计算出模型与实际的比例，这时候学生可以分小组集思广益，实地测量，得出沙盘整体比例。

②建筑物高度测绘。这里学生用到的计算方法千差万别，如用数学中学到的竹竿和阴影的比例计算、用拖布杆量层高、用高科技装备激光测距仪、用乐高机器人中的超声波传感器等，这些方法都能大约或精准地计算出建筑物高度。

③模型精准尺寸。结合模型图纸、计算比例尺和建筑物高度就能基本精确地计算出沙盘模型的长宽高。

第二步：设计制作学校3D模型，学生实地参观校史馆、长春市规划馆，讨论3D打印模型设计方案，根据照片和模型尺寸進行3D模型设计和打印。

①模型方案讨论。让学生实地参观校史馆，鼓励学生参观长春市规划馆，让学生了解模型有几种样式，都是用什么材料制作的，然后讨论3D打印模型应该借鉴其他样式模型的哪些优点，如是否可以有灯、外观颜色怎么处理等。

②学校建筑物分工设计。小组分工设计学校建筑模型，设计时笔者让学生对要设计的建筑的各个角度进行拍照，并根据照片和第一步算出的模型尺寸进行3D模型设计和打印。

③打印3D模型。要求学生将设计好的3D模型打印出来，一个建筑物一般会分成几部分，打印后再用胶枪粘贴。

第三步：制作智能设备。

①智能校园方案。小组讨论智能校园应该在哪些方面体现出智能？它们的功能是什么？用已知的知识能否实现？如果能，怎样实现？

②确定方案并制作。讨论选出具有五个可行性的智能作品，即太阳能光控路灯、音控国旗升降杆、技术篮球框、校园门禁识别系统、校园新闻天气广播系统。分小组根据各自方案制作智能作品。

③智能设备安装。在校园模型上安装并调试智能设备。

第四步：二维码介绍（录制智能设备介绍微视频，并将微视频的二维码粘贴到模型上）。

3.课程评价方式

整个课程实施中有两种评价方式：一个是发散思维的评价，谁的点子好，谁的设计强，谁就更优秀;另一个是动手制作评价，即把想法变成作品的能力评价。整个过程多用鼓励性评价，要鼓励学生保持制作的动机和热情。

4.教学指导建议

教师指导只是给一个方向，具体如何实施由学生讨论得出，如3D模型是否镂空、模型内是否安装电灯、智能校园有哪些智能设备组成、是否可行怎样实施等。

● 实践效果及反思

在“智能校园模型建设”项目中，教师将枯燥的知识融入可行的项目中，寓教于乐，让学生在具体的制作中掌握3D设计软件和开源硬件，让学生真正做到活学活用。使学生感受到自己动手参与设计、创新、制作的快乐，同时学习了3D设计软件和开源硬件知识，并且围绕核心素养全面培养了信息意识、计算思维、数字化学习与创新和信息社会责任。当然，笔者在具体的过程中也发现了可改进的地方，如在3D建模过程中不用局限于一种3D建模软件，3D模型后期可以让学生在模型上尝试彩绘，让学校模型更加绚丽多彩。