STEAM教育理念下创客教育与信息技术编程教育的融合途径探究

徐敏中

【摘要】在STEAM理念指导下，根据小学信息技术编程教育应与创客教育有机融合的背景，教师可以根据启发小学生创新意识与创造能力、培养小学生基础编程知识、发展小学生信息技术综合能力与核心素养的目标，实施创客教育与信息技术编程教育的融合。教师结合STEAM教育理念与创客教育内涵，根据信息技术编程教育背景以及意义，分析创客教育与信息技术编程教育的关系，得出创客教育与信息技术编程教育的融合途径，包括基于开源硬件、基于机器人教育、基于创意编程的创客教育。小学阶段的信息技术编程教育中，教师根据教学情况落实教学策略，熟悉STEAM教育的基本理念，培养学生创新能力与基础编程知识，提高编程教育成效。

【关键词】STEAM教育理念;创客教育;小学信息技术;编程教育

21世纪是互联网的世纪，信息技术发挥着越来越重要的作用，特别是在移动互联网快速迭代升级、智能手机快速普及的时代，互联网对社会发展、人们生活等产生越来越大的影响。编程是信息技术发展的重要基础之一，在当前世界环境下，培养编程人才需要从小开始，在小学信息技术教育中进行编程教育，这是新时代信息技术教育的必然要求，也是培养编程人才、提高国家综合竞争力的迫切需要。但是，当前中小学阶段编程教育存在不够重视、教学资源匮乏、师资力量缺乏、教学方式不够科学等问题，亟待进行解决。STEAM理念及融入创客教育可以优化现有编程教育，在STEAM教育理念的支持下，信息技术编程教育发挥多学科共促的作用，在“双创”背景下加强创客教育，实现教育教学的创新。教师通过将创客教育和信息技术编程教育融合，能够培养学生变成思维，提升学生创新力与综合素养。

一、STEAM教育理念下创客教育与信息技术编程教育的研究背景

1.STEAM教育理念与创客教育概述

所谓“STEAM”是科学、技术、工程、艺术、数学这五大学科英语的首字母组合，可以看出STEAM教育理念就是将这五大学科融合起来，打破学科之间的界限，重视多学科的交叉融合，从而形成整体的教育理念。在STEAM教育理念的影响下，教育教学内容要与实际生活相联系，引导学生综合运用所学知识解决各类问题，提高学生知识迁移能力与动手实践能力，发展学生团结协作意识与创新创造能力，进而促进学生综合素养的发展。

创客教育的核心在于“创”，即创新和创造，创客是指根据自身的兴趣爱好，借助多种资源，试图将创新性思考转化成现实的个人。在“大众创业，万众创新”的背景下，不仅要在社会中鼓励创新和创造，还应在中小学教育中重视创客教育。在小学信息技术教育中实施创客教育，核心是信息技术知识与操作，运用数字化的材料与工具，结合其它学科知识，共同解决相关问题，以及创造新的事物。

2.信息技术编程教育背景以及意义

早在2017年的7月份，国务院就发布了《新一代人工智能发展规划》，强调：中小学阶段应当设置人工智能相关的课程，逐步推广变成教育。信息技术学科核心素，包含有信息意识、计算思维、数字化学习和创新、信息社会责任等相关重要内容。教师要重视编程教育，明确编程教育能够培养学生计算思维、数字化学习和创新等核心素养。在中小学信息技術教学中融入编程教育，对于培养学生信息技术学科核心素养、发展学生学科综合能力、培养学生创新意识与科学意识等都具有重要意义。

3.信息技术编程教育是创客教育的基础

在创客教育中，需要运用多种多样的教育工具与教学形式。其中，开源软硬件、Scratch基础创意编程、机器人课程等是重要的组成部分，这些都是更好实施创客教育的重要途径。通过在小学信息技术教学中融入编程教育，能够让学生学习编程的基础知识，掌握Scratch基础编程内容，通过编程基础方面的训练，能够让学生熟悉编程的基本流程，为更好实施创客教育的活动打好牢固的基础。因此，创客教育与信息技术编程教育融合中，两者具有相互关系，需要在STEAM教育理念下，更好教育以及指导学生，提高课程教育的实效。

二、STEAM教育理念下创客教育与信息技术编程教育的融合途径

1.准备基本开源硬件，打好创客教育基础

在中小学信息技术变成教育中，首先是借助市面上比较易得的开源硬件，在STEAM教育理念的指导下，指导学生运用编程基础知识，实施基础创客教育，这样可以激发与培养学生参与创客实践的兴趣，感受到信息技术编程的魅力与作用，从而更加积极主动参与到编程中，在小组协作中参与动手实践创作。小学应根据本校的实际情况，去市场上购置开源硬件，以此为实施创客教育与编程教育做好准备。比如，结合Labplus图形化编程软件运用的乐动魔盒，这是入门版的电子套件。对于小学中高年级的学生，可以选择交互式可编程中级实验箱，因为支持图形化编程与代码编程，还能够结合硬件引脚编程控制，可让学生掌握底层编程知识与电子制作的技巧。教师要在学校的安排下，组织学生参与相关实践。

例如，在小学中高年级的信息技术编程教学中，在STEAM教育理念下，与创客教育相融合，教师可以创设两个创客项目：一是制作LED调光器，二是制作噪音检测器。对于这两个创客项目，需要用到交互式可编程中级实验箱、LED灯条带或者灯管、声音传感器、变阻器等。在实施教学时，由于学生已经掌握了编程的基础知识，所以只需要教授学生一些电学的基础知识即可，让学生认识到：通过改变阻值的大小，可以控制灯的亮度;运用声音传感器可以检测声音大小的变化。教师可以将学生分为两个或者偶数小组，（下转第27版）       （上接第26版）让其自由选择其中一个项目，先总体设计这个创客项目，之后运用图形化编程，根据设计的电路与所选硬件，编写对应的控制程序。之后，教师让各个小组代表展示本组的创作成果，有的学生注重实用性，有的学生注重美观性，总体达到目标，进行针对性点评。通过实施基础创客教育，能够让学生灵活运用科学、工程、美术等学科知识，培养学生结构化整体思维，训练学生编程思维，提升学生创新能力与综合素养。

2.准备模块开源硬件，辅助实施创客教育

STEAM教育理念下的小学信息技术编程教育中，为培养学生学习编程的兴趣，认识到编程的重要意义，在与创客教育相融合的过程中，还可以准备模块化的开源硬件，指导学生运用编程知识，根据相关任务，设计、组装、编程与运行相关模块，从而完成特定的任务。在实施这项编程教育中，教师可以选择机器人、遥控赛车、遥控飞机等相关模块，因其具有较强的交互性，能够吸引学生观察以及思考，激发学生探究与实践的兴趣，提高学生编程能力与创造力。

例如，空中机器人具有多种功能与作用，它可以实现一键程控飞行、图像化的程控飞行、室内定点悬停等，以及实现实时避障、测距、定高等动作。教师可以选用有丰富接口的模块开源硬件，以及高兼容的机身结构。比如，自带12V转5V的模块，能够直接安装机械手等装置，满足各种竞赛的需要。在准备好相应的模块开源硬件之后，教师指导学生按照上述的流程参与总体设计、编程、动手制作等，分组完成任务。这项教育实践具有诸多的意义，主要包括：一是锻炼了学生动手实践能力，像是组装、拆解零件，连接导线与安装相关部件，锻炼手部灵活性与大脑发展;二是培养学生团队协作意识，该任务涉及到人工智能、传感技术、网络云通信等，学生只有通力合作才能解决问题;三是提高学生解决问题的能力、创新能力等，由于该项目要用到控制、机械、电子等学科知识，学生需要上网查阅各类资料，解决各类问题，提升信息素养，发展想象力与创造力等。由于该项任务总体比较复杂与综合，教师要多注意观察与指导，帮助各小组的学生更好、更快完成该项任务，并进行评价与反馈，指导学生修改完善。

3.布置课外实践任务，有效完善创客教育

小学信息技术编程教育中，在STEAM教育理念的指导下，实施不同的创客教育，为提高创客教育的成效，培养学生创新意识与创造能力，让学生更好掌握编程知识与编程技能，教师还应当布置课外实践任务，以此完善创客教育。一般需要设定不同情境的实践任务，如，故事情节、游戏情境和模拟现实等，不仅能够吸引学生主动参与，而且能有效促进学生形成程序思维、逻辑思维、创新思维。教师要对课外实践任务提出要求，比如，要运用Scratch编程、数学运算、工程技术解决问题，体现科学性、美观性等。

例如，根据前期的编程教育与创客教育的实践，教师可以布置多项课外实践任务：制作炫彩LED灯，制作烟雾报警装置，用案件控制彩灯，设计温湿度传感器，设计与制作智能小风扇。对于智能小风扇，提出的要求是：运用3D设计软件，设计小风扇的结构主体;组装其电子控制部分，运用编程实现旋钮传感器控制风扇的正转、转速和反转;思考还可以用什么传感器让其更加智能。在这个实践任务中，学生不仅要优化编程设计，还需要运用3D建模知识，学习传感器与电机控制等。这能够培养学生创新思维，提高学生创造能力、工具使用能力等。在学生完成相关课外实践任务后，教师让学生进行展示，多进行鼓励性质的评价。

三、结语

综上所述，在STEAM教育理念的指导下，结合小学信息技术编程教育中融合创客教育的背景，教师需要根据小学生掌握编程知识的基本情况，先进行基础部分的創客教育实践，之后指导学生设计与制作较为复杂的创客实物，然后布置多项课外的创客实践任务。以此让小学生早接触各类科技创新产品，培养学生对科技创新的兴趣，启发学生创新意识，提高学生综合探究能力，发展学生编程能力与综合素养。本研究的创新在于将编程教育与创客教育有机融合，让学生认识到编程的重要作用，激发学生编程兴趣;不足之处在于缺乏专业设备、研究不够深入等。中小学的编程教育融合创客教育中，可以根据具体情况予以落实，购置更多专业设备、借助专业工具等，更好达成两者融合的教育目标，推动这项主题教育的发展。

参考文献：

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责任编辑  刘  勇