STEAM教育理念下的信息技术教学设计及实践研究

李学梅

(重庆市江北中学校,重庆,400714)

一、引言

STEAM教育是集合科学(science)、技术(technology)、工程(engineering)、艺术(arts)、数学(mathematics)多领域融合的综合教育,强调学习方式和内容上的多元融合,提倡真实情境中的实践探索,注重学生在动手实践中主动寻求答案。STEAM教育理念旨在培养创造性人才,不仅是提升综合国力的可行之策,也是培养新时代具有全球竞争力人才的教学方式。[1]信息技术教育作为初中学科体系的重要组成部分,承担着培养学生计算机科学基础知识和应用能力的任务。但传统的教学模式常以技术技能的传授为中心,忽略了创造力、批判性思维及跨学科融合的重要性。因此,本研究基于当前初中信息技术教学存在的实际问题,探究STEAM教育理念在此领域的应用价值及实践路径,旨在推动初中信息技术教育的质量转型与教学模式的创新,提高初中信息技术教学效果。

二、存在的问题

(一)课程内容与学生实际需求脱节

现阶段,在初中信息技术教学中,课程内容通常未能与学生日常生活和未来学习的实际需求相匹配,出现课程内容与学生实际需求脱节的问题,影响学生对信息技术知识的吸收和应用能力的发展。一方面,教材内容仍较为重视传统的计算机操作技能,如Word文档编辑、PowerPoint演示制作等,忽视了如移动应用开发、云计算服务等新兴技术的介绍和应用。学生在课堂上的学习内容与其在日常生活中频繁接触的社交媒体、游戏设计、智能设备等信息技术环境存在脱节。另一方面,课程内容未能紧跟技术发展的步伐,缺乏对学生编程思维的培养以及对算法、数据库等基础知识的适度讲授,导致学生在面对信息时代复杂问题时,缺少解决问题的工具和方法。[2]例如,教育环境中对Python、JavaScript等现代编程语言的教学内容较少,学生在课后无法通过编程解决实际问题或开发个人项目,影响了其对新兴技术的掌握和应用能力的提升。这种脱节不仅减弱了学生学习信息技术的兴趣,也影响了其对信息技术趋势的敏感性和未来发展的适应性。

(二)教学方法单一

目前,初中信息技术教学方法普遍呈现出单一化趋势,主要体现在教师习惯于直接讲授和演示操作,忽视了诸如项目导向学习、合作学习和探究式学习等多样化教学方法的运用。例如,在进行Excel教学时,学生通常只跟随教师的指导,逐步完成操作,学习插入行和列、调整行高和列宽、插入新的工作表、数据排序等表格编辑技能。但这种引导式教学模式很难激发学生的探究精神和解决实际问题的能力。并且,教师在实际教学时,也较少采用情境模拟、角色扮演等互动性教学策略增强学习的实践性和趣味性。[3]尤其在网络基础知识的教学中,教师多采用静态的幻灯片进行案例分析,未能在课堂教学中搭建网络实验环境,缺少让学生通过网络构建和故障排除练习理解网络原理的机会。

(三)跨学科整合不足

信息技术作为一门综合性较高的学科,其教学应与数学、科学、艺术等学科紧密联系。然而,目前初中信息技术教学中跨学科整合程度不高,教学内容往往孤立存在,与其他学科的连接不够紧密,缺乏系统性的跨学科项目设计。例如,教师在教授利用Excel处理数据和创建图表时,很少将数学课程中的统计知识和图表分析技能结合起来,导致学生在处理数据时,仅加深了对公式操作的印象,缺少对数据分析重要性的理解。[4]此外,教师在开展编程教学时,通常局限于基本的编程语法和逻辑思维训练,忽略了将编程与物理学的力学原理、生物学的分类系统或地理学的数据可视化等内容结合起来的跨学科教学,导致学生无法将编程思维应用于实际问题的解决。由此可见,这种教学情况限制了学生将信息技术知识应用于解决跨学科问题的能力,未能充分发挥信息技术作为学习工具的作用,降低了信息技术教学的时效性和生活相关性。

三、STEAM教育理念的教学价值

(一)有助于培养学生的实践能力

STEAM教育理念的核心在于跨学科整合,对初中信息技术课程来说,不仅有助于构建知识网络,还提高了学生在实际情境中的应用能力。在此框架下,信息技术不再是孤立的学科,而是可以与数学的逻辑性、科学的探索性、工程的应用性、艺术的创造性及数学的精确性相结合的知识。[5]例如,在编程教学中,学生不仅可以学习代码的编写,而且可以通过设计机器人动作或游戏,将编程技能与物理、数学知识结合起来解决实际问题。因此,将STEAM教育理念应用于初中信息技术教学,不仅能有效提高学生的批判性思维和解决问题的能力,还可以为学生的全面发展奠定坚实的基础。

(二)有利于改善信息技术课堂教学方法和学习路径

STEAM教育理念倡导探究式学习和项目式学习,可为信息技术教学提供新的教学方法。在该模式下,教师授课将侧重于激发学生的主动性与创造性,进而打破了传统以讲授为中心的教学模式。课堂上,信息技术教师可以设计以问题为中心的学习项目,引导学生主动探索,合作解决问题,从而实现知识与技能的深度融合。例如,教师在教授编程语言时,可引入和数学与几何相结合的图形编程项目,让学生在实践操作中理解编程逻辑与数学理论的关系。此教学方法不仅增强了学习者的理解和应用能力,也提高了学生对信息技术的深入认知和兴趣培养。同时,STEAM教育理念强调学习路径的多样性和个性化,鼓励教师根据学生的需求和兴趣提供差异化的学习资源和指导。在信息技术课程中,教师可运用多媒体教学资源,结合在线学习平台,为学生提供丰富的学习材料和交流空间,支持学生在编程、网络安全、硬件组装等领域的自由探索,培养学生灵活适应未来学习和工作挑战的信息技能。

(三)可推动信息技术教师德育任务的顺利开展

信息技术教师不仅要培养学生的信息伦理意识,还要促进其社会责任感的形成。STEAM教育理念强调的团队合作和社会参与为德育提供了丰富的实践机会,可推动教师德育任务的顺利开展。例如,在跨学科项目中,学生需要与团队沟通协作,能够培养学生的责任感、尊重感和公民意识。同时,在解决与真实生活紧密相关的技术问题时,如探讨个人信息保护或网络欺凌问题,教师可引导学生理解技术的社会影响,在信息技术教学中实现德育目标。STEAM教育理念下的信息技术教学不仅有助于学生形成正确的网络道德观念和培养安全意识,还可以为学生日后成为负责任的数字公民奠定良好基础。

四、教学设计及实践

(一)完善课堂导入环节

在STEAM教育理念支持下,完善课堂导入环节的措施应聚焦于激发学生的学习兴趣和自主探究意愿。首先,教师应以信息技术学科的核心概念和基础知识为出发点,设计与真实情境相联结的问题情境。例如,如何利用编程知识解决校园垃圾分类。此问题为日益重要的环保议题,能够引导学生思考编程在现实世界中的应用场景。其次,教师应在课堂导入环节充分利用多媒体和信息技术资源,通过视频、图表和互动软件等,展示与课题相关的新闻报道、科技动态或行业案例,既丰富信息技术教学的内容,又拓宽学生的视野,从而提升其学习动力。最后,教师需要依据具体的教学目标,设计创新性的课堂导入活动。教师可通过模拟实际操作流程,让学生在动手实践中体会信息技术的应用价值。例如,在讲解数据库的基本概念时,教师可以让学生模拟创建一个虚拟的学生信息管理系统,直观地理解数据组织和管理的重要性,明确学生信息管理系统为学校管理带来的工作价值。此外,教师也可将不同课堂导入方法结合起来综合运用,提高信息技术教学的课堂导入效果。

以“网络地图的使用”一课为例,导入环节的设计旨在让学生意识到网络地图工具在现实生活中的广泛应用和重要性。首先,教师可以通过展示一段有关网络地图在不同行业中应用的视频来开始课堂教学,例如,如何在城市规划中使用网络地图分析人口分布,在环境科学中用于追踪动物迁徙路径。这种直观的展示可以迅速吸引学生的注意力,并为接下来的学习活动设定真实的情境。其次,教师可以引出与学生日常生活密切相关的问题,“如果你是一个旅行博主,你将如何使用网络地图规划并记录你的旅行路线?”此问题不仅能够吸引学生的兴趣,还能够激发其对学习网络地图功能的好奇心。最后,教师可以展示一些网络地图工具的基础功能,如标记位置、规划路线等,举例说明这些功能如何帮助人们解决实际问题。例如,演示如何使用网络地图查找最近的医院或是如何规划一条最省油的驾车路线。通过这些实例,学生能够直观地理解网络地图工具的实际应用,并在情境中深刻了解到“如何正确使用网络地图”这一技术知识。

(二)组织合作式学习项目

在STEAM教育理念支撑下,初中信息技术教学应培养学生综合运用知识解决问题的能力,强化实践操作与团队协作的重要性。组织合作式学习项目不仅能够提升学生的技术应用能力,还能培养其沟通协调和集体合作意识。在具体实施中,教师的教学设计应遵循以下逻辑结构。

第一,设定项目目标。以STEAM教育理念的跨学科特点为出发点,确定项目学习的核心目标,确保这些目标涵盖科技、工程、艺术、数学等多个领域的知识与技能。第二,安排学习活动。教师设计以信息技术为核心的学习活动,使学生能够在完成具体项目的同时,掌握关键的信息技术知识。第三,构建协作机制。明确团队角色,设置合作规则,确保每名学生在团队中都能发挥作用,促进学生之间的互助学习。第四,确立评价标准。建立以过程评价为主的评价体系,教师鼓励学生在合作学习过程中不断反思与优化,形成积极的学习态度和持续的进步动力。

以Word教学为例。首先,教学活动以制作“社区文化介绍手册”为项目目标,不仅包含Word文档的基础操作技能,还融入了图形设计、社区文化调研等多学科内容。学生可以在学会Word的高级功能的同时,如样式设定、目录生成、插图与图表应用等,提高对本地社区文化的了解和介绍的能力。其次,划分阶段性学习任务。第一阶段,学生学习Word基本操作,如文字输入、字体与段落格式设置。第二阶段,掌握图文混排、表格制作及样式设计等进阶技能。第三阶段,进行小组合作,分配角色如资料收集员、编辑、设计师等,共同协作,完成手册制作。每个阶段均通过示例和练习加深理解。同时在小组合作中,学生需共同讨论手册的内容规划、版面设计和工作分配。教师可以从旁辅导,确保每名学生都能明确自己的职责,并提供必要的技术支持。通过定期的进度汇报和小组讨论,加强学生间的交流与合作,鼓励学生共同解决遇到的技术难题。最后,在评价过程中,除了对最终作品的质量进行评估,教师还应关注学生在项目中的参与度、合作态度、问题解决过程等,鼓励学生在合作中自我提升。以上例子充分展现STEAM教育理念在初中信息技术教学中的应用价值。

(三)加强跨学科知识教学

在STEAM教育理念指导下,初中信息技术教学设计与实践强调跨学科知识教学的重要性。在此教学模式中,信息技术不再是孤立的学科,而是联结数学、科学、工程、艺术和数学的桥梁。教学设计更应将信息技术的学习内容与其他学科的知识和技能结合起来,促进学生在多元化知识领域的综合能力的提升。同时,跨学科知识教学强调了学科间知识的相互渗透和应用。在教学实践中,教师应设计能够引导学生发现不同学科间联系的活动,促使学生在掌握信息技术技能的同时,理解并运用其他学科的知识解决实际问题。[6]第一,在项目设计中,教师需设计包含多个学科元素的项目,让学生在解决问题的过程中应用多学科知识。第二,在课程联动中,信息技术教师需与其他学科教师合作,共同设计教学活动,使学生在学习信息技术时能够有底气地应用其他学科的内容。第三,在实践活动中,教师应积极组织实践活动,如实地考察、实验操作等,让学生在实践中体验跨学科知识的应用。第四,在评价时,教师不仅要关注学生信息技术技能的掌握,还需关注学生将信息技术与其他学科知识结合解决问题的能力。

例如,在STEAM教育理念支持下,“编程基础知识”的教学不仅是教授编程语言的语法,还要引导学生认识到编程在数据分析、科学实验、工程设计、艺术创作等多个领域中的应用价值。因此,教师在教学中,可设计“编程与植物生长环境监测”项目。在此项目中,学生需要利用编程知识和传感器收集数据,如温度、湿度、光照等,并通过分析这些数据理解植物生长的最佳环境条件。在该项目中,学生需要运用编程知识构建系统,同时整合生物学中植物生理学的知识、物理学中的光合作用原理,以及数学中的数据分析技巧。在实际教学时,信息技术教师与生物学、物理、数学等科目的教师协作,制订跨学科的教学计划。例如,生物教师讲解植物生长的条件,物理教师解释光照和能量转换的关系,数学教师指导如何处理数据和制作图表。通过这种联动,学生在学习编程的同时,能够进一步意识到不同学科间的相互联系,探究如何用编程实现跨学科的应用。教师组织学生参与实际的温室植物种植活动,引导其使用传感器收集数据。实践中,学生将亲自安装传感器,编写程序读取数据,并基于收集到的数据调整温室环境,使其切身体验科学实验和数学在现实世界中的应用。教师在评价学生的学习成果时,不仅要考量编程技能的掌握程度,还要综合考查学生将信息技术与生物学、物理和数学知识结合优化温室环境的能力。评价标准包括编程的准确性、系统设计的创造性、跨学科知识的应用程度及团队合作与问题解决的能力。跨学科学习模式不仅让学生学习到编程基础,还能深入了解编程与其他学科的关联,实现了STEAM教育中跨学科综合应用的教学目标。

五、结语

在STEAM理念支持下,信息技术教师通过精心设计的教学活动和实践案例,可有效地提高学生对信息技术的兴趣,提高其应用信息技术解决跨学科问题的能力。教师通过完善课堂导入环节、组织合作式学习项目、加强跨学科知识教学策略的实施,帮助学生构建信息技术知识与其他学科知识之间的联系,能够促进学生综合能力的发展,能够促进学生全面素质培养的高效开展。