STEAM教育背景下高中信息科技教学思考

摘 要：STEAM教育的核心理念是将多个学科知识进行有效融合，再通过大量实践的方式来引导学生进行自主思考，最终促使学生以创造性的方式解决各种实际问题，从而全面提升学生的创新意识。文章立足STEAM教育理念，先是简要概述了STEAM教育的定义与核心要素，而后从高中信息科技教学的角度阐述了STEAM教育在具体实施过程中遇到的问题，最后针对性地提出了相应的教学实践策略。以期进一步完善高中信息科技教学体系，为学生提供更为优质的教学服务。

关键词：STEAM教育理念；高中信息科技；跨学科；教学设计

随着社会对创新型人才的需求不断增加，传统教育模式已逐渐难以满足现代化社会的发展要求。STEAM教育作为一种新型的教育理念，强调将科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Arts）和数学（Mathematics）五个领域的学科进行融合，旨在通过多角度教学引导，培养并提升学生的创新思维与实际问题解决能力。在这种教育大背景下，高中信息科技课程教学亟须跳出传统教育思维，深度学习STEAM教育核心理念，并借此来推进教学创新与改革。因此，文章从实际教学出发，先后阐述了高中信息科技教学实践中存在的问题，以及遵循STEAM教育理念的课程实践优化措施，希望以此来推动高中信息科技教学体系的不断完善，为学生构建一个更为科学、积极的信息科技学习环境。

一、STEAM教育理念概述

（一）STEAM教育的定义与核心要素

STEAM教育是一种跨学科融合教育模式，它将科学、技术、工程、艺术和数学五个学科领域融合在一起，并借此来引导学生形成更为完善的学科认知体系，有效提升学生的综合素养。通过研究总结，STEAM教育的核心要素主要包括跨学科整合、创新思维培养以及重视实践三个方面。其一，在该模式下，传统的学科界限被打破，教师要引导学生在科学、技术、工程、艺术和数学等领域之间建立有效关联，增强学科间的相互作用，从而让学生通过多角度的视野对所学知识进行深入理解和灵活应用。其二，通过跨学科的课程设计，学生有机会在解决实际问题的过程中运用和扩展他们的思维方式，这对培养学生的创造力、批判性思维能力以及解决复杂问题的能力有着非常好的促进作用。其三，与传统的以理论为主的教学方式不同，STEAM教育强调通过实践活动来进行学习。因此，通过设计多样化的实践活动，可以有效提高学生的学习兴趣，进一步增强他们的实际操作能力。另外，借助实践活动的高互动性，可以构建更为和谐、积极的班级学习氛围，让学生获得更好的课堂学习体验。

（二）在高中信息科技教学实践中实施STEAM教育理念的必要性

随着科学技术的快速发展，行业之间的专业界限越来越模糊，跨专业复合型人才成为各大企业竞相竞争的“香饽饽”，而这类人才的一个相同特点就是能够具备较高的实践问题解决能力。因此，在此社会背景下，将STEAM教育理念应用到高中信息科技教学中是非常有必要的。首先，在全球化和技术迅猛发展的今天，传统的教育模式已难以满足产业和社会对多元化技能人才的需求，而STEAM教育将科学理解、数学逻辑、工程实践以及艺术创造等多个维度进行有效整合，可以更好地培养学生解决实际问题的能力，这对于高中生在未来的学习和职业生涯发展有着非常积极的促进作用。其次，实施STEAM教育能够通过跨学科的项目式学习，让学生在解决实际问题的过程中，应用并融合科技、艺术、工程等知识，从而更好地激发学生的创新思维，而这正是传统信息科技教育所难以触及的。最后，信息科技学科本身就具有非常强的专业适用性，它可以与多个专业产生联动，提前将STEAM教育理念应用其中，可以帮助学生更早地建立对信息科技学科重要性的认识，并在一定程度上激发学生学习积极性，提高课堂教学有效性。

二、高中信息科技教学实践中存在的问题

（一）教学资源和设施的不足

在当前的高中信息科技教学实践中，教学资源和相关设施情况对实践教学有着非常大的影响。首先，信息技术正处于高速发展阶段，想要给学生提供更为优质的实践条件，就必须配备与时代发展同步，且具有较广应用范围的软件和设备。但实际教学中，许多高中缺乏先进的信息科技设备和足够的实验材料，导致学生无法实时接触和掌握最新的信息科学技术。例如，一些学校的计算机硬件设备落后，无法运行当前流行的软件工具，或者实验室的数量和规模不能满足学生的实际操作需求[1]。另外，除了硬件设施的不足，教学资源的更新和维护也非常重要，但部分高中存在教学资源更新缓慢，教材内容陈旧，不符合当前科技和产业的实际需求等问题，这在一定程度上限制了课堂教学内容，也影响了学生的学习兴趣和未来就业的竞争力。因此，高中信息科技教育的资源和设施建设需要得到重视和加强，以提升教学质量和学生的综合能力。

（二）教师专业能力和教学方法的局限

事实表明，教师在信息科技领域的知识更新速度往往无法赶上科技的发展速度，这主要是由于教师的专业培训侧重传统教育技能，而非实时跟进最新技术趋势，导致教学内容可能与现代科技应用存在不同程度的脱节。传统的教学方法如讲授法和演示法在信息科技教学中仍然占据主导地位，这种单向传递的教学模式不利于激发学生的探究精神和创造力。此外，在实施STEAM教学模式的时候，需要教师具备较强的跨学科知识背景和整合能力，但现实中多数教师在跨学科教学设计和实施上经验不足，难以有效整合资源，进行有效的课程设计和教学实践。基于此，高中信息科技教师在专业知识更新、教学方法革新以及跨学科教学能力上的不足，极大地限制了教学效果和学生能力的提升，需要教育行政部门和学校管理层重视起来，并采取措施进行改进。

（三）学生主动性与创新能力的发展不足

一方面，教育系统往往强调理论知识的传授和标准化考试的成绩，导致教学方法和内容趋于单一和保守，限制了学生探索未知领域和实践创新思维的机会，使得学生在信息科技学习过程中往往缺乏主动探究和解决问题的动力。另一方面，由于学校在资源配置上的限制，如实验设施不足、先进技术工具的缺乏等，学生难以通过实际操作来加深对信息科技的理解和兴趣。因此，高中信息科技教育需要关注并寻找方法来激发学生的主动性和创新能力，从而真正实现技术教育的目标和价值。

三、基于STEAM教育理念的高中信息科技教学实践策略

（一）建立跨学科项目式学习模式

在当前的教育体系中，建立跨学科项目式学习模式是实现STEAM教育理念的关键策略之一。以粤教版高一信息技术必修1中的“数字化学习与创新”课程为例，通过整合科学、技术、工程、艺术和数学等多个学科领域的知识与技能，能够更好地让学生在解决实际问题的过程中，发展其创新思维与问题解决能力。

在“数字化学习与创新”课程中，教师可以设计一个以“智能家居系统”为主题的跨学科研究项目，此项目不仅涉及信息技术知识，如编程和系统设计，还需要物理学的电路知识、设计美学及数学逻辑思维等内容。具体实践中，可以将学生分成若干学习小组，要求每个小组学生共同设计一个既实用又具有艺术美感的智能家居模型。其间，教师应提前准备相关的学科资源，如软件编程工具、设计软件等，并对学生进行基础的跨学科知识培训，让学生了解具体设计过程和软件操作流程，再教导学生如何将编程与电路设计、数学建模与艺术设计等知识融合应用。最后，在项目完成后，学生需要整理项目报告并进行展示，教师则应组织一个评估会，邀请信息技术、物理、艺术和数学等不同学科的教师共同参与，对学生的项目进行多维度的评估，挖掘学生的创新潜力，激发学生主动探索和学习的积极性。

（二）强化实验与实践设施建设

在高中信息科技教学中，实验与实践设施的强化是落实STEAM教育模式的关键，它直接关系到学生实际操作能力与创新思维的培养。首先，学校应提高高科技设备和工具的投入力度，如计算机硬件、软件、网络设施、机器人工具包、传感器和其他编程接口。这些设备不仅可以支持信息科技的基本教学，还能为更高级的项目如机器人设计、网页开发和数据库管理提供实践平台。此外，引入3D打印机和激光切割机等设备可以使学生在设计和制作过程中获得直观体验，增强其工程实践能力。其次，学校可以设立专门的项目实践区，配备灵活的工作站、可移动的设备和多功能工具等，让学生可以在一个多功能的环境中学习如何将科技应用到不同领域，增强创新思维[2]。例如，艺术与科技结合的项目可以在此区域中使用数字绘图板和专业编辑软件进行创作；工程与计算技术的结合项目可以使用机器人工具包和编程软件进行机器人设计与编程。最后，学校应设立专项资金，用于定期购买最新的技术设备，并为现有设备配备相应的维护和支持，确保所有设备都能高效运行。另外，更新教学材料和实验指南也是必要的，这可以确保教学内容符合当前科技和工程的最新发展。通过以上措施，高中信息科技教学的实验与实践设施可以得到显著提升，从而更好地支持学生在科技领域的学习与成长，培养他们的问题解决能力和创新精神。

（三）强化师资培训，提升教师跨学科教学能力

教师作为教学活动的直接执行者，其专业能力和教学方法直接影响教学质量和学生的学习效果。因此，在基于STEAM教育理念的高中信息科技教学实践中，强化师资培训是提升教师跨学科教学能力的必要措施。首先，为了提升教师的跨学科教学能力，学校应定期组织跨学科的专业发展研讨会，邀请科学、技术、工程、艺术和数学领域的专家举办讲座，使教师们能够直接从领域专家那里学习最新的教学理念和技术。此外，研讨会也应该提供一个合作交流平台，让教师们分享自己的经验，从而促进知识的交流和教学方法的革新。其次，学校应鼓励并支持教师组成跨学科教学小组，尽可能由不同学科的教师组成，共同设计和实施跨学科项目。通过这种方式，教师可以在实践中学习如何将不同学科的知识和技能融合到一起，并通过团队合作提升自身的创新教学策略。例如，信息科技教师可以与艺术教师合作，从学生的兴趣出发，开发结合编程和数字艺术的创新课程项目。最后，为了使教师能够灵活地提升自身的专业技能，学校应当开发和整合在线教育资源，如视频教程、在线课程等。这些资源应涵盖STEAM各个领域的核心知识，同时提供实际操作的示范和案例分析，从而让教师可以根据自己的时间和需求选择合适的学习内容，使其在工作之余持续进行自我提升[3]。

（四）鼓励学生主动学习，提供个性化和差异化教学方案

在STEAM教育理念的环境下，如何激发高中学生在信息科技课程中的主动学习精神，以及如何实施个性化和差异化的教学策略，成为教育工作者面临的一大挑战。以粤教版高一信息技术必修课程中的“算法基础”单元为例，传统以讲授为主的教学方法已经不能满足学生对教育发展的需求，但STEAM教育提供了一种全新的视角和实施策略。一开始，推进并落实个性化教学方案意味着教师需对学生的学习能力、兴趣和知识有深入了解。因此，在教授算法基础时，可以通过测试或观察来识别学生的学习特点和需求。例如，对于那些对算法逻辑感兴趣的学生，教师可以提供更多的编程实践机会和挑战性任务，如设计简单的算法来解决实际问题。对于理解能力较强但缺乏实践经验的学生，可以通过模拟软件或在线编程平台提供虚拟实验环境，使他们能够在安全且可控的环境中不断试错。而后，可以将学生分为不同的小组，根据他们的学习进度和兴趣安排不同难度的跨学科实践任务，以适应学生的多样性，弱化传统的“一刀切”教学模式带来的负面影响。例如，可以让学生们设计一个简单的交通信号灯控制系统，通过编程模拟城市交通流量，以优化交通灯的变换时序，教师可以根据学生的兴趣和能力，提供个性化的指导和资源，帮助他们在项目中发挥最大的潜力，从而实现知识的深入学习和应用，从而达到“以学定教，以教促学”的教学目标。与此同时，教师应创建一个支持和激励的学习环境，具体通过定期的信息反馈以及修改教学策略，来响应学生的学习进展和反馈。例如，可以针对性地提供课外学习资源和拓展活动，如在线课程、学科竞赛案例等，从而提升学生的学习效率，并让学生掌握学习的主动性，培养学生成为能够自主学习和解决复杂问题的未来创新者和问题解决者。

结束语

总而言之，STEAM教育理念在高中信息科技教学中的应用是提升教育质量并满足现代社会人才培养需求的必然选择。通过建立跨学科项目式学习模式、强化实验与实践设施建设、强化师资培训以及鼓励学生主动学习等策略的实施，有助于构建一个更加开放和灵活的教学环境，使学生能在实际操作中学习和成长，最终形成具备创新能力和实际操作能力的复合型人才。因此，未来的教学改革需要教育者、政策制定者、学校管理者以及社会各界的共同努力，通过不断地实践、评估与调整，才能真正实现STEAM教育在高中信息科技教学中的广泛应用和深入发展。

参考文献

[1]苏巍.基于STEAM理念的高中信息技术课堂教学问题研究[J].试题与研究，2020（30）：5-6.

[2]杨小刚.基于STEAM理念的高中信息技术课堂教学问题研究[J].文理导航（中旬），2021（5）：85-86.

[3]次旺卓玛.新课程理念下高中信息技术课堂教学管理问题及解决措施研究[J].学苑教育，2016（20）：27.