STEM教育與中學(xué)信息技術(shù)課堂融合的教學(xué)設(shè)計＊

賈亞南，王 林，王安全

(寧夏大學(xué)，寧夏 銀川 750021)

0 引言

隨著信息時代的迅速發(fā)展，中學(xué)信息技術(shù)教學(xué)受到前所未有的關(guān)注。目前，在國內(nèi)大部分中小學(xué)已經(jīng)開設(shè)了信息技術(shù)課程，培養(yǎng)學(xué)生的信息技術(shù)素養(yǎng)和能力。但受長期以來的傳統(tǒng)教育模式影響，教與學(xué)的過程存在許多問題。STEM教育重在變革傳統(tǒng)教育，培養(yǎng)學(xué)生動手解決問題能力和創(chuàng)新能力，本文將STEM教育融合在中學(xué)信息技術(shù)課堂教學(xué)中作了探索性的研究。

1 STEM教育本質(zhì)特征

STEM教育是四個英語詞的縮寫：Science（科學(xué)）、Technology（技術(shù)）、Engineering（工程）、Maths（數(shù)學(xué)）。美國正在大力推進(jìn)教育教學(xué)中綜合課程的實施，旨在培養(yǎng)學(xué)生的動手、創(chuàng)新、綜合運用科學(xué)知識的能力。其針對人文素養(yǎng)培養(yǎng)的要求，在原有四科的基礎(chǔ)上加入了Art（藝術(shù)）學(xué)科，多學(xué)科融合是STEAM教育的核心內(nèi)容。STEAM逐漸發(fā)展成為跨學(xué)科的綜合素質(zhì)教育，它的核心是培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和跨學(xué)科思維，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力[1]。

2 STEM教育實施的理論依據(jù)

2.1 多元智力理論

加德納提出多元智力理論，人類的智能至少可以分成七個范疇(后來增加至八個)：語文、邏輯、空間、肢體運作、音樂、人際、內(nèi)省、自然探索 (加德納在1995年補充)。首先，在多元智能理論支撐下，要求轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的“教師講，學(xué)生聽”的教學(xué)模式，教師在教學(xué)中需要運用多樣、靈活的教學(xué)方法和手段，改變枯燥的課堂教學(xué)。STEM教育借鑒這一理論，采用基于項目和問題的學(xué)習(xí)情境和學(xué)習(xí)模式的建構(gòu)，有助于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，發(fā)揮學(xué)生的主體地位。其次，多元智能理論要求樹立正確的智力觀，智力的發(fā)展具有廣泛性和多樣性，要求注重培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生多方面能力，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。STEM教育綜合運用多學(xué)科知識使得學(xué)生發(fā)揮其優(yōu)勢，相互學(xué)習(xí)，彌補不足，得到全面發(fā)展。

2.2 素質(zhì)教育

中小學(xué)教育是以貫徹黨的教育方針和培養(yǎng)德、智、體、美、勞全面發(fā)展的社會主義事業(yè)建設(shè)者和接班人為基礎(chǔ)，提出實施素質(zhì)教育，目的就是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，提升學(xué)生的綜合素質(zhì)，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。當(dāng)前以科學(xué)性和時代性為基本原則，致力于發(fā)展學(xué)生的人文底蘊、科學(xué)精神、學(xué)會學(xué)習(xí)、健康生活、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、實踐創(chuàng)新六大核心素養(yǎng)，培養(yǎng)全面發(fā)展的人。STEM教育融入信息技術(shù)課堂，有助于培養(yǎng)以信息技術(shù)素養(yǎng)為核心，兼顧科學(xué)素養(yǎng)、工程素養(yǎng)、數(shù)學(xué)素養(yǎng)和藝術(shù)素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力和科學(xué)精神，成為全面發(fā)展的復(fù)合型人才[2]。

3 融合STEM教育的中學(xué)信息技術(shù)課堂教學(xué)設(shè)計

STEM教育區(qū)別于傳統(tǒng)教學(xué)，提倡基于項目的教學(xué)模式和基于問題解決的教學(xué)方法?；陧椖康慕虒W(xué)模式，是以實踐性的項目完成為中心，將跨學(xué)科的知識與真實情景聯(lián)系起來，最終以作品設(shè)計的方式呈現(xiàn)出來[3]。在教師指導(dǎo)下，學(xué)生按照自己的設(shè)計思路，通過檢索、討論、演示、觀察、設(shè)計等學(xué)習(xí)活動，綜合運用各學(xué)科知識解決遇到的問題，設(shè)計解決方案，自主完成作品設(shè)計。在這個學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生學(xué)習(xí)到新的技能和知識，發(fā)現(xiàn)自己的優(yōu)勢，培養(yǎng)了分析問題和解決問題的能力，以及創(chuàng)造能力。基于問題解決的教學(xué)方法，是在有意義的問題情境中，學(xué)生通過合作、探究為什么會出現(xiàn)這樣的問題，以及如何解決真實情境中的問題和實際中的問題，通過對所學(xué)知識的建構(gòu)和理解，掌握問題解決背后的新知識，獲得解決問題的新技能，提高自學(xué)能力[4]。學(xué)生通過自主的學(xué)習(xí)和建構(gòu)，充分調(diào)動學(xué)習(xí)的積極性，綜合運用各方面的知識解決實際問題，達(dá)到對知識的全面理解和活學(xué)活用，靈活的進(jìn)行知識和情境的遷移。

在傳統(tǒng)信息技術(shù)課堂教學(xué)中，教師采用單一的授課方式已不能滿足當(dāng)前對學(xué)生發(fā)展的要求，STEM 教育通過項目式學(xué)習(xí)和問題解決模式，解決了知識學(xué)習(xí)和實踐的不統(tǒng)一，幫助學(xué)生不僅“知”而且體驗如何“行”。STEM 教育強調(diào)的設(shè)計理念是項目性、趣味性、多維性、協(xié)作性。調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，使學(xué)生在趣味的學(xué)習(xí)項目中掌握知識[5]。以下給出基于STEM教學(xué)的具體案例設(shè)計。

3.1 案例設(shè)計

本次案例選擇八年級上冊第一單元的圖像處理，設(shè)計項目學(xué)習(xí)主題為“制作動物世界電子相冊”[6]。動物存在于我們身邊，動物的生存習(xí)性如何，有些還需我們再了解。選擇與學(xué)生生活相關(guān)的主題，讓學(xué)生懷著極大地?zé)崆椋瑢W(xué)習(xí)Photoshop的相關(guān)知識和技能，盡最大努力克服遇到的問題。

3.1.1 教學(xué)目標(biāo)

知識與技能目標(biāo)：

⑴ 了解電子相冊制作的基本要素。

⑵ 認(rèn)識Photoshop的常用工具和使用方法，了解色彩調(diào)節(jié)技術(shù)。

⑶ 學(xué)會圖像的獲取、圖像處理的基本操作、圖像的色彩調(diào)節(jié)、圖像的合成、圖像的修補與特效、平面設(shè)計等技術(shù)的操作和應(yīng)用[6]。

過程與方法目標(biāo)：

⑴ 通過協(xié)作學(xué)習(xí)，共同探究動物的生活習(xí)性，探究圖片的獲取，提高自己的探究能力。

⑵ 在這次項目學(xué)習(xí)中，學(xué)生聯(lián)系實際，提高分析能力、實踐能力和科學(xué)思維能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和信息素養(yǎng)。

⑶ 通過完成此次作品設(shè)計,觀賞和評價他人的作品，提高學(xué)生的表達(dá)能力和創(chuàng)新能力以及學(xué)生解決實際問題的能力。

情感態(tài)度與價值觀：

⑴ 通過此次學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的良好習(xí)慣。

⑵ 通過作品設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生的的審美價值觀。

⑶ 在作品創(chuàng)作的過程中，產(chǎn)生成就感，明白有耕耘就有收獲的人生哲理。

⑷ 激發(fā)學(xué)生了解動物的熱情，親近和愛護(hù)動物的情感。

3.1.2 教學(xué)重點及難點

⑴ 教學(xué)重點：引導(dǎo)學(xué)生掌握制作電子相冊的基本要素，學(xué)會靈活運用圖像的色彩調(diào)節(jié)、圖像的合成、圖像的修補與特效、平面設(shè)計等技術(shù)。

⑵ 教學(xué)難點：培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和信息素養(yǎng)，在評價他人作品的過程中，逐漸形成良好的審美觀。

3.1.3 驅(qū)動問題

如何制作動物世界的電子相冊。

3.1.4 情境設(shè)置

學(xué)校要開展愛護(hù)動物活動，帶學(xué)生參觀動物園，需要同學(xué)們了解一些動物的生活習(xí)性，并在動物活動上展示自己的作品。同學(xué)們可以通過自己拍攝、搜集資料、小組合作制作電子相冊。

3.1.5 教學(xué)資源與教學(xué)工具

在線資源：使用百度、谷歌搜索有用的資源信息。技術(shù)設(shè)備：多媒體。

材料：一份精美的動物電子相冊、PPT文稿、Photoshop等軟件處理及電子相冊制作的軟件。

3.1.6 教學(xué)活動

本次教學(xué)活動分為7個環(huán)節(jié)，從教師角色和學(xué)生活動兩方面進(jìn)行設(shè)計，見表1。

表1 教學(xué)設(shè)計與活動

3.2 教學(xué)反思

本案例圍繞制作動物電子相冊這一項目，以學(xué)生為主體，通過教師指導(dǎo)，學(xué)生探索、討論、合作、設(shè)計等多種學(xué)習(xí)方式，實現(xiàn)理論實踐與STEM相結(jié)合的一體化教學(xué)，培養(yǎng)了學(xué)生解決實際問題的綜合能力和創(chuàng)新能力。

3.2.1 優(yōu)點

整個設(shè)計完整、流暢，將STEM教育融入到信息技術(shù)教學(xué)過程中，有機的將傳統(tǒng)教學(xué)、項目式學(xué)習(xí)和問題解決學(xué)習(xí)模式結(jié)合起來，給學(xué)生創(chuàng)造了一個寬松愉悅的學(xué)習(xí)氛圍，充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性。整個教學(xué)設(shè)計體現(xiàn)了以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，適應(yīng)新的教學(xué)理念，注重個體差異，綜合考慮學(xué)生能力差異進(jìn)行分組，使學(xué)生發(fā)揮各自優(yōu)勢的同時也能取長補短。整個教學(xué)活動注重STEM學(xué)科知識的整合。通過制作電子相冊，了解動物習(xí)性和科學(xué)知識，學(xué)習(xí)圖像處理的相關(guān)技術(shù)，通過作品評價，培養(yǎng)藝術(shù)鑒賞能力。學(xué)生自主搭建交流合作學(xué)習(xí)的平臺，通過學(xué)生探索、討論、合作、設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的綜合能力和創(chuàng)新能力。

3.2.2 難點

STEM教育對教師的要求較高。首先，要轉(zhuǎn)變角色成為學(xué)生的引導(dǎo)者，在學(xué)生合作學(xué)習(xí)中，教師要有意識的引導(dǎo)和啟示學(xué)生。其次，教師要具備各方面的知識和能力，需要教師課余時間投入大量的精力學(xué)習(xí)其他學(xué)科的知識和綜合運用知識。最后，教師要充分了解每個學(xué)生的興趣和特長，項目的選擇要有趣味性和新穎性，教師掌握了學(xué)生的興趣愛好，才能從學(xué)生實際需求出發(fā)，選擇與學(xué)生生活相關(guān)的項目，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。教師在進(jìn)行分組時才能綜合考慮每個學(xué)生的能力。學(xué)生在合作的過程中取長補短。

4 結(jié)束語

通過以上案例設(shè)計和教學(xué)反思，將STEM教育與中學(xué)信息技術(shù)課堂教學(xué)相融合，培養(yǎng)學(xué)生的綜合實踐能力、創(chuàng)新能力和實際解決問題的能力，使學(xué)生在德、智、體、美各方面都獲得良好的發(fā)展和鍛煉。STEM教育是21世紀(jì)教育核心素養(yǎng)培養(yǎng)和實施的助推劑，STEM教育與中學(xué)信息技術(shù)融合適應(yīng)了21世紀(jì)人才培養(yǎng)的目標(biāo)是要求。

參考文獻(xiàn)(References):

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