融合STEM教育理念創(chuàng)新高中信息技術(shù)課堂教學(xué)*

（常州市第一中學(xué)，江蘇 常州213003）

隨著新一輪高考的改革，普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)也進(jìn)行了重新的修訂，2018年初中華人民共和國教育部印發(fā)了《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017年版），新課標(biāo)指出：普通高中信息技術(shù)課程是一門旨在全面提升學(xué)生信息素養(yǎng)的基礎(chǔ)課程，學(xué)科課程緊緊圍繞信息意識、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會責(zé)任這四個學(xué)科核心素養(yǎng)[1]，新的課程標(biāo)準(zhǔn)理念與STEM教育理念是相吻合的。目前，關(guān)于STEM教育理念融合到高中信息技術(shù)課程教學(xué)中的相關(guān)研究和實(shí)踐都較為缺乏，本文從這個點(diǎn)入手開展研究，力求能為提高新課標(biāo)下高中信息技術(shù)課堂教學(xué)效果提供策略，幫助一線教師提升教學(xué)業(yè)務(wù)能力，切實(shí)保障信息技術(shù)教育實(shí)效。

一、STEM教育理念概述

STEM教育起源于美國，是指科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）多學(xué)科交叉融合的教育。STEM教育理念強(qiáng)調(diào)以整合的教學(xué)方式通過基于問題解決的過程，加強(qiáng)各學(xué)科之間的交叉融合，促進(jìn)學(xué)生在掌握多學(xué)科知識與技能的基礎(chǔ)上，將知識與技能加以靈活遷移應(yīng)用，提升學(xué)生創(chuàng)新意識與能力，培養(yǎng)學(xué)生在問題解決過程中的科學(xué)素養(yǎng)、技術(shù)素養(yǎng)、工程素養(yǎng)與數(shù)學(xué)素養(yǎng)這四方面的STEM素質(zhì)，使其能直面應(yīng)對真實(shí)世界的現(xiàn)實(shí)問題與挑戰(zhàn)。

二、STEM教育理念與高中信息技術(shù)課堂教學(xué)

放眼當(dāng)下的高中信息技術(shù)課堂教學(xué)，教學(xué)目標(biāo)的制定過于關(guān)注對學(xué)科基礎(chǔ)知識與操作技能的機(jī)械化、重復(fù)性、單一化的訓(xùn)練，而弱化了對學(xué)生信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)、綜合素質(zhì)的培養(yǎng)；教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)與教學(xué)任務(wù)的設(shè)置有距離感、陌生感，而脫離學(xué)生的真實(shí)生存環(huán)境與現(xiàn)實(shí)生活經(jīng)驗(yàn)，無法滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)生活需求；教學(xué)內(nèi)容的編排過于依賴教材，陳舊、固定、程序化，缺乏應(yīng)有的生活真實(shí)感以及與時俱進(jìn)的時代感；教學(xué)效果的評價(jià)還停留在操作使用信息技術(shù)工具的層面上，而忽略了對學(xué)生應(yīng)用信息技術(shù)學(xué)科思維方式來遷移解決社會生活問題能力的評價(jià)，也局限了學(xué)生對信息技術(shù)課程本質(zhì)的思考和理解。在新課改新課標(biāo)新要求的情勢下，這些都是迫在眉睫亟待解決的問題。

STEM教育是開放式的，它強(qiáng)調(diào)要把現(xiàn)實(shí)生活中的真實(shí)問題作為切入口，注重理實(shí)一體，將知識的傳授置于真實(shí)而有吸引力的問題情境中；強(qiáng)調(diào)提倡采用整合的教學(xué)方式（如項(xiàng)目化、問題驅(qū)動式、主題探究式、體驗(yàn)參與式、模仿游戲式等）進(jìn)行教學(xué)，鼓勵學(xué)生將習(xí)得的經(jīng)驗(yàn)知識與技能在現(xiàn)實(shí)生活中加以靈活遷移應(yīng)用；強(qiáng)調(diào)學(xué)生的積極參與以及學(xué)生間的合作與實(shí)操能力，注重培養(yǎng)學(xué)生合作探究、實(shí)踐創(chuàng)新等方面的能力。

因此，將STEM教育理念融合到高中信息技術(shù)課堂中，對高中信息技術(shù)教學(xué)進(jìn)行全新的認(rèn)識、分析與創(chuàng)新，不僅可以有效應(yīng)對當(dāng)前課堂教學(xué)中存在的諸多問題與困境，促進(jìn)課堂教學(xué)質(zhì)量的穩(wěn)步提升，也能為學(xué)生深入學(xué)習(xí)信息技術(shù)學(xué)科知識、增強(qiáng)信息社會意識、提升信息素養(yǎng)提供堅(jiān)實(shí)的保障。

三、融合STEM教育理念的高中信息技術(shù)課堂教學(xué)策略

STEM教育采用整合的方式開展教學(xué)，具有跨學(xué)科、情境性、體驗(yàn)性、協(xié)作性、設(shè)計(jì)性等核心特征[2]。融合STEM教育理念的高中信息技術(shù)課堂，不僅能打破傳統(tǒng)固化教學(xué)模式的局限，打造新穎的教學(xué)模式，還能有效改善學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，切實(shí)讓學(xué)生得到多方位的進(jìn)步與發(fā)展。

1.跨學(xué)科挖掘素材，實(shí)施融合教育

跨學(xué)科是STEM教育理念最重要的核心特征。高中信息技術(shù)課程中有很多知識是與數(shù)學(xué)、科學(xué)、工程等學(xué)科交叉融合的，教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時，不用過于關(guān)注信息技術(shù)學(xué)科界限，可以打破學(xué)科壁壘，深入挖掘教學(xué)素材，讓學(xué)生利用科學(xué)、技術(shù)、工程或數(shù)學(xué)等學(xué)科相互關(guān)聯(lián)的知識來解決問題，實(shí)現(xiàn)跨越學(xué)科界限、從多學(xué)科知識綜合應(yīng)用的角度，真正實(shí)現(xiàn)提高學(xué)生問題解決能力的教育目標(biāo)[3]。

例如：新課標(biāo)的必修課程模塊1《數(shù)據(jù)與算法》和選修課程模塊1《算法初步》中，都要求學(xué)生能夠掌握算法與程序設(shè)計(jì)的基本知識，這些知識在江蘇鳳凰教育出版社高中數(shù)學(xué)必修3第一章《算法初步》以及機(jī)器人編程中都有涉及。因此，教師不僅要精通本學(xué)科專業(yè)知識，還應(yīng)主動關(guān)注其他相關(guān)學(xué)科的科學(xué)知識，將各學(xué)科知識進(jìn)行交叉融合，實(shí)施跨學(xué)科教學(xué)，使學(xué)生的學(xué)習(xí)置于其生活周圍廣闊的環(huán)境中，這樣既能實(shí)現(xiàn)知識的意義建構(gòu)和技能的有效培養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科運(yùn)用知識發(fā)現(xiàn)問題、分析問題以及處理復(fù)雜問題的能力，又能讓學(xué)生保持濃厚的學(xué)習(xí)興趣與欲望，增強(qiáng)課堂教學(xué)活力[4]。

2.創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，開展情景教學(xué)

情景認(rèn)知視野中的學(xué)習(xí)觀提出，在真實(shí)情境下學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)行為才能真正的發(fā)生。融合STEM教育理念的高中信息技術(shù)課堂教學(xué)的開端，是以向?qū)W生提出基于生活、富有挑戰(zhàn)的真實(shí)問題為切入點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)通過創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境來吸引學(xué)生注意，調(diào)動學(xué)習(xí)動機(jī)與好奇心，激發(fā)學(xué)生進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)的欲望與興趣。作為教師，要密切關(guān)注學(xué)生的生存環(huán)境與現(xiàn)實(shí)生活經(jīng)驗(yàn)，找準(zhǔn)現(xiàn)實(shí)生活與學(xué)科知識之間的契合點(diǎn)，讓學(xué)生感受到信息技術(shù)課堂教學(xué)的真實(shí)真切。當(dāng)學(xué)習(xí)發(fā)生在這樣的真實(shí)情境中，學(xué)習(xí)情境的有效性會幫助學(xué)習(xí)者有效構(gòu)建自己的知識體系內(nèi)化知識。

譬如：2018年高考數(shù)學(xué)（江蘇卷）填空題第4題的作答要點(diǎn)是循環(huán)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，教師在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)中基本程序結(jié)構(gòu)之循環(huán)結(jié)構(gòu)這一知識點(diǎn)的教學(xué)時，可以請學(xué)生一起來做高考題為切入點(diǎn)創(chuàng)設(shè)情景開展教學(xué)。數(shù)學(xué)中關(guān)于算法知識的學(xué)習(xí)通常是在高一下學(xué)期開展，甚至更晚，學(xué)生在學(xué)習(xí)信息技術(shù)中程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)前并沒有相關(guān)的知識儲備，在導(dǎo)入階段請學(xué)生做高考題，不僅可以大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，吸引學(xué)生注意，還可讓學(xué)生感受到信息技術(shù)的無窮魅力，激發(fā)學(xué)生對信息技術(shù)課程的學(xué)習(xí)興趣。

3.組織體驗(yàn)活動，實(shí)行體驗(yàn)式教學(xué)

STEM教育強(qiáng)調(diào)學(xué)生應(yīng)動手動腦，積極參與體驗(yàn)知識獲得的全過程，這種在參與、體驗(yàn)中習(xí)得的知識，將對學(xué)生今后的學(xué)習(xí)、工作以及生活的長遠(yuǎn)發(fā)展都會產(chǎn)生深刻的影響。因此，在高中信息技術(shù)課堂教學(xué)中，要以實(shí)踐活動為學(xué)習(xí)探究的主要形式，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的參與性與實(shí)踐性，讓學(xué)生在動手實(shí)踐和切身感知中加深對知識的理解，解決現(xiàn)實(shí)問題。

比如：新課標(biāo)選擇性必修課程模塊2《網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》中提出要引導(dǎo)學(xué)生合理使用網(wǎng)絡(luò)、解決簡單的網(wǎng)絡(luò)問題。在具體教學(xué)中，教師可在課前精心布置授課教室，給計(jì)算機(jī)或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備故意設(shè)置一些日常生活中常見的網(wǎng)絡(luò)問題，模擬出故障環(huán)境，請學(xué)生走下座位，打開硬件設(shè)備，分析判斷找出故障緣由，探索解決故障的方法，并動手解決故障問題。這樣不僅可以讓學(xué)生解決實(shí)實(shí)在在的問題，也可以培養(yǎng)其創(chuàng)新和開拓能力。

4.實(shí)施合作學(xué)習(xí)，組織協(xié)同教學(xué)

STEM教育中的問題往往源于現(xiàn)實(shí)生活，問題的解決離不開生生、師生之間的合作。高中信息技術(shù)課程中諸多知識都需要學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，在小組合作的基礎(chǔ)上，進(jìn)行思維或想法的碰撞，學(xué)生在相互幫助、相互啟發(fā)的過程中進(jìn)行知識的建構(gòu)與遷移應(yīng)用，并以此來提高學(xué)生的溝通能力，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的社會適應(yīng)性與社會責(zé)任感，更好地服務(wù)于社會。

新課標(biāo)的必修課程模塊1《數(shù)據(jù)與算法》中要求學(xué)生能認(rèn)識到數(shù)據(jù)在信息社會的重要價(jià)值，教師可以借助全民參與的淘寶“雙11”活動，引導(dǎo)學(xué)生采用小組團(tuán)結(jié)協(xié)作的方式，開辦“雙11”活動的經(jīng)驗(yàn)分享交流暨總結(jié)大會，為緊接而來的淘寶“雙12”營銷活動出謀劃策。針對淘寶“雙11”活動中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，可以引導(dǎo)學(xué)生從商品銷售類別、消費(fèi)人群年齡段、支付寶時刻交易金額等角度開展合作探究，協(xié)同探討并挖掘這些大數(shù)據(jù)背后蘊(yùn)含的內(nèi)在規(guī)律，再利用挖掘出來的規(guī)律去指導(dǎo)現(xiàn)實(shí)決策，真正領(lǐng)悟數(shù)據(jù)的重要價(jià)值。

5.設(shè)計(jì)創(chuàng)意作品，踐行實(shí)踐教學(xué)

美國學(xué)者莫里森認(rèn)為，設(shè)計(jì)是認(rèn)知建構(gòu)的過程，也是學(xué)習(xí)產(chǎn)生的條件（Morrison，2005）[5]。STEM教育強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)是取得成功的關(guān)鍵因素，學(xué)生通過設(shè)計(jì)出富有個性創(chuàng)意的作品，可以更好地完成學(xué)習(xí)、解決問題。在高中信息技術(shù)課程中，很多模塊下的教學(xué)內(nèi)容都可以引導(dǎo)學(xué)生通過自己的創(chuàng)新思維完成學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)作品。在學(xué)習(xí)開始前，教師需制定出作品的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，讓學(xué)生遵循科學(xué)原則，通過自主學(xué)習(xí)或合作探究，動手實(shí)踐來完成作品的設(shè)計(jì)與制作、展示與交流，加深對知識的理解、對操作技術(shù)的掌握和使用。

如：新課標(biāo)的選擇性必修課程模塊5《三維設(shè)計(jì)與創(chuàng)意》、模塊6《開源硬件項(xiàng)目設(shè)計(jì)》，主要是讓學(xué)生在實(shí)踐過程中，利用三維設(shè)計(jì)技術(shù)、開源硬件去設(shè)計(jì)制作完成作品。再如：必修課程模塊1《數(shù)據(jù)與算法》學(xué)習(xí)到數(shù)據(jù)相關(guān)知識時，可以讓學(xué)生設(shè)計(jì)完成數(shù)據(jù)采集分析報(bào)告，學(xué)生在自主實(shí)踐探究、團(tuán)隊(duì)合作的過程中，不斷思考完善設(shè)計(jì)分析報(bào)告。這樣的學(xué)習(xí)過程，不僅能培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力，也能鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新意識。

四、結(jié)束語

將STEM教育理念融入高中信息技術(shù)課程的課堂教學(xué)中，改變傳統(tǒng)教學(xué)手段，實(shí)施跨學(xué)科融合教育，創(chuàng)設(shè)真實(shí)情景，引導(dǎo)學(xué)生參與體驗(yàn)，開展協(xié)作學(xué)習(xí)，完成作品設(shè)計(jì)制作并加以展示分享，能夠真正有效地提升教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科運(yùn)用知識發(fā)現(xiàn)問題、分析問題以及處理復(fù)雜問題的能力，全面提升學(xué)生的信息素養(yǎng)，使其能真正成為數(shù)字化技術(shù)時代合格的中國公民。