STEM理念下小學(xué)信息技術(shù)課程項目式學(xué)習(xí)設(shè)計研究

孫俊梅

摘要：本文將STEM理念引入到小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)設(shè)計與實踐中，采用項目化學(xué)習(xí)的方式，以小學(xué)3D建模課程為研究切入口，經(jīng)過探索和實踐，促進(jìn)了學(xué)生解決實際問題的能力，提升了其實踐創(chuàng)新能力，發(fā)展了學(xué)生的核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：STEM理念;項目式學(xué)習(xí);3D建模

中圖分類號：G434? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 論文編號：1674-2117（2020）11-0047-03

● 研究背景與理論依據(jù)

《中小學(xué)信息技術(shù)新課程標(biāo)準(zhǔn)》指出：小學(xué)信息技術(shù)課程的目標(biāo)是聯(lián)系實際培養(yǎng)學(xué)生利用信息技術(shù)解決問題的能力，感悟技術(shù)的使用價值;引導(dǎo)學(xué)生在方案設(shè)計、動手操作、自主探究和解決問題的過程中從“學(xué)技術(shù)”過渡到“用技術(shù)”。

STEM是Science（科學(xué)）、Technology（技術(shù)）、Engineering（工程）、Mathematics（數(shù)學(xué)）的縮寫，STEM教育中科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四門學(xué)科緊密相連，它以學(xué)科整合的形式來引導(dǎo)學(xué)生習(xí)得知識和技能，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在學(xué)習(xí)情境中獲得設(shè)計能力、合作能力、解決問題能力和實踐創(chuàng)新能力?？梢哉f，STEM理念下發(fā)展信息技術(shù)教育已成為大勢所趨，STEM教育實踐的開展也為小學(xué)信息技術(shù)課程的內(nèi)容及結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了一種新的視角。

項目式學(xué)習(xí)是指在一定約束條件下，學(xué)生為完成某一特定的任務(wù)目標(biāo)，利用知識、技能、工具和技術(shù)等進(jìn)行的一系列獨(dú)立而又相互關(guān)聯(lián)的活動。一般來講，項目式學(xué)習(xí)設(shè)計圍繞“以學(xué)生為中心”開展，由分析、設(shè)計、實施、展示與優(yōu)化幾個主要環(huán)節(jié)構(gòu)成，可見項目式學(xué)習(xí)是落實STEM理念的重要途徑，也為信息技術(shù)課程開展STEM教育提供了一種可供操作的模式。

因此，本研究將STEM理念引入到小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)設(shè)計與實踐中，將項目式學(xué)習(xí)作為組織形式，以小學(xué)3D建模課程為研究切入口進(jìn)行探索和實踐。

● 項目式學(xué)習(xí)內(nèi)容

3D打印的關(guān)鍵步驟是在計算機(jī)中建立起3D模型，即3D建模。3D建模課程具有實踐性和創(chuàng)造性特點，既可以使學(xué)生比較直觀地了解空間圖形，又可以讓學(xué)生通過自己動手制作體驗空間圖形的組成。從2015年起，筆者不斷進(jìn)行教學(xué)創(chuàng)新嘗試，聯(lián)合校際優(yōu)勢資源，面向五年級學(xué)生開設(shè)了“玩轉(zhuǎn)3D建模”的校本課程，該課程以3D one和Scratch 3D兩款建模軟件作為學(xué)習(xí)載體，課堂上引導(dǎo)學(xué)生通過設(shè)計項目作品、制訂項目計劃、按照計劃完成作品等過程開展探究性學(xué)習(xí)活動。

“現(xiàn)代機(jī)關(guān)大師”是“玩轉(zhuǎn)3D建?！毙１菊n程中的一個項目活動，項目主題是在了解榫卯結(jié)構(gòu)和魯班鎖的基礎(chǔ)上，利用建模軟件設(shè)計制作一個魯班鎖部件來修復(fù)三通魯班鎖，讓學(xué)生體會項目成功帶來的成就感，感受古代傳統(tǒng)機(jī)關(guān)術(shù)的設(shè)計的精妙。下表是“現(xiàn)代機(jī)關(guān)大師”項目式學(xué)習(xí)的STEM內(nèi)容分析。

● 項目式學(xué)習(xí)流程

基于項目式學(xué)習(xí)的“現(xiàn)代機(jī)關(guān)大師”活動開展流程包括項目分析階段、項目設(shè)計階段、項目實施階段、項目展示階段、項目優(yōu)化階段。

1.項目分析階段：創(chuàng)設(shè)情境，選定項目

首先，學(xué)生根據(jù)教師提供的學(xué)習(xí)單進(jìn)行實踐活動，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行關(guān)鍵信息的搜索、篩選、提取，了解古代機(jī)關(guān)、三通魯班鎖;其次，學(xué)生進(jìn)行主題式匯報分享;最后，教師創(chuàng)設(shè)機(jī)關(guān)大師情境，明確此項目要解決的問題：制作一個魯班鎖部件來修復(fù)三通魯班鎖。通過分析討論將問題聚焦于如何利用建模軟件設(shè)計一個魯班鎖部件。

2.項目設(shè)計階段：分析問題，制訂計劃

學(xué)生以小組為單位討論3D建模打印的一般步驟，制訂項目實施計劃。

3.項目實施階段：自選方案，活動探究

學(xué)生根據(jù)計劃和步驟進(jìn)行魯班鎖部件的設(shè)計與制作：①小組分析繪制還原后的魯班鎖部件的示意圖、三視圖;②對如何利用建模軟件設(shè)計一個魯班鎖部件展開頭腦風(fēng)暴，集思廣益，小組討論有幾種可行的建模方案;③應(yīng)用學(xué)過的數(shù)學(xué)知識推算分析魯班鎖部件的尺寸，記錄標(biāo)注建模數(shù)據(jù);④自選建模方案，自選3D one或者Scratch 3D作為建模軟件，嘗試設(shè)計魯班鎖部件，在自主探索實踐過程中大膽嘗試，積極尋求有效的問題解決方法，同時，教師提供多個建模探究支架協(xié)助學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

4.項目展示階段：方案推廣，思維外顯

學(xué)生借助匯報支架進(jìn)行方案推廣（跟同學(xué)分享交流推廣自己的建模歷程）。匯報支架包括選擇了哪種建模方案、哪款建模軟件選件、具體設(shè)計步驟、遇到的困難和解決方法。

5.項目優(yōu)化階段：總結(jié)反思，拓展延伸

教師引導(dǎo)學(xué)生思考整個項目的推進(jìn)過程，啟發(fā)學(xué)生思考解決問題的方法，最后引出魯班鎖是榫卯結(jié)構(gòu)的一種典型應(yīng)用，引發(fā)學(xué)生對榫卯結(jié)構(gòu)的特點、優(yōu)勢和生活中應(yīng)用的好奇心和探索欲。

● 反思與總結(jié)

在探索和實踐過程中，筆者認(rèn)為STEM理念下的小學(xué)信息技術(shù)課程項目式學(xué)習(xí)設(shè)計應(yīng)做到以下幾點轉(zhuǎn)變。

1.轉(zhuǎn)變課程內(nèi)容：多學(xué)科融合凸顯學(xué)生核心素養(yǎng)

STEM教育主張多學(xué)科融合，強(qiáng)調(diào)的是讓學(xué)生在真實的生活情境下，通過觀察發(fā)現(xiàn)、實踐體驗、合作探究，學(xué)會知識技能，學(xué)會動手動腦;多學(xué)科融合沒有學(xué)科邊界，更加指向的是培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)未來社會生活的關(guān)鍵能力和必備品質(zhì);多學(xué)科融合改變現(xiàn)有課程結(jié)構(gòu)過于強(qiáng)調(diào)學(xué)科本位、科目過多和缺乏統(tǒng)整的現(xiàn)狀，更具整體性、針對性、適切性和有效性，促進(jìn)學(xué)生自主且有個性的發(fā)展，有效提升了學(xué)生的核心素養(yǎng)。

2.轉(zhuǎn)變課程教學(xué)方式：把課堂還給學(xué)生，向生本教育靠攏

項目式學(xué)習(xí)是一種以學(xué)科原則為核心內(nèi)容的探究式學(xué)習(xí)模式，能使學(xué)生借助各種資源在現(xiàn)實世界中開展探究活動，解決學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到的問題。而生本教育主張在課堂上以生為本，教學(xué)實施過程中努力做到理解學(xué)生、尊重學(xué)生，真正以生為本（以學(xué)生的興趣為出發(fā)點，用學(xué)生的方案引導(dǎo)學(xué)生思考、學(xué)習(xí);給學(xué)生留有更多的思維空間，更多自主探索、合作交流的機(jī)會，在交流中碰撞思維的火花，迸發(fā)創(chuàng)新靈感;學(xué)生在自主思考中動手實踐，在自主比較、鑒別、實踐、展示交流等環(huán)節(jié)培養(yǎng)分析和解決問題的能力）。在這個過程中，教師只是學(xué)生學(xué)習(xí)的引領(lǐng)者、協(xié)助者，不給學(xué)生過多的干預(yù)，只以同伴的身份參與到學(xué)生的學(xué)習(xí)活動中。

3.轉(zhuǎn)變課程評價體系：基于學(xué)生差異，強(qiáng)調(diào)人的發(fā)展性

由于學(xué)生的個人素質(zhì)以及所處的家庭、社會環(huán)境各不相同，這在客觀上造成了學(xué)生學(xué)習(xí)上的個體差異。在評價的過程中，要兼顧學(xué)生發(fā)展和個體差異的不同需求，拋棄評價的“甄別和選拔”功能，圍繞學(xué)生的發(fā)展，使評價成為促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展的工具;要正視和尊重學(xué)生的個體差異，考慮學(xué)生在發(fā)展過程中的各種可能性，關(guān)注學(xué)生的進(jìn)步和成長，找尋學(xué)生成長中的問題，挖掘?qū)W生的潛能，鼓勵學(xué)生主動思考、善于探索，從而促進(jìn)學(xué)生自由、自然、全面地發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]首新，胡衛(wèi)平，劉斌.3D打印融入中小學(xué)STEM教育項目的設(shè)計與教學(xué)——從國外融入3D打印的典型STEM教育項目談起[J].基礎(chǔ)教育，2017（08）：68-79.

[2]曾曉麗.基于STEM理念的項目式教學(xué)模式研究——以智能機(jī)器人裝置融合科學(xué)課程為例[J].教育與裝備研究，2019（02）：66-68.

[3]楊其勇.小學(xué)STEM項目式學(xué)習(xí)的教師指導(dǎo)策略[J].內(nèi)蒙古師范大學(xué)學(xué)報：教育科學(xué)版，2019（05）：54-59.

[4]袁傳文.3D創(chuàng)客教育與小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)融合探索[J].中國電化教育，2016（10）：148-149.

[5]周迎春.3D建模打印進(jìn)入小學(xué)信息技術(shù)課堂實踐探究[J].中國教育技術(shù)裝備，2015（12）：48-49.