基于教育信息化2.0環(huán)境的STEAM課程設(shè)計(jì)研究

游興星 涂鑫 陳瑩 伊栩含

摘要：STEAM教育就是集科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)多領(lǐng)域融合的綜合教育，是培養(yǎng)綜合性人才的一種跨學(xué)科素質(zhì)教育。教育信息化的發(fā)展促進(jìn)教育事業(yè)信息化、智能化改革，也為STEAM教育提供了發(fā)展機(jī)遇。文章對(duì)教育信息化2.0的基礎(chǔ)建設(shè)進(jìn)行了闡述并簡(jiǎn)要介紹了STEAM的教學(xué)現(xiàn)狀，以我國重陽節(jié)傳統(tǒng)習(xí)俗中的有關(guān)紙鳶的設(shè)計(jì)與制作為例，設(shè)計(jì)STEAM課程教學(xué)，以期促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的提高，學(xué)生創(chuàng)新、創(chuàng)造、創(chuàng)業(yè)能力的提升，為STEAM教學(xué)的發(fā)展提供新的思路。

關(guān)鍵詞：教育信息化2.0;STEAM教育;課程設(shè)計(jì)

一、教育信息化2.0背景簡(jiǎn)述

所謂教育信息化指在教育領(lǐng)域的教學(xué)、管理以及科研等方面深入應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)促進(jìn)教育的改革和發(fā)展的過程。在教育信息化的大環(huán)境下，教育部印發(fā)的《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》通知中提出了2022年基本實(shí)現(xiàn)“三全兩高一大”的發(fā)展目標(biāo)，這也標(biāo)志著教育信息化從1.0時(shí)代正式進(jìn)入2.0時(shí)代[1]。教育信息化2.0是指通過教育信息化推動(dòng)教育現(xiàn)代化，從而開啟智能時(shí)代的教育。在教育信息化2.0時(shí)代，STEAM教育的普及和發(fā)展就顯得十分重要，信息化教學(xué)是“推動(dòng)教育理念更新和模式變革”的重要來源和支撐，如何通過信息化教學(xué)提升教育的質(zhì)量和能效，進(jìn)行教學(xué)觀念和教學(xué)環(huán)境的重構(gòu)、教學(xué)過程的重組、將STEAM教育繼續(xù)發(fā)展下去成為了我們關(guān)注和重視的話題[2]。

二、STEAM 教育綜述

（一）研究現(xiàn)狀

據(jù)調(diào)查顯示，僅17.33%的教師任職學(xué)校正在開展STEAM課程，高達(dá)82.67%的教師任職學(xué)校仍未開展STEAM課程。[3]針對(duì)課程體系而言，我國在短短的十幾年發(fā)展時(shí)間內(nèi)，還未建設(shè)出適合本國教學(xué)國情的本土STEAM教學(xué)體系，對(duì)課程的教學(xué)實(shí)踐還處于摸索狀態(tài)。并且STEAM作為跨學(xué)科教學(xué)，十分考驗(yàn)教師的知識(shí)整合能力與實(shí)踐能力。但由于長(zhǎng)久以來的“應(yīng)試教育”強(qiáng)調(diào)教師對(duì)于本學(xué)科的專業(yè)知識(shí)能力，忽視教師對(duì)其他學(xué)科的了解與本學(xué)科的整合，所以我國也正處于一個(gè)STEAM教育人才缺失的狀態(tài)。

（二）使用原因

1、社會(huì)人才培養(yǎng)需求

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，我國傳統(tǒng)教育逐漸出現(xiàn)了形式過于單一，對(duì)于學(xué)生自主創(chuàng)新與思考的能力訓(xùn)練較少等弊端。在這種情況下，STEAM教育課程重視對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，能夠?yàn)閲野l(fā)展提供創(chuàng)新型人才，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和教育改革中發(fā)揮著非常重要的作用[4]。

2、教育改革發(fā)展需求

2015年9月，中國教育部發(fā)布了《關(guān)于“十三五”期間全面深入推進(jìn)教育信息化工作的指導(dǎo)意見 （征求意見稿）》，在意見中明確提出：要積極探索 STEAM 教育、創(chuàng)客教育等教育新模式[5]。

我國正大力推動(dòng)素質(zhì)教育改革發(fā)展，STEAM教育作為跨學(xué)科培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力與實(shí)踐綜合能力的教育模式，完美契合我國對(duì)學(xué)生的素質(zhì)要求，是教育改革中的重要發(fā)展方向。

三、紙鳶STEAM課程案例

（一）關(guān)于放紙鳶的介紹

根據(jù)民間傳統(tǒng)，在重陽節(jié)除了有登高這一活動(dòng)外，放紙鳶也是其一個(gè)特征。放紙鳶即我們大家如今所說的放風(fēng)箏，放紙鳶是在南方過重陽節(jié)重要的習(xí)俗之一。光緒《惠州府志》亦有記載。紙鳶在我國傳統(tǒng)文化中頗具特色，至今仍是受歡迎的娛樂方式之一。將其與STEAM教育的跨學(xué)科教學(xué)方式結(jié)合應(yīng)用，豐富STEAM教育的內(nèi)涵和特征，促進(jìn)中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的有效傳承。

（二）從STEAM角度看

（三）放紙鳶課程實(shí)施設(shè)計(jì)

1、教學(xué)準(zhǔn)備

制作紙鳶的工具：

長(zhǎng)竹條、膠水、宣紙、顏料、畫筆、剪刀、尺子

相關(guān)教學(xué)視頻

2、教學(xué)目標(biāo)

（1）知識(shí)與技能：

了解保證紙鳶飛起來的因素有哪些

了解三角形穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)保證紙鳶的穩(wěn)固性

了解紙鳶中蘊(yùn)含對(duì)稱的原理以及對(duì)稱對(duì)紙鳶的作用

掌握做一個(gè)完整紙鳶的技能

（2）過程與方法：

在與小組成員制作紙鳶的過程中學(xué)會(huì)小組合作學(xué)習(xí)

學(xué)會(huì)分析并解決問題

學(xué)習(xí)并能較好的運(yùn)用對(duì)稱畫法

（3）情感態(tài)度價(jià)值觀：

加強(qiáng)學(xué)生對(duì)中國古代文化知識(shí)的了解，感受傳統(tǒng)文化的藝術(shù)魅力

培養(yǎng)對(duì)科學(xué)的認(rèn)知

鍛煉學(xué)生的發(fā)散思維能力，培養(yǎng)學(xué)生的審美

3、教學(xué)重難點(diǎn)

重點(diǎn)：紙鳶的制作過程，相應(yīng)的計(jì)算、對(duì)軸對(duì)稱的運(yùn)用等

難點(diǎn)：根據(jù)紙鳶上升過程中各個(gè)力的作用，了解到其相關(guān)概念及原理

4、教學(xué)過程

（1）創(chuàng)設(shè)情境導(dǎo)入，吸引注意

教師借用各種媒體或工具來創(chuàng)建于本節(jié)課程相符的情境，將學(xué)生置于當(dāng)下的情境中，激起學(xué)生興趣。本節(jié)課程教師可以運(yùn)用多媒體播放風(fēng)箏的相關(guān)演示視頻，引出今天學(xué)習(xí)的主要對(duì)象或者可以拿出不同形狀花紋的風(fēng)箏模型供學(xué)生參考比較，讓學(xué)生先自行觀察。

（2）提出問題，引發(fā)思考

基于問題的教學(xué)方法是由教師將現(xiàn)實(shí)環(huán)境中存在或者學(xué)生發(fā)現(xiàn)的真實(shí)問題引入教學(xué)中，由教師適當(dāng)設(shè)置難度，將學(xué)生分成各個(gè)小組，使其自行探究學(xué)習(xí)，在必要時(shí)教師給予指導(dǎo)，進(jìn)而由師生共同解決問題。

在對(duì)紙鳶有了初步的了解之后，向?qū)W生進(jìn)行提問：

同學(xué)們你們知道這些不同的紙鳶模型有哪些區(qū)別和共同之處嗎？

紙鳶起飛又需要哪些條件呢？

紙鳶由哪些部分組成的呢？

那我們?cè)鯓硬拍苤谱鞒瞿芊棚w起來的紙鳶呢？

紙鳶怎么才能在空中長(zhǎng)時(shí)間飛行呢？

接下來就讓我們一起去探索其中的奧秘吧！

在這些問題的引導(dǎo)下，能夠引起學(xué)生思考，自主的進(jìn)行后續(xù)的探究性學(xué)習(xí)。主要促進(jìn)學(xué)生自身對(duì)此問題的了解，確定解決問題需要掌握的技能以及明確問題任務(wù)。

（3）動(dòng)員學(xué)生，參與實(shí)踐

教師要讓學(xué)生都參與到課堂當(dāng)中去，凸顯學(xué)生主體性，把課堂還給學(xué)生，強(qiáng)調(diào)“做中學(xué)”的教學(xué)理念。

本節(jié)課程教師要準(zhǔn)備有關(guān)制作紙鳶的相關(guān)材料，將材料分配給各小組，讓各小組之間相互協(xié)作，互相配合完成搭建。在學(xué)生動(dòng)手制作紙鳶的過程中了解到軸對(duì)稱、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性在使紙鳶飛行起來的重要性以及分析紙鳶飛行過程中它的受力是怎樣的，什么樣的條件下才能讓紙鳶飛得更高。

實(shí)驗(yàn)過程

給學(xué)生分組然后分發(fā)實(shí)驗(yàn)材料，先將紙根據(jù)示例圖或自行進(jìn)行設(shè)計(jì)裁成不同的形狀，保證對(duì)稱以及紙鳶合適的橫截面積。

每組成員利用顏料工具給紙鳶繪畫上色。

制作紙鳶的骨架，先將竹簽固定在紙張的中間位置，利用三角形的穩(wěn)定原理，搭建三角形紙鳶骨架，小組探究怎樣才能制作出一個(gè)完整的紙鳶。

每組進(jìn)行試飛，失敗后分析原因記錄下來，（可能是沒有做到絕對(duì)對(duì)稱，可能是三角形的骨架不太穩(wěn)固）再一次進(jìn)行改造。

改變紙鳶放線的高度，探究不同高度對(duì)紙鳶的放飛速度的影響。

小組分享總結(jié)探究的相關(guān)結(jié)果。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

小組成員如果沒有保證紙鳶合適的橫截面積、對(duì)稱以及三角形穩(wěn)定結(jié)構(gòu)基本要素是很難做到起飛的，在探究飛的高度對(duì)紙鳶速度影響的試驗(yàn)中可以得出，并不是越高或者越低紙鳶的速度越快。

（4）驗(yàn)收學(xué)習(xí)成果，實(shí)時(shí)反饋

教師需對(duì)每個(gè)小組的學(xué)習(xí)成果做出評(píng)價(jià)，小組各成員之間也要進(jìn)行相互評(píng)價(jià)，隨后教師再對(duì)本節(jié)課程內(nèi)容進(jìn)行整合回顧，并且能夠讓學(xué)生學(xué)會(huì)總結(jié)知識(shí)要點(diǎn)，加深對(duì)本次課堂的理解。

根據(jù)各小組的試飛結(jié)果，最后得出哪個(gè)小組的紙鳶飛得最高，并對(duì)其進(jìn)行展示，小組成員在旁講解制作過程以及方法，最后由老師來統(tǒng)一講解分析。

老師對(duì)各個(gè)小組試飛進(jìn)行總結(jié)，得出結(jié)論：在確定飛行室外條件相同的情況下，當(dāng)紙鳶的角線與地面成60度時(shí)才能夠飛得穩(wěn)，上方的線與紙鳶垂直。下方的線與上方的線成30度角，上下兩根線相加起來的長(zhǎng)度是紙鳶最大寬度的2倍最合適，如果風(fēng)比較大，可以把上方的線與紙鳶的角度調(diào)大些。

在放紙鳶時(shí)，一般都是一抽一放。抽的過程中，因?yàn)榧堷S提線一般放于紙鳶面較靠上的位置，增加牽引力可以調(diào)整紙鳶角度變小，從而上揚(yáng)力增加，紙鳶逐漸穩(wěn)步上升;放的期間，平衡紙鳶的牽引力減弱，在風(fēng)力和揚(yáng)力的相互作用下，使得紙鳶飛高飛遠(yuǎn)，但是必須很快又抽，來再次維持紙鳶的角度穩(wěn)定。當(dāng)風(fēng)力正盛的時(shí)可以多放線，風(fēng)力稍有下降，就收一些線。

（四）教學(xué)評(píng)價(jià)

教學(xué)評(píng)價(jià)是根據(jù)教學(xué)目的對(duì)教學(xué)過程及最后的結(jié)果進(jìn)行價(jià)值判斷并為教學(xué)決策服務(wù)的活動(dòng)，是對(duì)教學(xué)活動(dòng)現(xiàn)有的或潛在的價(jià)值做出判斷的過程。教學(xué)評(píng)價(jià)是研究教師的教和學(xué)生的學(xué)的價(jià)值的過程。

1、學(xué)生自我評(píng)價(jià)

在這次小組制作風(fēng)箏的活動(dòng)中，學(xué)生對(duì)自我的表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2、學(xué)生相互評(píng)價(jià)

學(xué)生在本次課堂中還需對(duì)小組成員進(jìn)行評(píng)價(jià)，針對(duì)小組成員的參與度、發(fā)言以及動(dòng)手參與等角度來進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3、教師評(píng)價(jià)

教師的評(píng)價(jià)是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程的總結(jié)，經(jīng)過學(xué)生自評(píng)、互評(píng)后，教師對(duì)每個(gè)小組的表現(xiàn)情況以及各組的風(fēng)箏進(jìn)行評(píng)價(jià)和點(diǎn)評(píng)。

四、如何推進(jìn)STEAM教學(xué)實(shí)施

（一）STEAM教學(xué)帶來的變化

使教學(xué)模式多樣化。STEAM教育屬于不完全邏輯化的線性教育，教育模式更具有靈活性，教師可以在學(xué)習(xí)中時(shí)刻根據(jù)教學(xué)具體形式調(diào)整教學(xué)策略;改變了傳統(tǒng)單一的學(xué)習(xí)方式。STEAM教育將教學(xué)環(huán)境變成一種教育科技的工作坊，注重動(dòng)手的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。PBL項(xiàng)目式學(xué)習(xí)理念融入STEAM教育中，可以在培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科知識(shí)的前提下，更注重專業(yè)技能的培養(yǎng)，學(xué)生的工程設(shè)計(jì)思維、計(jì)算思維和創(chuàng)造性思維以及解決各種復(fù)雜問題的方法也進(jìn)一步得到更有力的提升。

（二）在教育信息化2.0背景下開展STEAM教育的相應(yīng)措施

1、社會(huì)應(yīng)提供相應(yīng)的支持

從社會(huì)的層面上提高學(xué)生的參與度和參與事務(wù)的可能性，對(duì)拓寬學(xué)生的視野和能力是有必要的。有條件的社區(qū)和企業(yè)等應(yīng)當(dāng)明確發(fā)展STEAM教育對(duì)社會(huì)國家發(fā)展的重要性，并且聯(lián)合創(chuàng)辦STEAM相關(guān)項(xiàng)目，為學(xué)生提供發(fā)展創(chuàng)造力、發(fā)揮個(gè)人好奇心、探索精神的創(chuàng)客空間，讓學(xué)生在新型的空間中學(xué)習(xí)，在教育信息化2.0的先行空間環(huán)境中探尋世界與科學(xué)。

2、教師應(yīng)轉(zhuǎn)變觀念，提升信息素養(yǎng)

在當(dāng)今實(shí)行信息化2.0的大環(huán)境下，從自我發(fā)展來說，教師要做的是教學(xué)觀和價(jià)值觀的轉(zhuǎn)變，更新教學(xué)理念。進(jìn)一步關(guān)注自身信息素養(yǎng)的培養(yǎng)及提升，為搭建適合學(xué)生的STEAM課程教學(xué)結(jié)構(gòu)，要學(xué)會(huì)利用好智慧信息技術(shù)工具，在STEAM教育理念的支撐下，創(chuàng)設(shè)教育情景，指導(dǎo)學(xué)生多學(xué)科融合解決實(shí)際問題，發(fā)展學(xué)生思維。

五、結(jié)語

教育信息化2.0時(shí)代，使用信息技術(shù)融合教學(xué)是前提，融合創(chuàng)新是目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)多學(xué)科理念的STEAM教育更注重對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力、問題解決能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，基于教育信息化2.0的時(shí)代發(fā)展，STEAM教育用項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的方式對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)進(jìn)行根本性的變革，形成新的課程結(jié)構(gòu)。變量不只是信息技術(shù)，還有教學(xué)方式和教學(xué)內(nèi)容。課程的教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)也會(huì)受到越來越廣泛的應(yīng)用和重視。

參考文獻(xiàn)：

[1]教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃[J].西部素質(zhì)教育，2018，4（10）：123-123.

[2]楊琨，黃衛(wèi)靜，張麗等.教育信息化2.0背景下課堂教學(xué)的創(chuàng)新與重塑[J].邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2018，35（2）：12-13.

[3]王夢(mèng)娜，王娟，顧雯.互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代下中小學(xué)STEAM教育現(xiàn)狀與對(duì)策研究[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2020，16（09）：120-123.[1]王盈.全球化時(shí)代美國教育政策的戰(zhàn)略調(diào)整[J].世界教育信息，2007（02）：11-12.

[4]閆偉麗. STEAM教育課程在現(xiàn)階段教育中的實(shí)施現(xiàn)狀及對(duì)策探析[C]. 中國環(huán)球文化出版社、華教創(chuàng)新（北京）文化傳媒有限公司.2020年南國博覽學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集（一）.中國環(huán)球文化出版社、華教創(chuàng)新（北京）文化傳媒有限公司：華教創(chuàng)新（北京）文化傳媒有限公司，2020：775-777.

[5]張文蘭.基礎(chǔ)教育教學(xué)信息化發(fā)展的理念與實(shí)踐策略——基于 《關(guān)于“十三五”期間全面深入推進(jìn)教育信息化工作的指導(dǎo)意 見》的解讀與思考[J]. 教育信息技術(shù)，2016，（03）：3-6.