圖形化編程教學(xué)中STEM教育理念的應(yīng)用與實(shí)踐

王震 武小芬

中圖分類號(hào)：TU 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：（2021）-07-277

STEM是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（ Engineering）、數(shù)學(xué)（ Mathematics）英文首字母的縮寫，最早由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)于2001年提出。STEM教育不是簡(jiǎn)單地把四門學(xué)科進(jìn)行線性疊加，而是把原本獨(dú)立、分散的不同領(lǐng)域的學(xué)科知識(shí)和技能以問(wèn)題解決為基礎(chǔ)，以多樣的學(xué)習(xí)活動(dòng)形式支持學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)不同學(xué)科知識(shí)與方法在不同情境中的整合、運(yùn)用和遷移，并進(jìn)一步生成新思路、 新方法、新技術(shù)和新產(chǎn)品。

在泰山版小學(xué)信息技術(shù)第三冊(cè)編程教學(xué)中，STEM教育理念無(wú)處不在。筆者在教學(xué)中進(jìn)行了深入挖掘，找到每一個(gè)編程案例中的融合點(diǎn)和延展點(diǎn)，不斷進(jìn)行實(shí)踐，不斷提升學(xué)生的跨學(xué)科學(xué)習(xí)能力，讓學(xué)生不再被單一學(xué)科所束縛，促進(jìn)學(xué)生綜合素養(yǎng)的提升。

編程案例1《幾何圖形旋美麗》

本課重點(diǎn)是應(yīng)用Scraino中“Pen”積木來(lái)繪制正方形，并且利用“重復(fù)……次”來(lái)實(shí)現(xiàn)繪制一個(gè)有規(guī)律、絢麗的圖形。在開(kāi)展項(xiàng)目式教學(xué)中，以制作傳統(tǒng)八卦風(fēng)箏為主題：傳統(tǒng)文化課堂了解傳統(tǒng)的八卦風(fēng)箏，研究圖案中包含的博大精深的文化精髓;信息技術(shù)課堂進(jìn)行圖案的繪制，清晰明確繪制的步驟;數(shù)學(xué)課堂，高、長(zhǎng)、寬的測(cè)量以及比例的算法，繪制風(fēng)箏草圖，充分理解軸對(duì)稱的原理;美術(shù)課堂利用面積不同的彩色紙片，結(jié)合了解的點(diǎn)、線、面知識(shí)，通過(guò)拼擺、粘接，創(chuàng)造出一幅有趣的拼圖作品;綜合實(shí)踐課堂動(dòng)手制作完成八卦風(fēng)箏去操場(chǎng)放飛。這樣完整的STEM+課程更有利于學(xué)生知識(shí)的遷移與對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握。

編程案例2《安全停車有感知》

本課用的關(guān)鍵積木塊是：偵測(cè)模塊中“碰到……”，通過(guò)編寫倒車程序，能夠體驗(yàn)人工智能技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法，在信息技術(shù)課堂上只是實(shí)現(xiàn)了模擬與感知，未能真正的體驗(yàn)到實(shí)實(shí)在在的停車。在STEM項(xiàng)目教學(xué)中設(shè)計(jì)《智慧停車》課程，科學(xué)課堂利用簡(jiǎn)單機(jī)械、聲和光的原理，探究杠桿平衡條件，不同類型杠桿的特點(diǎn)及應(yīng)用，初步了解超聲波傳感器的工作原理;數(shù)學(xué)課堂數(shù)與代數(shù)、統(tǒng)計(jì)與概率，統(tǒng)計(jì)停車場(chǎng)的車位，實(shí)現(xiàn)“智慧停車”;人工智能課堂利用機(jī)械臂以及相關(guān)套件，模擬智能停車場(chǎng)，動(dòng)手動(dòng)腦中提升學(xué)生跨學(xué)科學(xué)習(xí)能力、合作學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)造力;語(yǔ)文課堂進(jìn)行停車場(chǎng)廣告語(yǔ)的征集，增加停車場(chǎng)的文化色彩和底蘊(yùn)。

編程案例3《時(shí)鐘轉(zhuǎn)動(dòng)巧設(shè)計(jì)》

課本中重點(diǎn)知識(shí)是時(shí)鐘表盤刻度的繪制以及“面向…方向”實(shí)現(xiàn)指針的轉(zhuǎn)動(dòng)。在STEM課堂中設(shè)計(jì)夢(mèng)想指針項(xiàng)目，科學(xué)課堂認(rèn)識(shí)齒輪，了解齒輪的運(yùn)動(dòng)原理，明確鐘表中大小齒輪不同放置位置的原因;數(shù)學(xué)課堂認(rèn)識(shí)鐘表，知道時(shí)、分、秒和他們之間的進(jìn)率及根據(jù)時(shí)間會(huì)畫、會(huì)讀，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)管理時(shí)間;綜合實(shí)踐課堂手工制作時(shí)鐘，結(jié)合科學(xué)課堂上齒輪的運(yùn)動(dòng)原理，做一個(gè)運(yùn)行的鐘表;美術(shù)課堂表盤的設(shè)計(jì)裝飾，培養(yǎng)學(xué)生欣賞美、創(chuàng)造美的藝術(shù)素養(yǎng)。數(shù)學(xué)知識(shí)、工程思維、藝術(shù)美感、計(jì)算編程等都在課堂上進(jìn)行很好的展示，STEM融合的理念滲透其中。

在編程教學(xué)中，編程教學(xué)的案例不能局限于課本，要去研究學(xué)生，充分挖掘?qū)W生的興趣點(diǎn)在哪里，多設(shè)計(jì)學(xué)生感興趣的案例。在進(jìn)行編程教學(xué)時(shí)還需掌握以下編程教學(xué)策略：

一：選好主線，留有懸念

“思維通?？偸情_(kāi)始于疑問(wèn)或者問(wèn)題，開(kāi)始于驚奇或者疑惑，開(kāi)始于矛盾?！边@就要求在教學(xué)過(guò)程中不要把全部教學(xué)內(nèi)容和盤托出，而是有意識(shí)地制造一定的空白地帶和懸念，讓學(xué)生自己去推測(cè)和預(yù)計(jì)可能的結(jié)論，實(shí)施這種教學(xué)策略的主要目的在于提高教學(xué)過(guò)程的創(chuàng)造性，促使學(xué)生積極參與。例如：在《用圖章做風(fēng)車》案例中，演示程序完成后讓他們猜測(cè)：風(fēng)車的翅膀需要畫幾個(gè)，讓他們自己去探索;在風(fēng)車翅膀畫好之后，并不是在中心點(diǎn)上，而是雜亂的，這個(gè)時(shí)候又會(huì)給了他們很大的懸念，他們嘗試用不同的方法來(lái)解決這個(gè)難題，不知不覺(jué)中調(diào)動(dòng)他們探索的積極性，教師再以總結(jié)、補(bǔ)充的方式把相應(yīng)內(nèi)容講解清楚，清除“懸念”，這樣學(xué)生接受知識(shí)的過(guò)程就變成了一個(gè)有趣的“迷宮探寶”過(guò)程。

二：德育滲透，學(xué)科育人

韓愈說(shuō)：“師者，所以傳道授業(yè)解惑也”，道出了教師的職責(zé)—傳道是置于首位的，必須突出德育的地位。信息技術(shù)教學(xué)不能僅僅理解為是對(duì)學(xué)生技術(shù)的操作和解決實(shí)際問(wèn)題的能力的培養(yǎng)。作為一門課程，它既含有豐富的科學(xué)性，又蘊(yùn)含著深厚的人文知識(shí)，在教學(xué)目標(biāo)上則體現(xiàn)為豐富的情感目標(biāo)。發(fā)展和探索編程教學(xué)中德育滲透的教學(xué)理念和手段，能促進(jìn)教師的德育水平和學(xué)生的終生發(fā)展。例如：《紅包飄飄我來(lái)?yè)尅?、《幸運(yùn)大轉(zhuǎn)盤》編程案例的設(shè)計(jì)，讓孩子們體驗(yàn)搶紅包的樂(lè)趣、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤的樂(lè)趣，但是也說(shuō)明了幸運(yùn)是偶然的，要想一直幸運(yùn)下去，一定要努力學(xué)習(xí)，越努力越幸運(yùn);《我來(lái)當(dāng)守門員》告訴孩子生命在于運(yùn)動(dòng)，請(qǐng)大家充分享受陽(yáng)光、享受運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的快樂(lè)和活力。

（本文為淄博市教育科學(xué)研究院“十三五”規(guī)劃2019年度重點(diǎn)課題（課題編號(hào)：2019ZJZ046）研究成果）

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