基于STEAM理念的初中信息技術(shù)教學(xué)設(shè)計(jì)

曹丙輝

【內(nèi)容摘要】在我國(guó)基礎(chǔ)教育改革期間，綜合教學(xué)與分科教學(xué)成了教育探索與研究的重點(diǎn)。同時(shí)也有很多專家學(xué)者逐漸意識(shí)到了我國(guó)現(xiàn)階段初中教學(xué)過(guò)程中信息技術(shù)教學(xué)所面臨的問(wèn)題與挑戰(zhàn)。雖然說(shuō)學(xué)生在面對(duì)考試題目時(shí)能夠游刃有余地進(jìn)行解答，但是在面對(duì)實(shí)際問(wèn)題時(shí)往往就會(huì)有力不從心的感覺(jué)，缺乏一定的創(chuàng)新能力。而STEAM 教學(xué)理念是培養(yǎng)復(fù)合型人才的一種跨學(xué)科教學(xué)手段，不僅能夠提高學(xué)生的綜合能力，還能夠強(qiáng)化學(xué)生的思維能力與創(chuàng)新能力。因此，本文從STEAM理念出發(fā)，對(duì)初中信息技術(shù)教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入研究。并以STEAM教學(xué)理念為指導(dǎo)，展開(kāi)信息技術(shù)教學(xué)設(shè)計(jì)，同時(shí)結(jié)合實(shí)際情況設(shè)計(jì)具體案例，以此促進(jìn)信息技術(shù)教學(xué)的有序開(kāi)展。

【關(guān)鍵詞】STEAM理念? 初中信息技術(shù)? 教學(xué)設(shè)計(jì)

前言

近幾年來(lái)，我國(guó)制定并頒布了《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》，該標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)信息技術(shù)課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、課程實(shí)施以及教學(xué)評(píng)價(jià)等方面均提出了新的要求，同時(shí)也將信息技術(shù)課程教學(xué)推入到一個(gè)新的發(fā)展階段當(dāng)中。但是從當(dāng)前初中信息技術(shù)教學(xué)現(xiàn)狀層面來(lái)看，存在著教學(xué)目標(biāo)不具體、教學(xué)方法單一等問(wèn)題，所以在初中信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)中逐漸滲透新的教學(xué)理念，探索新思路顯得尤為必要。而STEAM教育理念一經(jīng)出現(xiàn)就引起了眾多學(xué)者的重視及關(guān)注，并且STEAM教育理念的發(fā)展與成熟也在一定程度上為我國(guó)基礎(chǔ)教育改革提供了發(fā)展思路，所以將STEAM教育理念與初中信息技術(shù)教學(xué)相融合對(duì)于初中教學(xué)而言是培養(yǎng)新型人才的有效途徑。

一、初中信息技術(shù)教學(xué)存在的問(wèn)題

首先，初中階段在開(kāi)展信息技術(shù)教學(xué)時(shí)缺乏具體的教學(xué)目標(biāo)，而教學(xué)目標(biāo)的模糊、不具體會(huì)導(dǎo)致學(xué)生在完成課后作業(yè)時(shí)積極度不高，甚至課后作業(yè)的完成率極低，導(dǎo)致學(xué)生本身也無(wú)法確定自身的學(xué)習(xí)目標(biāo)，所以在學(xué)習(xí)時(shí)會(huì)逐漸失去動(dòng)力，甚至產(chǎn)生一定的抵觸情緒。其次，初中信息技術(shù)教學(xué)與實(shí)際生活相脫離。由于信息技術(shù)課程是一門(mén)實(shí)踐性較強(qiáng)的應(yīng)用課程，與學(xué)生們的日常生活有著息息相關(guān)的聯(lián)系。特別是在信息技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)代下，人們的學(xué)習(xí)與生活中隨處可見(jiàn)信息技術(shù)的蹤影①。但是傳統(tǒng)的信息技術(shù)教學(xué)方法過(guò)于重視理論知識(shí)教學(xué)，并未與實(shí)際生活建立聯(lián)系，以至于很多學(xué)生錯(cuò)誤地認(rèn)為信息技術(shù)課程是沒(méi)有實(shí)際作用的，所以學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣較低，且學(xué)習(xí)效果也非常不理想。最后，教學(xué)方法相對(duì)較為單一。目前初中信息技術(shù)教學(xué)就是以傳統(tǒng)教學(xué)手段為主，教師為教學(xué)主體，口頭講述與黑板板書(shū)為主的教學(xué)形式，導(dǎo)致學(xué)生始終處于被動(dòng)接受的地位。雖然說(shuō)可以在課程上得到一定的鍛煉機(jī)會(huì)，但是卻因?qū)處煹囊蕾囆暂^大而失去了自主學(xué)習(xí)的空間。

二、基于STEAM理念的初中信息技術(shù)教學(xué)設(shè)計(jì)

本文選擇ADDIESE設(shè)計(jì)理論作為基礎(chǔ)，嘗試著構(gòu)建一個(gè)基于STEAM理念下的人工智能模塊教學(xué)設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)中包括以下幾大要素：STEAM整合目標(biāo)設(shè)計(jì)、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)、教學(xué)活動(dòng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)、教學(xué)活動(dòng)實(shí)施設(shè)計(jì)以及教學(xué)活動(dòng)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)等。

1.設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)模型

ADDIE模式是現(xiàn)階段系統(tǒng)化教學(xué)設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用的一種模式，主要包括：分析、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、執(zhí)行以及評(píng)估等五個(gè)階段。其中分析階段的任務(wù)就是對(duì)教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行確認(rèn)并完成學(xué)情調(diào)查以及環(huán)境分析等;設(shè)計(jì)階段則是對(duì)信息技術(shù)的學(xué)習(xí)內(nèi)容、每一個(gè)階段所需要達(dá)成的目標(biāo)、教學(xué)方案以及評(píng)價(jià)方式等進(jìn)行設(shè)計(jì);開(kāi)發(fā)階段是以選擇合適的教學(xué)模式為主，并開(kāi)發(fā)一些必要的圖形及動(dòng)畫(huà)，擬出相應(yīng)的評(píng)價(jià)題目及活動(dòng);執(zhí)行階段需要選擇出確定數(shù)量的學(xué)習(xí)者，完成教學(xué)內(nèi)容的測(cè)試，并收集結(jié)果反饋完成教學(xué)活動(dòng)優(yōu)化;評(píng)估階段主要是改變學(xué)生的空間及適用性，可以通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查的方式來(lái)了解和改善學(xué)生，并判斷學(xué)生是否進(jìn)步②。

2.確定教學(xué)活動(dòng)要素

（1）STEAM整合目標(biāo)設(shè)計(jì)

所謂的教學(xué)目標(biāo)實(shí)際上就是學(xué)生通過(guò)參加教學(xué)活動(dòng)后從中得到的成長(zhǎng)預(yù)期。由于過(guò)去的教學(xué)目標(biāo)為三維目標(biāo)，包括過(guò)程與方法、知識(shí)與技能以及情感態(tài)度價(jià)值觀。一般來(lái)說(shuō)教學(xué)目標(biāo)不僅是教學(xué)活動(dòng)的起點(diǎn)，同時(shí)也是學(xué)習(xí)活動(dòng)的基礎(chǔ)，所以在STEAM整合目標(biāo)設(shè)計(jì)前提下，需要將人工智能模塊設(shè)計(jì)作為促進(jìn)學(xué)生STEAM學(xué)習(xí)的重要載體，同時(shí)教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計(jì)需要在STEAM基礎(chǔ)上形成二維矩陣。實(shí)際上STEAM教學(xué)理念下的教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)并非是按照常規(guī)分科條件當(dāng)中的教育價(jià)格為核心進(jìn)行設(shè)計(jì)的，而是結(jié)合實(shí)際課程學(xué)習(xí)環(huán)境，并按照課程模塊內(nèi)、活動(dòng)以及情景等整體設(shè)計(jì)中所構(gòu)建出來(lái)的。

（2）教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

在開(kāi)展教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)需要從活動(dòng)內(nèi)容和活動(dòng)流程兩個(gè)方面入手。從活動(dòng)內(nèi)容展開(kāi)設(shè)計(jì)時(shí)，第一，任務(wù)設(shè)計(jì)。以STEAM整合方式為基礎(chǔ)，選擇慧魚(yú)機(jī)器人為案例，幫助學(xué)生了解機(jī)器人主要電子元件，并在掌握可以適用于知識(shí)性STEAM整合;并在對(duì)慧魚(yú)軟件進(jìn)行編程時(shí)，可以通過(guò)設(shè)計(jì)以解決問(wèn)題為基礎(chǔ)的教學(xué)活動(dòng)，確保STEAM整合項(xiàng)目能夠?yàn)槌踔行畔⒓夹g(shù)教學(xué)活動(dòng)提供主線。第二，規(guī)則設(shè)計(jì)。就對(duì)于具體的任務(wù)展開(kāi)細(xì)化設(shè)計(jì)，教師或?qū)W生在參與活動(dòng)時(shí)的權(quán)限設(shè)置;以及活動(dòng)期間發(fā)生突發(fā)狀況的應(yīng)對(duì)機(jī)制等③。第三，分工設(shè)計(jì)。目的就是對(duì)學(xué)生以及教師在教學(xué)活動(dòng)過(guò)程中所負(fù)責(zé)的任務(wù)及扮演的角色展開(kāi)具體的規(guī)定。第四，工具設(shè)計(jì)。在STEAM整合人工智能模塊教學(xué)活動(dòng)當(dāng)中，需要設(shè)計(jì)出虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)活動(dòng)中的AR、VR眼鏡等合成工具和3D打印機(jī)等。從活動(dòng)流程方面來(lái)說(shuō)需要幫助教師在相對(duì)輕松的教學(xué)活動(dòng)當(dāng)中保證教學(xué)活動(dòng)方向處于計(jì)劃內(nèi)，避免因情況差異導(dǎo)致教學(xué)活動(dòng)偏離計(jì)劃。

（3）教學(xué)活動(dòng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)

基于STEAM教育理念基礎(chǔ)上的人工智能教學(xué)活動(dòng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)一般包括教學(xué)環(huán)境、活動(dòng)支架以及教材開(kāi)發(fā)等。其中教學(xué)活動(dòng)開(kāi)發(fā)的主要目的就是為教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展場(chǎng)地提供軟件及硬件建設(shè)，而本研究的教學(xué)活動(dòng)環(huán)境主要是指空間實(shí)體環(huán)境與數(shù)字化環(huán)境;教學(xué)活動(dòng)支架開(kāi)發(fā)是為學(xué)生及教師在開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)期間提供可以構(gòu)建任務(wù)、劃分規(guī)則以及分工的具體工具，例如：任務(wù)清單、項(xiàng)目表格等。教材開(kāi)發(fā)是教學(xué)活動(dòng)過(guò)程中會(huì)涉及大量的知識(shí)要點(diǎn)講解材料，一般教材的內(nèi)容是多種多樣的，既包括文檔形式，也包可以微課視頻與多媒體課件等;可以是線上也可以是線下，目的就是為學(xué)習(xí)者提供更好的自主學(xué)習(xí)條件。

（4）教學(xué)活動(dòng)實(shí)施設(shè)計(jì)

教學(xué)活動(dòng)的實(shí)施就是將新理念設(shè)計(jì)中的教學(xué)活動(dòng)實(shí)施的整個(gè)過(guò)程。在實(shí)施期間需要根據(jù)具體的學(xué)情調(diào)查、課堂表現(xiàn)、活動(dòng)參與積極性以及對(duì)問(wèn)題情景的理解程度的調(diào)整。STEAM教學(xué)理念當(dāng)中包括多種教學(xué)模式，例如：情景化教學(xué)、項(xiàng)目式教學(xué)、合作小組教學(xué)、問(wèn)題教學(xué)、認(rèn)知學(xué)徒制以及探究式教學(xué)模式等。作為信息技術(shù)教師可以從中選擇出適合信息技術(shù)課程且符合學(xué)生特征的教學(xué)模式。

（5）教學(xué)活動(dòng)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)

一般來(lái)說(shuō)，教學(xué)評(píng)價(jià)活動(dòng)的主要目的就是考查教學(xué)活動(dòng)后，學(xué)生的適用性及需要從哪些維度來(lái)改善和優(yōu)化教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)。同時(shí)教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)也是評(píng)價(jià)學(xué)生與教師參與教學(xué)活動(dòng)情況的主要依據(jù)。課程評(píng)價(jià)模型包括：團(tuán)隊(duì)協(xié)作、創(chuàng)造力、問(wèn)題解決、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、工程應(yīng)用、基礎(chǔ)學(xué)科以及自動(dòng)識(shí)別科學(xué)技術(shù)元素等維度。

三、基于STEAM理念的初中信息技術(shù)教學(xué)設(shè)計(jì)案例

以知識(shí)型STEAM整合方式為基礎(chǔ)，將人工智能模塊與STEAM教學(xué)方式進(jìn)行整合，并以傳統(tǒng)的知識(shí)型傳授模式為核心。選擇的LEGO作為硬件裝備SCRATCH作為軟件裝備，以此來(lái)設(shè)計(jì)出一個(gè)可以滅火的小車(chē)。學(xué)生方面需要對(duì)該案例的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)和掌握，例如：熟悉SCRATCH程序界面操作、掌握一定的LEGO組建經(jīng)驗(yàn)。該教學(xué)案例的時(shí)長(zhǎng)設(shè)置為90分鐘。

1.活動(dòng)流程

第一，情景導(dǎo)入（5分鐘）：選擇滅火場(chǎng)景開(kāi)展分組實(shí)驗(yàn)，學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解二氧化碳如何在燃燒的蠟燭上致使蠟燭熄滅，以此為基礎(chǔ)促進(jìn)學(xué)生知識(shí)拓展，通過(guò)講述“火三角”三元素以及燃燒不同分類(lèi)怎樣利用三元素滅火;而后讓學(xué)生通過(guò)思考與探討來(lái)闡述二氧化碳滅火原理。

第二，滅火小車(chē)的搭建及程序設(shè)計(jì)（30分鐘）：將小組學(xué)生及一步分為搭建組與程序設(shè)計(jì)組。先以老師講解為主，而后讓學(xué)生動(dòng)手操作，最后開(kāi)展問(wèn)題答疑。

第三，小車(chē)滅火實(shí)踐（40分鐘）：教師通過(guò)知識(shí)闡述的方式進(jìn)行講解，學(xué)生按照教師的講解內(nèi)容來(lái)搭建和設(shè)計(jì)程序代碼，最后教師需要對(duì)學(xué)生在實(shí)際操作過(guò)程中產(chǎn)生的典型問(wèn)題進(jìn)行解答。

第四，案例成果發(fā)表（15分鐘）：教師選擇出典型的案例，讓學(xué)生進(jìn)行發(fā)表。發(fā)表的內(nèi)容包括：任務(wù)分析、搭建與運(yùn)行演示、問(wèn)題的解決及反思，教師與學(xué)生發(fā)表內(nèi)容的評(píng)價(jià)與總結(jié)。

2.任務(wù)說(shuō)明表

學(xué)生根據(jù)任務(wù)說(shuō)明表中的任務(wù)描述及數(shù)據(jù)記錄等內(nèi)容進(jìn)行操作，幫助學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中能夠一直圍繞著計(jì)劃展開(kāi)。

3.活動(dòng)評(píng)價(jià)

本案例的人工智能教學(xué)活動(dòng)是以知識(shí)型STEAM學(xué)科整合為基礎(chǔ)，所以知識(shí)和技能都是評(píng)價(jià)重點(diǎn)。評(píng)價(jià)方式為兩方面：一是以客觀選擇題為主展開(kāi)終結(jié)性評(píng)價(jià);二是以主觀判斷題為主，由教師實(shí)施的形成性評(píng)價(jià)。

結(jié)論

總之，STEAM教育理念在一定程度上為初中信息技術(shù)教學(xué)提供了新的思路與發(fā)展途徑，非常值得人們深思與探究。但是該理念作為新興事物，在進(jìn)行實(shí)踐與推廣過(guò)程中難免會(huì)發(fā)生泡沫化，所以不能呈現(xiàn)出處處STEAM教育，而是應(yīng)該結(jié)合實(shí)際教學(xué)，將STEAM教育理念的作用充分發(fā)揮出來(lái)。

【注釋】

① 饒崇茂. 基于STEAM理念的信息技術(shù)教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐——以《穿越迷宮》教學(xué)為例[J]. 教育信息技術(shù)，2019 （03）：17-19.

② 王韻儀、王玉龍、關(guān)曉怡 等. 基于STEAM理念的中小學(xué)跨學(xué)科課例設(shè)計(jì)模式構(gòu)建[J]. 軟件導(dǎo)刊（教育技術(shù)），2019（3）：50-52.

③ 王霞. 以創(chuàng)客教育為導(dǎo)向的教學(xué)設(shè)計(jì)——以初中信息技術(shù)《網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)》為例[J]. 中小學(xué)電教，2019（01）：96-98.

（作者單位：安徽省亳州市利辛縣第八中學(xué)）