淺析STEAM課程設(shè)計案例與實踐

王曉晶

隨著時代的迅速發(fā)展，人才培養(yǎng)的目標發(fā)生了極大的轉(zhuǎn)變，從傳統(tǒng)的知識型人才轉(zhuǎn)變成21世紀所需的人才，教師需轉(zhuǎn)變?nèi)瞬排囵B(yǎng)觀念才能滿足時代的發(fā)展，讓教育要求能得到更好的落實。因此，需要教師在進行教學(xué)中融合STEAM理念，以此落實創(chuàng)新發(fā)展的目標，使教學(xué)目標真正落到實處，才能更好地推動學(xué)生朝著全面發(fā)展的方向持續(xù)前進，從而全方位展現(xiàn)小學(xué)科學(xué)課程的價值。面對目前發(fā)展中需要復(fù)合型人才的情況，教師要在教學(xué)中高度重視，將STEAM課程教學(xué)理念與小學(xué)科學(xué)課程中的智能技術(shù)相融合，從而讓學(xué)生學(xué)習(xí)成績提升的同時，讓學(xué)生在教師的教導(dǎo)下成為社會發(fā)展所需的綜合型人才。

一、STEAM教育理念的內(nèi)涵

STEAM教育理念產(chǎn)生于美國，廣泛地運用于教育云平臺里，能促進資源共建共享的教育理念。STEAM教育理念主要強調(diào)在解決問題中運用跨學(xué)科知識的整合與應(yīng)用，從而達到解決問題的效果。STEAM教育整合各門學(xué)科的教學(xué)模式，包含了技術(shù)、科學(xué)、工程、藝術(shù)及數(shù)學(xué)等學(xué)科，強調(diào)學(xué)科的整合與知識的融會貫通，并不是簡單地將各個學(xué)科知識整合在一起，而是將各學(xué)科中的實踐過程與精神內(nèi)涵融合，促進學(xué)生學(xué)會主動探索知識，尋求解決問題的方法。同時，STEAM教育還可以通過小組合作的形式共同完成任務(wù)，以此促進學(xué)生綜合能力的提升，例如，解決問題能力、創(chuàng)新能力及團結(jié)協(xié)作能力，讓學(xué)生更好地融入教學(xué)中，實現(xiàn)學(xué)習(xí)興趣的提升。

二、小學(xué)STEAM課程設(shè)計理念與運用的價值

STEAM課程從字面來看，是由多種學(xué)科的首字母組合而成的，但是在實際上其所涉及的理念遠遠超越字面上所體現(xiàn)的學(xué)科。STEAM與傳統(tǒng)教學(xué)不同之處在于，STEAM教育理念更加看重學(xué)生對多學(xué)科的綜合學(xué)習(xí)能力，并通過項目式學(xué)習(xí)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進學(xué)生內(nèi)驅(qū)力的產(chǎn)生，積極地參與到學(xué)習(xí)里。社會的發(fā)展對人才的需求在不斷地提升，從傳統(tǒng)的知識型人才為導(dǎo)向的需求轉(zhuǎn)變成復(fù)合型人才，因此，教師要在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生成為全面發(fā)展的人才，才能達到社會發(fā)展的要求。STEAM教學(xué)理念與新時代對人才的目標相符合，并且在新時代中，我國教育提出了新要求，需要在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生社會發(fā)展必備品格與關(guān)鍵能力，重視對學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。核心素養(yǎng)是學(xué)生發(fā)展需求與社會發(fā)展所需背景下提出的，與教育發(fā)展中STEAM課程理念有著相性的特點。對此，小學(xué)教師要對STEAM課程設(shè)計深入探索，并將智能技術(shù)融于其中，以此滿足小學(xué)生學(xué)習(xí)與發(fā)展的需要，落實學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展，從而推動小學(xué)教育的順利改革與持續(xù)發(fā)展。

三、目前小學(xué)STEAM課程中存在的問題

（一）缺乏科學(xué)的教育理念

由于受到我國應(yīng)試教育的影響，在小學(xué)教育教學(xué)的過程中，絕大多數(shù)教師都無法認識到科學(xué)教學(xué)的重要性，在實施課程教學(xué)中過分地強調(diào)知識學(xué)習(xí)，忽略對學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，甚至有一些教師還會對新興教學(xué)模式產(chǎn)生抵觸心理，不愿意將新的教學(xué)模式運用到教學(xué)中，錯誤性地認為教育教學(xué)工作就應(yīng)該要嚴肅地開展，采用新興的教學(xué)理念會與教材相脫離，致使學(xué)生在學(xué)習(xí)中產(chǎn)生懈怠心理，制約學(xué)生學(xué)習(xí)的效果。加上，由于教師固化的教學(xué)理念會導(dǎo)致教學(xué)模式更加機械化，造成學(xué)生在學(xué)習(xí)中形成思維僵化的后果，缺乏創(chuàng)新意識。而將STEAM教學(xué)理念與智能技術(shù)相結(jié)合，與小學(xué)生身心發(fā)展相符合，能借助多學(xué)科融合教學(xué)的形式，讓學(xué)生將所學(xué)知識運用于實踐中，達到內(nèi)化于心外化于行的效果，從而能有效提升學(xué)生的實踐能力，促進學(xué)生學(xué)習(xí)效率的提升，對學(xué)生發(fā)展產(chǎn)生積極作用。

（二）教學(xué)方法不合理

在進行小學(xué)教學(xué)的過程中，有許多教師都能正確地認識創(chuàng)新教學(xué)方法的重要性，并能將新興教學(xué)方法運用到實際教學(xué)中。但是仍有部分教師所運用的教學(xué)方法不合理，造成新的教學(xué)方法應(yīng)用效果并不理想。教師在教學(xué)中由于采用一成不變的教學(xué)方式，并不能與時俱進培養(yǎng)出以社會發(fā)展需求為導(dǎo)向的創(chuàng)新型人才，只是較為形式化地開展一些教學(xué)活動，導(dǎo)致學(xué)生對學(xué)科課程失去了興趣，無法形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，造成課堂教學(xué)效率下降。再者，傳統(tǒng)課堂教學(xué)較為重視對學(xué)生灌輸知識，學(xué)生失去了對課堂學(xué)習(xí)的熱情，且死記硬背的學(xué)習(xí)方式也與時代發(fā)展不符，無法促進教學(xué)效果的提升。

（三）教學(xué)忽略學(xué)生主體性

傳統(tǒng)課堂的教學(xué)中，通常是教師占據(jù)教學(xué)的主導(dǎo)地位與權(quán)威，教師的教學(xué)任務(wù)是教，造成學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中只能處于被迫接受知識的狀態(tài)，學(xué)生只需聽講即可，阻礙了學(xué)生創(chuàng)新思維的發(fā)展。此種填鴨式的教學(xué)模式，給學(xué)生的學(xué)習(xí)與成長空間帶來較大的制約，不利于學(xué)生成長。且此種教學(xué)模式是教師在教學(xué)中直接占據(jù)主體地位，教師并不會注重學(xué)生的主體性，只盲目將教學(xué)的內(nèi)容轉(zhuǎn)移給學(xué)生，使教學(xué)效果并不理想。此種模式雖然能有效管理與維持課堂的秩序，但是從長遠來看，學(xué)生會長期處于被動學(xué)習(xí)狀態(tài)，從而失去對學(xué)習(xí)的主觀能動性，無法將學(xué)生學(xué)習(xí)的主體作用發(fā)揮出來。

四、基于STEAM課程設(shè)計與智能技術(shù)融合策略

（一）利用智能技術(shù)，提高實驗教學(xué)質(zhì)量

智能技術(shù)的數(shù)據(jù)收集不能缺少各類傳感器的應(yīng)用，傳感器對于智能技術(shù)而言，就猶如人類的眼睛和耳朵，能幫助智能設(shè)備更好地鋪抓環(huán)境信息，賦予其更加特殊的能力。將智能技術(shù)與小學(xué)科學(xué)實驗相結(jié)合，能促進實驗更加具有準確性與高效性。例如，在教學(xué)“力與運動”時，教師在探究拉力大小與小車前進快慢的實驗中，學(xué)生按表計時通常會由于計時反應(yīng)不及時，導(dǎo)致計時數(shù)據(jù)不準確的問題。因此，教師要學(xué)會引導(dǎo)學(xué)生靈活地應(yīng)用傳感器提高計時數(shù)據(jù)的精準性。在起點與終點各放置一個測距傳感器，并將傳感器與智能控制設(shè)備相連接，在進行實驗前讓小車緊靠測距傳感器，此時傳感器的距離為零，一旦小車啟動之后距離大于零就會觸發(fā)智能控制設(shè)備，開始計時，小車到達終點時，傳感器測到距離為零后就會停止計時。此種智能技術(shù)的運用，能直接將數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X設(shè)備，從而讓實驗環(huán)節(jié)的準確性得到有效提升，探究的效果更加具有顯著性。

（二）調(diào)動多種感官，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

由于小學(xué)生身心發(fā)展并不成熟，學(xué)生都是通過感官學(xué)習(xí)新東西，只有對事物產(chǎn)生一定的感知后，才能對事物產(chǎn)生興趣，從而激發(fā)學(xué)生對學(xué)習(xí)的欲望，達到推動學(xué)生主動學(xué)習(xí)的效果。因此，在設(shè)計STEAM課程時，教師要學(xué)會圍繞學(xué)生的興趣點開展教學(xué)，讓學(xué)生能通過實驗操作參與到學(xué)習(xí)中，從而在知識的綜合運用以及談?wù)?、交流中迸發(fā)更多的靈感，收獲成功的喜悅之情。例如，在教學(xué)“光”時，教師可以通過智能技術(shù)創(chuàng)新實驗教具，以此探究STEAM項目課程“神奇的光——小學(xué)科學(xué)創(chuàng)新實驗課程”，課程中的內(nèi)容包含了光的來源、玩影子、光的傳播、玩鏡子等，其中還涵蓋了探究活動、應(yīng)用遷移及動動手和腦等活動，與小學(xué)生的身心發(fā)展相融合，利用智能技術(shù)能為學(xué)生生動地展現(xiàn)光的世界，從而為學(xué)生提供更好的學(xué)習(xí)方式。以“光的來源”為例，在教學(xué)中教師可以利用互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢，帶領(lǐng)學(xué)生通過互聯(lián)網(wǎng)搜索有關(guān)光源的圖片及文字介紹，讓學(xué)生在腦海中形成對光源的認識，進而理解光的由來，實現(xiàn)教學(xué)的目的。

（三）構(gòu)建生活情境，使課堂教學(xué)更真實

教師在實施教學(xué)時，要結(jié)合學(xué)生的實際生活，創(chuàng)設(shè)與學(xué)生相適應(yīng)的教學(xué)情境。例如，教師可以通過創(chuàng)設(shè)基于真實生活的情境，以小組的形式讓學(xué)生通過合作進行探究實驗，以此增強學(xué)生的體驗感，讓課堂教學(xué)變得更加具有趣味性。教師在思考智能技術(shù)與STEAM課程結(jié)合運用時，可以將學(xué)生所熟悉的生活視角作為課堂教學(xué)的方向，開展適合學(xué)生的主題活動，讓學(xué)生能在參與活動中感受STEAM課程的意義與價值，從而進一步明白STEAM課程的內(nèi)涵，讓教學(xué)內(nèi)容更加貼合學(xué)生的實際，使學(xué)生能將注意力集中在課堂教學(xué)里。例如，當學(xué)生發(fā)現(xiàn)寒暑假期間教室的綠色植物無人澆水，此時教師可以引導(dǎo)學(xué)生從這個角度開展設(shè)計“自動澆水器”的設(shè)計活動，讓學(xué)生結(jié)合實際生活設(shè)計智能自動澆水器，以此確保教室中的植物能避免枯萎死亡的下場。還可以針對教室中一旦空氣潮濕，黑板就干得十分慢的現(xiàn)狀設(shè)計“自動吹干機”，讓學(xué)生以小組形式探究機器的設(shè)計，從而在設(shè)計活動中促進學(xué)生創(chuàng)新思維、動手能力及團隊協(xié)作能力的提升。通過此種與學(xué)生實際生活相結(jié)合的設(shè)計活動，能促進學(xué)生動手能力與核心素養(yǎng)的發(fā)展。

（四）跨學(xué)科交叉，使課堂教學(xué)更豐富

1.發(fā)散學(xué)生的思維。通過培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散性思維，能助力學(xué)生核心素養(yǎng)的提高，并能讓學(xué)生掌握更多的知識點，加深學(xué)生對課堂教學(xué)的體驗。將智能技術(shù)與STEAM課程理念融合，能達到激發(fā)學(xué)生發(fā)散性思維的目的，教師此時可以通過實驗的方式，讓學(xué)生切身實地地感受，使學(xué)習(xí)更加愉悅。例如，教師在教學(xué)“像工程師那樣”時，在活動環(huán)節(jié)中，教師可以給學(xué)生創(chuàng)設(shè)“女孩要去參加演唱會，希望手上能佩戴一個LED發(fā)光手環(huán)”的情境，通過引導(dǎo)學(xué)生思考“怎樣才能制作一個發(fā)光手環(huán)”的問題，讓學(xué)生以小組的形式進行討論制作LED手燈所需要的材料。此時，教師可以緊接著提出問題：“在利用材料設(shè)計LED發(fā)光手環(huán)的過程中可能會遇到哪些問題？怎么辦？”通過進一步引導(dǎo)學(xué)生思考，讓學(xué)生進入真正的探究活動中，從而通過小組創(chuàng)設(shè)出合適的制作方案。在最后，將成果進行展示，讓學(xué)生能針對自身在設(shè)計中所存在的問題進行思考與改進。此時教師可以再進行引導(dǎo)提問與總結(jié)，引出工程實踐的流程，從而促進學(xué)生在親身探究與設(shè)計的過程下提升自我的科學(xué)素養(yǎng)。

2.讓學(xué)生接近生活。機器人是依靠電力進行工作的，在機器人的工作原理中，有許多學(xué)生可以了解與接觸的知識點。例如，在教學(xué)“能源轉(zhuǎn)換技能”后，學(xué)生能掌握太陽能工作的原理，卻對太陽能充電原理較為模糊。此時，教師可以通過多媒體技術(shù)，將機器人的太陽能電子面板直觀地呈現(xiàn)出來，讓學(xué)生在教師的講解下，認識到利用太陽能進行充電能將剩余的電能儲備在機器人電池里，達到降低環(huán)境污染的作用。這過程能達到豐富學(xué)生課堂教學(xué)形式的作用，學(xué)生在教師的講解下能了解機器人中太陽能的工作原理，還能在教師的拆分式講解下掌握更多的知識。此外，教師可以在教學(xué)結(jié)束后，鼓勵學(xué)生利用太陽能知識點自主探索與創(chuàng)新創(chuàng)作太陽能電池板，利用中午太陽較為毒辣的時間點驗證學(xué)生所制作的太陽能電池板能否順利運行。通過此種教學(xué)方式能將課堂教學(xué)知識點貫穿于學(xué)生的生活中，加深學(xué)生對實踐生活的體驗，助力學(xué)生形成完善的知識結(jié)構(gòu)體系，為學(xué)生開展創(chuàng)客活動奠定良好基礎(chǔ)。

（五）啟發(fā)學(xué)生發(fā)明創(chuàng)造，使課堂教學(xué)更科學(xué)

利用智能技術(shù)與STEAM理念結(jié)合創(chuàng)建創(chuàng)客交流活動，能調(diào)動學(xué)生對創(chuàng)作的興趣，能有效開發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性思維，使其在實踐與探索中創(chuàng)作出自己的作品，推動學(xué)生科學(xué)思維的形成，并能使其在今后的學(xué)習(xí)中形成更多優(yōu)勢，為學(xué)生今后發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。在正式教學(xué)階段，可將內(nèi)容分為創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)與實際應(yīng)用兩部分，兩部分教學(xué)時間聯(lián)合起來為七十分鐘。例如，在教學(xué)“目標檢測”及“人臉識別”兩部分內(nèi)容時，教師可以給學(xué)生講解這兩項技術(shù)的應(yīng)用及相應(yīng)的功能原理，并引導(dǎo)學(xué)生利用計算機學(xué)習(xí)并掌握AI識別技術(shù)，利用其識別與檢測不同物體。教師此時要想提升學(xué)生對技巧的運用程度，可以借助生活元素與設(shè)計理念，讓學(xué)生對機器人中具有目標檢測的零件進行拆分和研究，深化學(xué)生的理解，促進學(xué)生創(chuàng)造性思維的發(fā)展。

（六）實施多元評價，使課堂教學(xué)更民主

教學(xué)評價作為課堂教學(xué)中的重要組成部分，能有效幫助學(xué)生認識自身的短板和存在的不足，從而及時地提出相應(yīng)的改進措施。但是傳統(tǒng)教學(xué)中的教學(xué)評價并不能促進學(xué)生提升自我，因此，教師在教學(xué)評價中可以采取小組互評、師生互評、學(xué)生自評、生生互評、教師評價等多元化評價體系，讓教學(xué)評價更加具有多元化與民主性的特點。通過此種評價方式能有效指出學(xué)生的優(yōu)點與不足，讓學(xué)生達到取長補短的效果，這不僅能提高課堂教學(xué)的趣味性與生動性，還能消除學(xué)生緊張的情緒，讓學(xué)生積極地投入學(xué)習(xí)中，營造良好的教學(xué)氛圍。教師要在評價中將問題能落到實處，例如，有些學(xué)生在參加實踐活動時，以及在情境教學(xué)體驗中容易分散注意力，此時教師可以讓學(xué)生站在知識的重點上思考問題，以網(wǎng)狀的思維模式集中在一個重點上，以此抽絲剝繭消化知識，促進課堂教學(xué)質(zhì)量。

總而言之，智能技術(shù)的飛速發(fā)展，給教育帶來了源源不斷的動力，讓傳統(tǒng)的課堂教學(xué)變得更加具有趣味性。在此情況下，不僅學(xué)生能收獲更多課堂學(xué)習(xí)的愉悅感，還能養(yǎng)成良好的科學(xué)素養(yǎng)。將STEAM教學(xué)理念與智能技術(shù)相互融合，能讓學(xué)生學(xué)會站在不同的層次思考問題，更好地觀察與感知科學(xué)的發(fā)展，達到有效增強學(xué)生對生活的體驗與理解，促進學(xué)生成為綜合發(fā)展的人才。

注：本文為全國教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃教育部重點課題“中小學(xué)智能實驗教學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)建與應(yīng)用實踐研究”（課題批準號：DCA190327）的子課題“融合智能技術(shù)的小學(xué)STEAM課程設(shè)計案例與實踐的研究”（子課題批準號：DCA190327-37021）的階段性研究成果。

（邱瑞玲）