小學(xué)STEM信息化課程資源開發(fā)與應(yīng)用研究

史亞強 石軍霞

（1.隴西縣思源實驗學(xué)校 甘肅 隴西 748100；2.隴西縣幼兒園 甘肅 隴西 748100）

STEM是四個英語單詞的首字母合起來，它代表著科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)學(xué)科融合，是新課程升級的新模式，因此STEM教育是將以上四門自然科學(xué)的單一課程相互融合使之成為一門科目的新模式。這種模式旨在通過教育培養(yǎng)學(xué)生的全方面邏輯思維能力與科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新能力，是一種注重動手動腦、學(xué)科知識應(yīng)用的教育模式。利用信息技術(shù)對stem課程進行升級改造，促進STEM課程信息化、智能化，有利于鍛煉學(xué)生自主探究能力，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。

1.小學(xué)信息技術(shù)與STEM教育深度融合的背景

1.1 時代變革的需要：從信息的載體到知識的踐行者

社會信息化、數(shù)字化、智能化時代到來的同時，社會的人才需求結(jié)構(gòu)發(fā)生巨大變革。在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，學(xué)校培養(yǎng)的學(xué)生多是知識與技能的載體，這些學(xué)生雖知道如何使用計算機的基本理論和原理，但創(chuàng)新輸出能力明顯滯后。STEM教育強調(diào)學(xué)生知識應(yīng)用能力及問題解決能力，培養(yǎng)應(yīng)用型人才，真正實現(xiàn)學(xué)以致用，幫助孩子從小樹立創(chuàng)新意識和實踐技能，對信息技術(shù)充滿無盡的興趣與愛好，就有助于更好地激發(fā)孩子的學(xué)習(xí)潛能，最終在進一步的學(xué)習(xí)甚至將來工作中因科學(xué)素養(yǎng)、創(chuàng)新思維而終身受益。

1.2 學(xué)生意識轉(zhuǎn)變：從“我會學(xué)”到“我會做”

進入新時代，在互聯(lián)網(wǎng)背景下，學(xué)生的思想觀念和行為方式都在發(fā)生著新的變化。因此，教師在講授信息技術(shù)課程時也必須適應(yīng)學(xué)生行為心理的發(fā)展變化需要，選擇有針對性的教育教學(xué)模式。對于跨世紀學(xué)生來說，其在讀小學(xué)時，中國的信息技術(shù)剛剛起步，學(xué)生家庭中使用電腦的數(shù)量還相對較低，因此教師在授課時應(yīng)該將教學(xué)的側(cè)重點放在教育學(xué)生使用和操作計算機進行基礎(chǔ)學(xué)習(xí)應(yīng)用方面。而時至今日，作為智能背景下跨世紀10后已經(jīng)成為小學(xué)生群體中的新生力量，這些學(xué)生從小接觸計算機與移動網(wǎng)絡(luò)，因此已經(jīng)耳濡目染地形成了一定的信息素養(yǎng)與數(shù)字化思維，對于新科技產(chǎn)品的接觸和學(xué)習(xí)速度明顯較快，在信息技術(shù)課堂上，已經(jīng)從被動的“我會學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃拥?“我會做”，實現(xiàn)知識技能的創(chuàng)作和作品成果的輸出。

1.3 課程目標更新：學(xué)科融合實現(xiàn)核心素養(yǎng)的全面發(fā)展

在雙減背景下，隨著素質(zhì)教育的不斷發(fā)展，信息技術(shù)教學(xué)目標的設(shè)置從過去重理論輕實踐，發(fā)展為關(guān)注知識與能力、過程與方法以及情感態(tài)度與價值觀這三個更全面系統(tǒng)的教學(xué)目標與評價體系。對于小學(xué)信息技術(shù)學(xué)科來說，最顯著的變化是將“培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)”，轉(zhuǎn)變?yōu)椤瓣P(guān)注學(xué)生的核心素養(yǎng)，重視學(xué)生的全面發(fā)展”。這種全面發(fā)展的思維，除了傳統(tǒng)意義上的德、智、體、美、勞全面發(fā)展，在科技創(chuàng)新領(lǐng)域，STEM教育、創(chuàng)客教育模式更是一種重要體現(xiàn)。項目式教學(xué)要求廣大教師改變原有的教學(xué)思路和模式，更好地順應(yīng)時代的潮流。

2.小學(xué)STEM信息化課程資源開發(fā)與應(yīng)用的措施

2.1 增加游戲設(shè)計環(huán)節(jié)

對于小學(xué)生來說，在學(xué)習(xí)過程中引入小游戲能豐富教學(xué)方式。老師可以讓孩子利用計算機編程小游戲，讓學(xué)生先進行創(chuàng)作體驗，在充分設(shè)定項目之后再提出問題“如何用Scratch編程制作出小游戲呢？”讓孩子充分思考，查找并創(chuàng)作游戲元素，這樣滲透STEM教育理念，實現(xiàn)多學(xué)科知識的交叉相融，還可以在小游戲中滲透其他知識，例如設(shè)置“經(jīng)典誦讀”為主題的小游戲，可以在游戲中融入不同詩歌的元素，帶領(lǐng)學(xué)生在信息技術(shù)課學(xué)習(xí)古詩詞，了解中國文化博大精深的同時，檢驗了孩子用音樂、美術(shù)、科學(xué)等學(xué)知識創(chuàng)作的能力，否則該項目難以完成，這就需要學(xué)生用跨學(xué)科的能力解決現(xiàn)實問題；在“英語情景劇”小游戲的設(shè)置中，不僅能提高學(xué)生編程思維的能力，更加鍛煉了學(xué)生英語口頭表達能力。這樣把多學(xué)科知識融于有趣、具體的互動游戲中，孩子動手與動腦的能力也都獲得了驗證。

2.2 師生地位民主平等

由于STEM教育理念的核心在于多學(xué)科的融合發(fā)展，信息技術(shù)對數(shù)學(xué)、科學(xué)、地理等學(xué)科知識尤為關(guān)注，因此實現(xiàn)師生地位民主平等更有利于學(xué)科整合，在此基礎(chǔ)上開展實踐探究性教學(xué)活動就顯得十分必要。例如，在用Scratch編程“運動效果”時，教師可以演示一組有關(guān)地球自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)的動畫效果示意圖，然后請學(xué)生為大家分享與地理科學(xué)有關(guān)的常識，學(xué)生思考如何在“運動和事件”中設(shè)置實現(xiàn)地球的自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)，學(xué)生和老師合作解決這一項目問題，而不是老師教學(xué)生學(xué)，甚至有些同學(xué)會創(chuàng)造性的實現(xiàn)這一目標。這樣就完全打破了傳統(tǒng)師道尊嚴的教育方式，實現(xiàn)師生關(guān)系民主平等，STEM理念指導(dǎo)下的多學(xué)科交叉融合，有利于不同的學(xué)生完成項目使用了不同的技巧。讓學(xué)生在自主實踐的過程中探尋答案，得出有關(guān)程序設(shè)置的結(jié)論。該模式的應(yīng)用不僅可以幫助學(xué)生深刻理解知識，而且有利于學(xué)生語言表達能力的塑造和師生民主平等師生關(guān)系，讓學(xué)生在信息技術(shù)實踐中實現(xiàn)自身的全面發(fā)展。

2.3 依據(jù)興趣順勢啟發(fā)思維

孩子的特長興趣是有差異的，實現(xiàn)STEM課程信息化、智能化，對多學(xué)科進行融合，既要體現(xiàn)學(xué)科的整合性，又要關(guān)注不同學(xué)生的個體差異，開展分層教學(xué)，針對不同年齡段學(xué)生的認知能力與信息技術(shù)理解水平，因材施教地開展教學(xué)活動，實施分層教學(xué)保障STEM課堂更加高效而且具有針對性。教師通過對不同年齡學(xué)生興趣和能力的評估，開展有針對性的教學(xué)，將學(xué)生的計算機操作訓(xùn)練建立在已有的科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等學(xué)科知識基礎(chǔ)上，對于整個學(xué)科文化知識體系的建構(gòu)及知識的實踐和使用具有重要影響。知識是僵硬的，但如何使用知識是靈活多變的，用信息技術(shù)把文化知識轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品時，開發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造性，讓現(xiàn)代信息技術(shù)與STEM課程融合所產(chǎn)生的巨大生產(chǎn)力，這就是教育創(chuàng)新的力量。

3.小學(xué)STEM信息化課程資源開發(fā)與應(yīng)用的流程

3.1 選擇操作性強的實施項目

STEM課程設(shè)計需要有合適的項目支持，在小學(xué)階段，勞動技術(shù)和信息技術(shù)是學(xué)生動手實踐的基本技能，樂高組裝訓(xùn)練了孩子們的動手技能，信息技術(shù)特別是人工智能技術(shù)，拓展了孩子思維空間，給孩子無限的想象力和創(chuàng)造精神。作品的輸出讓孩子實實在在看到了自己的創(chuàng)造成果，給學(xué)生帶來真實的學(xué)習(xí)場景，加深了學(xué)生的切身感受，激發(fā)了自信心和興趣。對于學(xué)生而言探索是無止境的，而且新型的教學(xué)方式，可以給學(xué)生更多的展示機會，在人工智能的幫助下，STEM教育更加便捷，而且空間無限，不再受試卷中死板的固定的答案束縛，老師和學(xué)生可以依照信息化主題項目要求，對所學(xué)知識進行訓(xùn)練，以此來檢測學(xué)生對課本知識的實用效果，突顯出STEM課程設(shè)計效果。但是在此過程中，一定要選擇適合學(xué)生的操作項目，不管是從教學(xué)內(nèi)容還是從教學(xué)方式來看，都需要以學(xué)生認知水平為主，選擇學(xué)生容易接受的，并且不乏新意的STEM項目開展創(chuàng)新活動。

3.2 規(guī)范教學(xué)流程，創(chuàng)新教學(xué)模式

在設(shè)計STEM課程時，要突出信息技術(shù)的主導(dǎo)性和科學(xué)的教學(xué)流程，并且在人工智能的支持下，教學(xué)流程可以層層遞進、步步為營。那么在此基礎(chǔ)上，老師可以在每個教學(xué)流程落實過程中靈活地應(yīng)用教學(xué)模式，像線上教學(xué)評價、學(xué)生作品展覽、翻轉(zhuǎn)式教學(xué)等等，給學(xué)生足夠發(fā)揮創(chuàng)造的空間，讓學(xué)生針對老師提出的項目問題進行歸納和梳理，最終在與學(xué)生的合作競爭中實現(xiàn)自己的創(chuàng)意，尋找完成項目的合理思路和制作流程，以此來鍛煉學(xué)生的邏輯思維以及綜合素養(yǎng)。而人工智能可以更好的保存學(xué)生的學(xué)習(xí)過程以及老師的教學(xué)過程的每一個痕跡，給老師和學(xué)生的反思改進提供技術(shù)支持和改進保障。

3.3 強化學(xué)生的自主、合作、競爭意識

STEM教育給學(xué)生們提供了給為廣闊的探討空間，讓孩子思維無限活躍，并且在多學(xué)科老師的引領(lǐng)下，給學(xué)生帶來了更多不一樣的學(xué)習(xí)體驗，在此進程中，老師就需要在信息技術(shù)的指引下，深入融合課本知識，設(shè)計科學(xué)全方位的項目內(nèi)容，給學(xué)生提供探討創(chuàng)新的平臺。例如，在《Animals Meeting》一課中，教師讓學(xué)生充當動物選手，參加運動會；用綠板為背景，設(shè)計了優(yōu)美的板書圖畫；用英語歌曲為選手吶喊助威，利用快手、抖音、釘釘平臺現(xiàn)場直播。這一整套項目的實施，需要學(xué)生各門學(xué)科能力的融合在全面掌握信息技術(shù)的前提下才能實現(xiàn)，這就需要孩子們較高的合作意識，自主完成比賽的能力，小組間的競爭意識，如果沒有讓學(xué)生充分發(fā)揮其思維邏輯能力以及對知識的運用能力，沒有尋找出更為優(yōu)秀的項目解決方案，那么就無法完成優(yōu)化課堂教學(xué)環(huán)境。

3.4 STEM項目信息化評價，創(chuàng)造數(shù)字化作品

在小學(xué)STEM課程設(shè)計過程中，老師需要把重點放在教學(xué)內(nèi)容和作品上，最終作品的形式不僅僅局限于模型和手工制作上，而是把項目以數(shù)字化的形式表現(xiàn)出來，并且形成信息化的評價方式。創(chuàng)新的是作品的表現(xiàn)和固定形式，這就是STEM 課程信息化的成果客觀表現(xiàn)模式。因此，能夠給學(xué)生提供一個互動性較強的教學(xué)環(huán)境，并且依照學(xué)生的學(xué)習(xí)個性，給學(xué)生設(shè)置趣味性、跨學(xué)科內(nèi)容的教學(xué)活動，在人工智能的幫助下，在此進程中，信息化和智能化更加精準評價教學(xué)活動的開展，完成針對人工智能主題下的STEM課程進行評價，對于其中的不足可以人機互動、師生互動，從而突顯出信息化教學(xué)評價活動的開展對創(chuàng)造數(shù)字化作品的重要意義。

信息時代背景下，我國原有的教學(xué)模式已經(jīng)無法適應(yīng)新時代的實際需要了，重視STEM課程的設(shè)計，逐步落實STEM教育理念，但是對于STEM教育而言，其在落實和發(fā)展中需要人工智能技術(shù)的支持，逐步培育學(xué)生的綜合能力以及對知識的實用能力，為學(xué)生日后健康的學(xué)習(xí)和發(fā)展提供更為科學(xué)的依據(jù)，強化STEM教育理念的落實效果，同時在小學(xué)STEM課程設(shè)計中，也需要重視人工智能技術(shù)的引用，逐步優(yōu)化教學(xué)流程，強化小學(xué)教育教學(xué)的基礎(chǔ)育人作用。