STEAM背景下項目式編程教學(xué)實踐研究*

何增榮

(合肥市習(xí)友小學(xué) 安徽合肥 230000)

STEAM教育最早起源于美國，包括科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)幾門學(xué)科。STEAM教育活動中各學(xué)科的界限不再明顯，跨學(xué)科、多學(xué)科融合性突出，強調(diào)在真實情境中通過協(xié)作努力完成相關(guān)活動。項目式學(xué)習(xí)活動以學(xué)生為學(xué)習(xí)中心、教師為主導(dǎo)、項目為主線，圍繞著一個具有挑戰(zhàn)性的驅(qū)動問題，教師與學(xué)生雙方持續(xù)性地投入，發(fā)展核心能力。STEAM背景下的項目式學(xué)習(xí)活動中，教師要提前做好相關(guān)準備，如學(xué)生在小組合作活動時需要的材料。項目活動中項目的修改、收集、展示等由學(xué)生在小組內(nèi)完成，教師在必要時給予一些指導(dǎo)，最后各小組展出他們的成果。STEAM背景下項目式學(xué)習(xí)活動使學(xué)生的創(chuàng)新能力、批判性思維、溝通能力、協(xié)作能力不斷提升。

一、STEAM背景下跨學(xué)科學(xué)習(xí)特點

(一)融合性突出

很多非信息技術(shù)學(xué)科教師認為編程教學(xué)只涉及信息技術(shù)學(xué)科的知識，包括一些信息技術(shù)教師也都認為只要信息技術(shù)專業(yè)素養(yǎng)不錯就能將編程教好。這樣的認知明顯存在偏差。實際編程項目僅僅運用信息技術(shù)一門學(xué)科的知識是無法完成的。以Scratch程序為例，角色的設(shè)計涉及美術(shù)學(xué)科，音樂的設(shè)計與處理涉及音樂學(xué)科和信息技術(shù)學(xué)科，整個過程的調(diào)試與硬件設(shè)備的連接調(diào)試又涉及工程等不同學(xué)科。因此，編程教學(xué)中的跨學(xué)科特點明顯，多學(xué)科交織，融合性突出。

(二)教師與學(xué)生角色轉(zhuǎn)變

STEAM背景下教師不僅是一名教授者，更多的時候扮演導(dǎo)演和編劇的角色，從整體上把控教學(xué)過程。學(xué)生在課堂中成為學(xué)習(xí)的主導(dǎo)者。教師與學(xué)生的角色定位并不是一成不變的，師生角色隨著課程學(xué)習(xí)的推進實時調(diào)整。STEAM背景下學(xué)生可以成為指導(dǎo)者，教師可以成為學(xué)習(xí)者，以適應(yīng)跨學(xué)科學(xué)習(xí)的需要。

(三)STEAM教育活動開展途徑多樣化

隨著新課程教育改革的推進，STEAM教育活動由起初的區(qū)域試點活動逐漸進入不少公立學(xué)校的課堂。一些學(xué)校和校外機構(gòu)嘗試以學(xué)科教師為主體，由學(xué)科教師根據(jù)真實學(xué)習(xí)情境中的問題開發(fā)一些STEAM項目案例活動。部分學(xué)校以校內(nèi)教師社團教學(xué)為載體開展STEAM教育活動，一些學(xué)校依托課后三點半服務(wù)工程引進校外培訓(xùn)機構(gòu)開發(fā)的STEAM課程在校內(nèi)實踐。校內(nèi)社團一般包括勞動教育、綜合實踐、機器人、3D打印、編程教學(xué)、航模教學(xué)等。

以社團為載體開發(fā)的STEAM教育活動一般分為兩種：第一種基于真實情境問題的解決，如一些勞動教育活動、綜合實踐活動等。以勞動教育中的小菜園課程活動為例，在真實的學(xué)習(xí)情境中師生開展實踐活動，根據(jù)季節(jié)和時令的更替種植不同的瓜果蔬菜。根據(jù)年級的不同劃分不同的種植區(qū)域，讓學(xué)生參與自己班級小菜園的logo標識設(shè)計，搜集整理時令的相關(guān)知識。這個過程不只是跨學(xué)科的學(xué)習(xí)，而且是將多學(xué)科知識融合的實踐應(yīng)用。第二種是項目式學(xué)習(xí)。如在社團編程教學(xué)中，一個案例的學(xué)習(xí)需要涉及多門學(xué)科的知識，這些知識通常在一個課時內(nèi)是無法完成學(xué)習(xí)的。因此，教師通常開展項目式編程教學(xué)，一個綜合程序案例如同一個大的項目，教師需要轉(zhuǎn)變以往的教學(xué)思維，以學(xué)生為中心重構(gòu)學(xué)習(xí)環(huán)境，將整個項目分解成一個個微項目。學(xué)生在解決微項目過程中解決問題的能力、合作意識等逐步提升。

二、項目式編程教學(xué)的應(yīng)用策略分析

當下信息技術(shù)學(xué)科編程教學(xué)已漸漸由任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)向項目式教學(xué)轉(zhuǎn)型，大單元的主題教學(xué)已經(jīng)有了項目式教學(xué)的影子，一個大的單元內(nèi)容如同一個項目，單元內(nèi)的每一課則像一個個微項目。以Scratch編程教學(xué)為例，在制作一個綜合的程序案例時采用單一的任務(wù)驅(qū)動已經(jīng)不合適了，程序設(shè)計的過程涉及多學(xué)科交織融合。

(一)主題項目的確定

Scratch編程教學(xué)中學(xué)生在掌握相關(guān)的模塊指令后，迫切地想設(shè)計一些綜合性案例以鞏固模塊指令。當學(xué)生想要完成某種綜合案例設(shè)計時，他的心中必然有一系列問題。此時可小組合作，在小組內(nèi)提出若干相關(guān)問題，組間進行討論，在討論的過程中教師可以進行適時引導(dǎo)。確定一個大的主題項目后，將其分割成若干連續(xù)的微項目。以“Scratch循環(huán)——水果切切樂”為例，鑒于小學(xué)生對玩游戲有著濃厚的興趣，但往往自控能力比較弱，有一小部分孩子會沉溺于一些小游戲，通過調(diào)查得知當下小學(xué)生之間流行的游戲后，教師引導(dǎo)學(xué)生運用在社團編程課上學(xué)習(xí)到的一些知識開發(fā)設(shè)計一款小游戲——水果切切樂。社團的學(xué)生在經(jīng)歷兩個學(xué)期的學(xué)習(xí)后對于Scratch軟件的界面指令模塊的指令比較熟悉，如控制模塊的重復(fù)執(zhí)行就包含3種：(1)一直重復(fù)執(zhí)行；(2)有條件的重復(fù)執(zhí)行，重復(fù)執(zhí)行到滿足一定的條件為止；(3)有限次數(shù)的重復(fù)執(zhí)行。重復(fù)執(zhí)行本身是一種循環(huán)，“Scratch循環(huán)——水果切切樂”這個項目是以“克隆”指令為學(xué)習(xí)重點，靈活運用循環(huán)指令的一個綜合性項目案例。

(二)項目實踐探究過程

常規(guī)的信息技術(shù)編程教學(xué)通常是在機房完成一節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容為一個課時；項目式學(xué)習(xí)因活動開展的需求不局限于一個課時、某一固定機房，需要轉(zhuǎn)換多個課時、多個學(xué)習(xí)環(huán)境。STEAM背景下項目式學(xué)習(xí)涉及多學(xué)科的知識內(nèi)容，教授知識的教師可能不只是信息技術(shù)學(xué)科的教師。如在“中秋賞月燈籠制作”這一項目中，燈籠外殼造型繪制、修飾、制作需要美術(shù)教師指導(dǎo)；內(nèi)部的電路、開關(guān)、燈泡的連接需要科學(xué)教師指導(dǎo)；燈泡亮起來后播放音樂或詩歌需要用編程植入一些開源控制板如Mblock、Arduino、Microbit等，程序編寫語言也不是唯一的，Scratch、Python、C語言、C++等都可以，而這需要發(fā)揮信息技術(shù)教師的作用。

以“Scratch循環(huán)——水果切切樂”為例,此項目最終是做出一款類似“水果忍者”的編程游戲，這是一個綜合性的Scratch編程教學(xué)應(yīng)用案例，筆者計劃用3個課時完成。課前教師需要準備好學(xué)習(xí)資料。第一課時完成相應(yīng)的角色造型繪制、舞臺背景設(shè)置、音樂素材的處理、角色腳本設(shè)計。第一課時是項目活動開展的準備階段，第二課時和第三課時解決項目活動的核心問題。第二課時，學(xué)生在第一課時的基礎(chǔ)上進行各角色代碼的設(shè)計，教師引導(dǎo)學(xué)生分析可能會出現(xiàn)的一些問題，進行相應(yīng)的規(guī)劃安排，組內(nèi)、組間進行討論交流。組間經(jīng)討論、交流達成共識后制訂具體的執(zhí)行方案，組內(nèi)進行創(chuàng)作。創(chuàng)作的過程不是固定死板的，學(xué)生可以加入一些個性化的元素。創(chuàng)作的過程中，教師和學(xué)生適時調(diào)整各自的角色。學(xué)生在完成自己的作品后可以發(fā)揮主觀能動性，組間和組內(nèi)互相幫助。在項目的推進中，教師可以是觀察者、協(xié)調(diào)者、引導(dǎo)者。第三課時以前兩個課時為基準，各組代表匯報展示每組的代表作品，組間進行分享、評價，各組代表提出相關(guān)合理建議，學(xué)生改進完善自己的作品。

在第二課時中，主要通過五個環(huán)節(jié)以學(xué)生為項目活動的中心突出重點、突破難點，達成目標。

(1)第一環(huán)節(jié)：體驗游戲，激趣導(dǎo)入。分別請一名男生和一名女生上講臺來動手操作，體驗游戲，臺下的學(xué)生觀察游戲過程。請學(xué)生說一說游戲的過程，目的是讓全體學(xué)生知道游戲的過程是小刀跟隨鼠標指針移動，如果小刀碰上蘋果，蘋果就被切開，為后面的作品分析做好鋪墊。

(2)第二環(huán)節(jié):作品分析。通過問題串對作品層層剖析，引導(dǎo)學(xué)生使用教師發(fā)的學(xué)習(xí)單資源，降低學(xué)習(xí)難度。問題串包括：游戲程序中有幾個角色？有哪幾個角色？蘋果有幾個造型？有哪幾個造型？上節(jié)課已經(jīng)完成蘋果被切開造型的繪制和小刀角色移動的腳本指令，小刀一直跟隨鼠標指針移動，使用“重復(fù)執(zhí)行”指令，請學(xué)生上臺在seewo白板上拖動指針復(fù)習(xí)第一課時重點、難點內(nèi)容。如果蘋果碰上小刀，那么蘋果會發(fā)生怎樣的變化？課件中這個問題的呈現(xiàn)可以巧妙設(shè)計?！叭绻?、那么”字體顏色使用橙色，與“控制”模塊中“如果、那么”指令顏色一致；“碰上”字體顏色使用與“偵測”模塊“碰上鼠標指針”指令一樣的藍色。學(xué)生通過問題中跳躍的顏色理解游戲程序中的邏輯結(jié)構(gòu)，通過不同顏色模塊找到對應(yīng)的指令。

(3)第三環(huán)節(jié)：蘋果腳本搭建。這里提煉出三個核心問題。第一個問題：舞臺上一開始只有一個蘋果，哪個指令能使很多個一模一樣的蘋果出現(xiàn)？請學(xué)生在小組內(nèi)展開討論，說一說自己的想法。在教師的引導(dǎo)下學(xué)生說出用“克隆”指令可以使蘋果從一個變成很多個，教師操作演示并用一個孫悟空變出很多分身的例子講解，讓學(xué)生知道“克隆”指令的作用。第二個問題：和小刀角色一直跟隨鼠標指針一樣，若一直執(zhí)行程序則需要使用“重復(fù)執(zhí)行”指令。第三個問題：引導(dǎo)學(xué)生找到“移動到隨機位置”指令。三個核心問題解決后，學(xué)生在小組內(nèi)合作完成蘋果由一個變成很多個，并一直隨機出現(xiàn)在舞臺的不同位置。教師在小組間巡視指導(dǎo)，學(xué)生與學(xué)生之間也可以交流互助。

教師引導(dǎo)學(xué)生理解作為克隆體啟動時，蘋果碰上小刀就會被切開，也就是在外觀造型上切換成被切開的造型“apple 2”。請學(xué)生上臺找到相關(guān)指令，觀察程序的游戲效果。學(xué)生通過操作調(diào)試發(fā)現(xiàn)切開后的蘋果一直在舞臺上，顯然不符合要求，因而需要刪除克隆體。在添加刪除克隆體后發(fā)現(xiàn)程序雖然在正常運行，但是切換的過程看不到了，還需要進一步調(diào)試，在刪除克隆體之前要等待1秒。

(4)第四環(huán)節(jié)：優(yōu)化作品。為了使游戲更加生動逼真，教師給學(xué)生提供了一些優(yōu)化思路，如添加音效、隨機變換蘋果顏色、添加其他的水果角色。學(xué)生創(chuàng)意無限，如有的學(xué)生給蘋果添加了“得分變量”，小刀切一個蘋果加一分。

(5)第五環(huán)節(jié)：交流分享、展示作品。作品完成后，教師收集整理學(xué)生的作品，引導(dǎo)全體學(xué)生進行小結(jié)評價。通過三個課時的學(xué)習(xí)，師生一起完成了“水果切切樂”整個編程項目。學(xué)生通過實踐認識到：通過編程學(xué)習(xí)設(shè)計一款精彩的游戲，不是一下子就能完成的，需要不斷地去發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、調(diào)試程序、優(yōu)化程序。開展這一活動有助于培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

(三)項目的多元評價

項目活動學(xué)習(xí)過程中評價的內(nèi)容不是單一的，但也不是面面俱到的，可以根據(jù)實際學(xué)習(xí)情況針對關(guān)鍵部分進行評價。評價方式可以是過程性評價與終結(jié)性評價相結(jié)合。評價標準包括核心知識、活動過程、階段性學(xué)習(xí)成果、最終成果等。參與評價的人員有學(xué)生本人、同伴、家長、教師。每一個方面都不能隨意評價，要有相應(yīng)的評價工具，如評價量表。可以結(jié)合信息技術(shù)手段，使用一些問卷，收集學(xué)生的電子作品并發(fā)布在班級網(wǎng)絡(luò)空間，讓每一位學(xué)生參與評價活動。

(四)項目實踐反思

開發(fā)背景、項目目標、準備活動、探究實踐、評價，每一個部分都影響著最終的項目成果，實踐過程中的每一個環(huán)節(jié)都值得反思。比如項目驅(qū)動問題設(shè)置是否合理，項目目標是否合適，準備活動是否充分、有無影響項目開展，探究過程中重點、難點如何突破，等等。

STEAM背景下項目式學(xué)習(xí)逐漸形成熱潮，對教師和學(xué)生來說能夠鍛煉其各方面的能力。每一位教師都是教育的踐行者，應(yīng)不斷學(xué)習(xí)順應(yīng)教育改革發(fā)展潮流，以培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)為目標，滿足學(xué)生的發(fā)展需求。