STEM教育理念下初中信息技術(shù)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的方法

【摘要】STEM教育更加注重培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，因而推進STEM教育有助于學(xué)生綜合能力的發(fā)展。教師在開展初中信息技術(shù)教學(xué)時，可以基于自己對初中信息技術(shù)學(xué)科的特點以及學(xué)生學(xué)情的掌握情況，融合STEM教育，關(guān)注學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】STEM教育；綜合能力；初中信息技術(shù)

作者簡介：邱秋芳（1992—），女，福建省龍巖市武平縣象洞初級中學(xué)。

在新課改背景下，教師不難發(fā)現(xiàn)學(xué)生的創(chuàng)造能力和動手實踐能力對于學(xué)生綜合素質(zhì)的發(fā)展起重要作用。教師開展信息技術(shù)教學(xué)，需要為學(xué)生提供開展自主學(xué)習(xí)活動的機會，使學(xué)生體驗動手實踐的樂趣。教師可以基于初中階段學(xué)生的認知特點，融合STEM教育，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，拓寬學(xué)生的學(xué)習(xí)視野，推動學(xué)生學(xué)以致用。

一、STEM教育的內(nèi)涵

STEM教育指的是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）四門不同學(xué)科相融合。此外，有的研究者提出在STEM的基礎(chǔ)上加上A（Art，藝術(shù)），以培養(yǎng)學(xué)生的藝術(shù)修養(yǎng)和審美能力。由此可見，教師融合STEM教育，需要對多學(xué)門科的知識有所把握，同時需要創(chuàng)新教學(xué)方式，引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系不同學(xué)科的知識開展學(xué)習(xí)活動。這對于提高學(xué)生的綜合能力有著重要的作用［1］。

深究STEM教育的內(nèi)涵，能夠發(fā)現(xiàn)它將不同學(xué)科的思維方式整合，使學(xué)生在學(xué)習(xí)知識的過程中，不僅能夠把握知識本身，而且還能增強邏輯思維能力與知識應(yīng)用能力，實現(xiàn)靈活運用知識。

STEM教育注重引導(dǎo)學(xué)生運用跨學(xué)科的思維解決當(dāng)前出現(xiàn)的各種問題。學(xué)生在應(yīng)用多學(xué)科思維解決問題時，能夠逐步避免碎片化地學(xué)習(xí)知識以及死記硬背知識。如此，學(xué)生能夠追本溯源把握相應(yīng)的知識，而且能夠聯(lián)系不同學(xué)科的知識解決問題。

教師應(yīng)注重信息技術(shù)與其他學(xué)科的融合，將核心理念教學(xué)與實踐教學(xué)進行整合，提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)。與此同時，教師在融合STEM教育時，可以利用互動式的小組合作學(xué)習(xí)，推動學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中互動交流，使學(xué)生增強團隊合作意識和團隊合作能力。

二、初中信息技術(shù)融合STEM教育的策略

（一）以游戲的形式推進課程

學(xué)生在學(xué)習(xí)信息技術(shù)的過程中，往往不能長時間地集中自己的注意力。如此，學(xué)生難以感受學(xué)習(xí)信息技術(shù)的樂趣，難以準確把握學(xué)習(xí)內(nèi)容，更難以實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。為了解決這一問題，教師可以基于對STEM教育的把握，嘗試以游戲的形式推進課程，使學(xué)生在游戲的氛圍中，集中自己的注意力，并與教師進行良性互動。

以閩教版信息技術(shù)八年級上冊“調(diào)節(jié)平面設(shè)計素材色彩”一課為例，此課需要學(xué)生應(yīng)用信息技術(shù)，掌握常用的選取工具和填充命令的應(yīng)用，制作具有夢幻效果、剪影效果的圖像。為了達到這一教學(xué)目標，筆者基于對學(xué)生學(xué)情的把握，融合STEM教育指導(dǎo)學(xué)生，使學(xué)生能夠夯實基礎(chǔ)，靈活運用此課的知識點。

筆者以游戲的形式推進課程，促使學(xué)生在游戲的氛圍中，實現(xiàn)與筆者的良性互動，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)信息技術(shù)的樂趣。筆者給學(xué)生布置游戲任務(wù)：嘗試制作簡單剪影的藝術(shù)效果，并且應(yīng)用評分系統(tǒng)給自己評分。剪影是一種常見的藝術(shù)表現(xiàn)形式，使用Photoshop軟件制作簡單剪影的藝術(shù)效果，需要融合藝術(shù)學(xué)科的知識。

具體來說，學(xué)生選擇人物、建筑等對象，創(chuàng)建選區(qū)，然后給選區(qū)填充顏色。有的學(xué)生選擇工具箱中的“油漆桶工具”，有的學(xué)生選擇編輯菜單中的“填充”命令，還有的學(xué)生選擇用快捷鍵填充顏色。學(xué)生在游戲任務(wù)的推動下，激發(fā)了競爭意識，積極動手嘗試，深度參與課堂。

（二）以視頻的形式推進課程

對于部分學(xué)生來說，他們常常會應(yīng)用死記硬背的學(xué)習(xí)方式完成對知識點的記憶。在死記硬背的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生不能感受學(xué)習(xí)的樂趣，也不能高效記憶知識。針對這一問題，教師可以嘗試應(yīng)用信息技術(shù)播放教學(xué)視頻，讓知識“活起來”，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，推動學(xué)生由被動式學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃邮綄W(xué)習(xí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率［2］。

以閩教版信息技術(shù)八年級下冊“廣泛應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)”為例，對于大部分學(xué)生來說，物聯(lián)網(wǎng)是一個全新的領(lǐng)域，而物聯(lián)網(wǎng)包含科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)、藝術(shù)等多個學(xué)科的知識，符合STEM教育培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的目標。因此，筆者搜集有關(guān)物聯(lián)網(wǎng)的視頻資料在課堂上給學(xué)生播放，以豐富課堂的教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

首先，學(xué)生通過觀看“物聯(lián)網(wǎng)與生活”的視頻，明確了物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)，即把所有物品通過信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)鏈接起來，進行信息交換，以實現(xiàn)智能化識別和管理。學(xué)生還認識了物聯(lián)網(wǎng)在智能交通、智能建筑、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等方面的廣泛應(yīng)用。

其次，學(xué)生通過觀看“主板連接擴展板”“物聯(lián)網(wǎng)連接擴展板”“設(shè)置參數(shù)”“測試數(shù)據(jù)”等視頻，了解了搭建物聯(lián)網(wǎng)溫度報警器的過程、物聯(lián)網(wǎng)模塊端口及其對應(yīng)功能等知識。

再次，筆者組織學(xué)生動手搭建物聯(lián)網(wǎng)溫度報警器，讓學(xué)生能夠聯(lián)系科學(xué)、技術(shù)、工程等學(xué)科動手實踐，感受學(xué)習(xí)信息技術(shù)的樂趣。學(xué)生在動手實踐的過程中，使用“Mind+”軟件設(shè)置WiFi參數(shù)和物聯(lián)網(wǎng)平臺參數(shù)，體驗了創(chuàng)造的樂趣。

最后，筆者鼓勵學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習(xí)體會和自己的生活經(jīng)驗，分享自己關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的想法。這樣，營造了良好的課堂討論氛圍，鍛煉了學(xué)生的口語表達能力和思維能力。在學(xué)生分享完自己的想法后，筆者對學(xué)生的想法進行評價，充分地肯定學(xué)生。

（三）以問題情境推進課程

部分學(xué)生在學(xué)習(xí)的時候不能集中注意力，也不能充分把握課堂時間，這不利于提高課堂的效率和質(zhì)量。為了解決這一問題，教師可以創(chuàng)設(shè)問題情境，將信息技術(shù)理論知識轉(zhuǎn)化成問題的形式，引導(dǎo)學(xué)生深入地分析問題、解決問題，并且與學(xué)生一起在問題情境下進行良性的互動交流，從而培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力［3］。

以閩教版信息技術(shù)七年級下冊“循環(huán)結(jié)構(gòu)”為例，此課包含數(shù)學(xué)計算等跨學(xué)科知識，符合STEM教育培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的目標。計算思維是信息技術(shù)學(xué)科的核心素養(yǎng)之一，具體是指學(xué)生運用計算機科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，在形成問題解決方案的過程中產(chǎn)生的一系列思維活動。學(xué)生如果具備計算思維，就能夠運用計算思維識別與分析問題，也能夠抽象、建模及設(shè)計系統(tǒng)性解決方案。

首先，筆者提問學(xué)生：“循環(huán)結(jié)構(gòu)的含義是什么？”鼓勵學(xué)生閱讀教材，尋找有關(guān)循環(huán)結(jié)構(gòu)含義的內(nèi)容。學(xué)生總結(jié)道：“循環(huán)結(jié)構(gòu)指在程序中需要反復(fù)執(zhí)行某個功能而設(shè)置的一種程序結(jié)構(gòu)，是程序設(shè)計的三種基本結(jié)構(gòu)之一?！惫P者補充道：“在解決問題的過程中，經(jīng)常需要用順序結(jié)構(gòu)進行程序設(shè)計，但對于需要反復(fù)執(zhí)行某個功能的情況，則可以使用循環(huán)結(jié)構(gòu)優(yōu)化程序。即循環(huán)結(jié)構(gòu)能解決重復(fù)計算和重復(fù)操作的問題?！庇纱耍P者引出此課的重點內(nèi)容—for循環(huán)。

其次，筆者出示順序結(jié)構(gòu)與循環(huán)結(jié)構(gòu)的程序代碼對比圖片，并向?qū)W生指出重復(fù)執(zhí)行的內(nèi)容。筆者提問學(xué)生：“for語句語法格式是什么？”鼓勵學(xué)生小組合作，尋找答案。學(xué)生歸納的for語句語法格式如圖1所示。

筆者繼續(xù)提問學(xué)生：“表達式1、表達式2、表達式3分別指什么？”學(xué)生回答：“表達式1為循環(huán)變量的初值；表達式2為循環(huán)變量的終值；表達式3為自增或自減操作?！惫P者補充道：“當(dāng)循環(huán)控制變量的值在初值和終值所限定的范圍內(nèi)時，執(zhí)行循環(huán)，否則退出循環(huán)。初值、終值和步長均為數(shù)值，步長為1時，可省略；初值＜終值，步長為正數(shù)，循環(huán)變量＞終值時，停止循環(huán)；初值＞終值，步長為負數(shù)，循環(huán)變量＜終值時停止循環(huán)；步長不能為0，否則將陷入死循環(huán)?！?/p>

最后，筆者提問學(xué)生：“生活或?qū)W習(xí)中有哪些循環(huán)結(jié)構(gòu)的例子？”鼓勵學(xué)生小組合作，聯(lián)系生活和學(xué)習(xí)等方面思考問題。有的學(xué)生回答：“掃地機器人打掃房間的軌跡是反復(fù)往返的，是運用循環(huán)結(jié)構(gòu)的例子?！庇械膶W(xué)生回答：“針對《張丘建算經(jīng)》一書中提出的‘百錢買百雞問題，可以運用循環(huán)結(jié)構(gòu)重復(fù)執(zhí)行枚舉法，從而解決問題?！?/p>

在教學(xué)過程中，教師循序漸進地提出問題，以問題情境引導(dǎo)學(xué)生深入思考并理解有關(guān)知識，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新思維，實現(xiàn)了良性的生生、師生課堂互動，推進了課程的建設(shè)。此外，教師基于STEM教育理念，利用數(shù)學(xué)學(xué)科的相關(guān)知識，發(fā)展了學(xué)生的綜合性思維能力，讓學(xué)生體驗到了跨學(xué)科研究和創(chuàng)造的樂趣，這對提高信息技術(shù)的教學(xué)質(zhì)量有著重要的作用。

（四）開展信息技術(shù)活動

為了進一步地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)信息技術(shù)的熱情，促進學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展，教師可以基于STEM教育理念，在教學(xué)過程中開展信息技術(shù)活動，營造良好的信息技術(shù)教學(xué)氛圍，滿足學(xué)生多樣化的學(xué)習(xí)需求［4］。

學(xué)生在豐富多彩的活動中，能夠激發(fā)用信息技術(shù)知識解決問題的欲望，主動尋求恰當(dāng)?shù)姆绞交蚬ぞ?，自主或者合作學(xué)習(xí)，創(chuàng)造性地解決問題。與此同時，學(xué)生能夠在活動中發(fā)現(xiàn)自己在信息技術(shù)學(xué)習(xí)中存在的問題，有針對性地進行反思和改進。

應(yīng)注意的是，教師在開展信息技術(shù)活動的過程中，應(yīng)充分了解學(xué)生的學(xué)習(xí)需要，為學(xué)生提供合作、交流、互助的空間，因材施教指導(dǎo)學(xué)生，保證學(xué)生能夠?qū)W習(xí)到新的知識，并較好地運用算法、語句解決問題。

以閩教版信息技術(shù)七年級下冊“分支結(jié)構(gòu)”為例，此課的學(xué)習(xí)目標有以下五點。第一，了解關(guān)系運算符及其用法。第二，了解邏輯運算符及其用法。第三，利用邏輯運算符完成復(fù)雜的邏輯判斷。第四，了解if語句的格式和執(zhí)行流程。第五，掌握編寫簡單的分支結(jié)構(gòu)程序的方法。關(guān)系運算符、邏輯運算符與數(shù)學(xué)學(xué)科的關(guān)系密切，學(xué)生需要利用數(shù)學(xué)學(xué)科的相關(guān)知識解決問題，這符合STEM教育培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的目標。

首先，筆者開展搶答活動，搶答成功的學(xué)生需要將答案寫上黑板。筆者提問學(xué)生：“算數(shù)運算有哪些運算符？”此問題比較簡單，學(xué)生積極搶答，并寫上“＋、－、×、÷”。筆者接著提問：“比較運算有哪些運算符？”學(xué)生搶答并寫上“＞、＜、＝”。此時，部分學(xué)生有不同意見，認為應(yīng)補充“＞＝、＜＝、?。健薄９P者鼓勵學(xué)生繼續(xù)思考：“邏輯運算有哪些運算符？”此題難度較大，學(xué)生思考的時間較長，但最終寫出了“&&、||、！”。通過搶答活動，學(xué)生認識并理解了運算符的用法。

其次，筆者開展探究活動，引導(dǎo)學(xué)生利用學(xué)習(xí)平板的“if語句格式”文件，補充完整if語句，比一比誰最快。學(xué)生通過探究活動了解了if語句的格式和執(zhí)行流程，體會了算法的特征，認識了算法的重要性。

最后，筆者開展小組合作活動，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計一個共享單車計價程序，要求程序能夠通過用車路程計算對應(yīng)的費用。學(xué)生小組合作，根據(jù)程序設(shè)計的基本流程，同時結(jié)合數(shù)學(xué)學(xué)科的知識，一起分析問題、設(shè)計算法、編寫程序、運算調(diào)試，最終完成了小組合作任務(wù)。學(xué)生在小組合作活動解決問題的過程中，有效地提升了思維，拓寬了視野，獲得了新的啟發(fā)。

結(jié)語

總而言之，教師基于STEM教育理念實施初中信息技術(shù)教學(xué)，實現(xiàn)跨學(xué)科資源、思想、方法的有效融合，有利于學(xué)生理解知識、掌握技能、發(fā)展能力，對學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)有著十分重要的意義。

【參考文獻】

［1］孫傳玲.基于核心素養(yǎng)的初中信息技術(shù)教學(xué)策略探索［J］.基礎(chǔ)教育論壇，2021（33）：62.

［2］鞠晨陽.STEM理念下的初中信息技術(shù)課程教學(xué)策略研究［J］.考試周刊，2021（8）：114-115.

［3］耿佃征.STEM教育理念下的初中信息技術(shù)教學(xué)實踐分析［J］.中國多媒體與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)學(xué)報（下旬刊），2020（1）：36-37.

［4］彭啟波.STEM教育理念下的初中信息技術(shù)教學(xué)實踐分析［J］.科學(xué)咨詢（教育科研），2019（10）：102.