STEAM教育理念下的小學(xué)創(chuàng)意編程教學(xué)

康榕生

學(xué)校教育要將學(xué)生的創(chuàng)造力、交流合作能力、批判性思維的培養(yǎng)放在重要位置。但是當(dāng)前我國(guó)的小學(xué)課程教學(xué)仍然是以分學(xué)科教學(xué)為主，這對(duì)學(xué)生的全面發(fā)展產(chǎn)生了不利影響，會(huì)影響學(xué)生創(chuàng)新能力的形成與發(fā)展。STEAM是面向多學(xué)科綜合教學(xué)的一種教育思想，是對(duì)我國(guó)傳統(tǒng)教育模式的根本性顛覆，更是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要方式之一。以下就STEAM教育理念在小學(xué)創(chuàng)意編程教學(xué)中的應(yīng)用展開探討。

一、STEAM教育理念的概念及研究現(xiàn)狀

（一）概念

STEAM來(lái)源于STEM理念，在STEM中增加了Arts后成為STEAM。STEAM教育包含五個(gè)學(xué)科的內(nèi)容，分別是科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)。在STEAM教育中各部分內(nèi)容之間的聯(lián)系表現(xiàn)為：在解決實(shí)際問(wèn)題的時(shí)候，以工程為中心，以數(shù)學(xué)和科學(xué)為基礎(chǔ)，藝術(shù)作為一種驅(qū)動(dòng)力，貫穿于整個(gè)STEAM教學(xué)過(guò)程，而在這一過(guò)程之中，也能夠?qū)崿F(xiàn)技術(shù)支持的創(chuàng)意設(shè)計(jì)方案?；赟TEAM教育理念的主要學(xué)習(xí)模式有項(xiàng)目式學(xué)習(xí)模式、基于設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)模式、“5E學(xué)習(xí)環(huán)”探究式學(xué)習(xí)模式、混合式學(xué)習(xí)模式等。

（二）研究現(xiàn)狀

STEAM教育理念的相關(guān)研究是在外國(guó)先行產(chǎn)生的，外國(guó)在該方面的研究起步較早，所以至今已有很多優(yōu)秀的研究成果以及較高的研究水準(zhǔn)。例如，美國(guó)斯坦福大學(xué)教育學(xué)院的Kim教授開發(fā)了一門以設(shè)計(jì)為核心的綜合課程。在教學(xué)過(guò)程中，教師要讓學(xué)生獨(dú)立完成設(shè)計(jì)、研究、實(shí)驗(yàn)等，并自主評(píng)價(jià)報(bào)告中的科學(xué)現(xiàn)象。我國(guó)的相關(guān)研究仍然較少，但是在信息技術(shù)與新課改的推動(dòng)下，有關(guān)STEAM教育理念的研究實(shí)現(xiàn)了快速發(fā)展。比如，學(xué)者葉兆寧設(shè)計(jì)的炫酷小車制作課程旨在讓學(xué)生設(shè)計(jì)出一款既能載重又能驅(qū)動(dòng)的小車模型，探究科學(xué)知識(shí)；學(xué)者陳如平主編的《美國(guó)STEM課例設(shè)計(jì)》（小學(xué)版）收錄了美國(guó)小學(xué)階段的多個(gè)典型的教學(xué)案例，借用案例將設(shè)計(jì)思考和科研結(jié)合起來(lái)，并鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)團(tuán)隊(duì)協(xié)作的方式完成任務(wù)。

二、STEAM教育理念下的課程設(shè)計(jì)——以Scr-atch編程課程為例

基于STEAM教育理念進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，以Scratch編程課程為例，進(jìn)行創(chuàng)意編程課程的開發(fā)，其內(nèi)容如下。

（一）教學(xué)理論依據(jù)

本文基于STEAM教育理念，通過(guò)Scratch編程軟件完成小學(xué)創(chuàng)意編程課程設(shè)計(jì)。本課程旨在促進(jìn)學(xué)生實(shí)現(xiàn)多學(xué)科知識(shí)的整合和創(chuàng)新學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的綜合動(dòng)手能力，并以此為指導(dǎo)，結(jié)合多個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)，實(shí)現(xiàn)多學(xué)科融合教學(xué)，完成Scratch編程課程的設(shè)計(jì)。

（二）教學(xué)目標(biāo)分析

本文設(shè)計(jì)的小學(xué)創(chuàng)意編程課程，其基礎(chǔ)是Scr-atch編程軟件，最終目的是培育學(xué)生的編程素養(yǎng)與創(chuàng)造力。本課程的教學(xué)目標(biāo)主要有以下四個(gè)方面的內(nèi)容。一是充分掌握Scratch編程軟件的使用方法與相關(guān)的編程知識(shí)。學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)要掌握編程的基本語(yǔ)法規(guī)則，以及Scratch編程軟件各模塊的使用方法，可以使用軟件進(jìn)行簡(jiǎn)單的編程程序設(shè)計(jì)。二是具備基本的編程知識(shí)和基本的運(yùn)算思維、技能。通過(guò)實(shí)際項(xiàng)目任務(wù)的完成，學(xué)生對(duì)編程程序設(shè)計(jì)過(guò)程中的循環(huán)、分支判斷等有一些簡(jiǎn)單的了解，對(duì)算法的概念有一定的理解，在有一定的知識(shí)基礎(chǔ)下完成項(xiàng)目任務(wù)，從而形成并提高自身的計(jì)算能力與思維能力。三是對(duì)學(xué)生創(chuàng)造性思維進(jìn)行培養(yǎng)，培養(yǎng)其創(chuàng)造能力與創(chuàng)新思維。Scratch編程課程本身符合小學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。四是培育學(xué)生對(duì)一些跨學(xué)科知識(shí)的綜合運(yùn)用能力。STEAM教育理念主要是以多學(xué)科整合學(xué)習(xí)為中心，在編程學(xué)習(xí)中，通過(guò)對(duì)不同學(xué)科知識(shí)的整合與學(xué)習(xí)，學(xué)生可以建立一個(gè)統(tǒng)一的、涵蓋多學(xué)科的知識(shí)系統(tǒng)，有助于增強(qiáng)自身對(duì)綜合知識(shí)的應(yīng)用能力。

（三）學(xué)習(xí)者分析

小學(xué)五年級(jí)學(xué)生處于由具象思維向抽象邏輯思維轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵期，具有一定抽象思維能力，也具有一定的分類、運(yùn)算、排列等基礎(chǔ)能力。Scratch是一個(gè)積木式的模塊程序，操作者面向的是圖形化界面，對(duì)學(xué)習(xí)者的邏輯思維、英語(yǔ)水平等要求相對(duì)較低?；谝陨闲畔?，本文所設(shè)計(jì)的小學(xué)創(chuàng)意編程課程，面向的是小學(xué)五年級(jí)學(xué)生。

（四）教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

本研究所設(shè)計(jì)的跨學(xué)科Scratch編程課程，是基于學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，本著從易到難、由簡(jiǎn)到繁的課程設(shè)計(jì)原則，該課程由8個(gè)主題單元組成，共包含16個(gè)子項(xiàng)目，具體課程內(nèi)容如表1所示。

基于STEAM教學(xué)理念，在此次的Scratch編程課程的設(shè)計(jì)中，第一單元聯(lián)系了小學(xué)語(yǔ)文教材中的《小蝌蚪找媽媽》，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中會(huì)更有熟悉感，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情；第二單元聯(lián)系了音樂(lè)學(xué)科，選擇了學(xué)生耳熟能詳?shù)囊魳?lè)——《讓我們蕩起雙槳》作為素材，其很容易引發(fā)學(xué)生的情感共鳴，使學(xué)生投入編程學(xué)習(xí)；第三單元的目的在于培養(yǎng)學(xué)生的藝術(shù)素養(yǎng)，把數(shù)學(xué)、美術(shù)學(xué)科和編程課程有機(jī)融合在一個(gè)項(xiàng)目任務(wù)之中，實(shí)現(xiàn)更為有趣的藝術(shù)化效果；而第四、五、七、八這四個(gè)單元，則是將數(shù)學(xué)學(xué)科與編程課程相融合，通過(guò)運(yùn)用數(shù)學(xué)方法，實(shí)現(xiàn)編程游戲的設(shè)計(jì)，達(dá)到發(fā)散學(xué)生思維的目的，完成作品創(chuàng)作；第六單元將多學(xué)科知識(shí)有機(jī)融合在一起，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)編程知識(shí)的同時(shí)，能夠了解到不同學(xué)科之間的聯(lián)系，感受多學(xué)科交叉的魅力。

三、STEAM教育理念下的教學(xué)設(shè)計(jì)——以Scratch編程課程為例

以本文所設(shè)計(jì)的編程課程中的“神奇多邊形”項(xiàng)目為例，對(duì)STEAM教育理念下的課程教學(xué)設(shè)計(jì)思路進(jìn)行梳理，分別從教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容設(shè)計(jì)、教學(xué)流程三個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)介紹。

（一）“神奇多邊形”項(xiàng)目教學(xué)目標(biāo)

根據(jù)信息技術(shù)課程的目標(biāo)要求，基于小學(xué)生的身心發(fā)展規(guī)律與認(rèn)知發(fā)展需求，本課的教學(xué)目標(biāo)確定如下：（1）使學(xué)生掌握Scratch編程軟件中的畫筆模塊與控制模塊的相關(guān)內(nèi)容；（2）讓學(xué)生完成項(xiàng)目任務(wù)，從而掌握編程設(shè)計(jì)中的循環(huán)結(jié)構(gòu)與順序結(jié)構(gòu)知識(shí)，以理解程序流程圖與任務(wù)流程為基礎(chǔ)，在一定程度上形成計(jì)算思維能力。（3）通過(guò)主動(dòng)學(xué)習(xí)和相應(yīng)的探究活動(dòng)，讓學(xué)生嘗試使用Scratch編程軟件完成項(xiàng)目制作，發(fā)揮自身的潛能，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新思維的發(fā)展；（4）在本課的教學(xué)中融入美術(shù)、數(shù)學(xué)學(xué)科的相關(guān)知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生形成多學(xué)科知識(shí)相統(tǒng)一的知識(shí)體系，如此一來(lái)可以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力，從而提高其解決問(wèn)題的能力。

（二）“神奇多邊形”項(xiàng)目教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

STEAM教育理念主要是以多學(xué)科交叉融合為重心，若在編程時(shí)使用Scratch，提及多學(xué)科的知識(shí)內(nèi)容，將有利于提高學(xué)生的思維能力以及整體認(rèn)知。以“神奇多邊形”為例，首先，導(dǎo)入鉛筆角色與畫板背景，對(duì)“畫筆”角色進(jìn)行編程，先“全部擦除”再“落筆”，筆畫面在正上方0°方向，走100步，就可以畫出正方形的一條邊；算出外角的度數(shù)就可以知道這個(gè)變長(zhǎng)旋轉(zhuǎn)了90°；共需要重復(fù)繪畫四條邊與旋轉(zhuǎn)四次90°。在此，需利用“重復(fù)執(zhí)行”4次積木來(lái)達(dá)到目的，最后以“抬筆”積木結(jié)束繪畫。其次，畫正六邊形的腳本與四邊形操作類似，關(guān)鍵在于循環(huán)次數(shù)與旋轉(zhuǎn)角度的差異，正六邊形需要畫出6個(gè)邊，所以經(jīng)過(guò)一系列的運(yùn)算之后可以知道外角的角度是60°，也就是邊長(zhǎng)旋轉(zhuǎn)了60°。所以在把正四邊形的腳本由90°旋轉(zhuǎn)到60°，即為畫正六邊形的腳本。最后，將一個(gè)正三角形的角色和一個(gè)畫板背景導(dǎo)入其中，將正三角形角色造型的中心點(diǎn)設(shè)置好，隨后對(duì)其角色來(lái)編程，第一步是“全部擦除”，之后利用“圖章”可以復(fù)制正三角形，接下來(lái)將其旋轉(zhuǎn)，成為第二個(gè)正三角形，隨后便可以通過(guò)計(jì)算得出來(lái)這個(gè)旋轉(zhuǎn)的角度是60°，接下來(lái)重復(fù)6次這個(gè)步驟，就可以把三角形變成一個(gè)正六邊形。

本課教學(xué)重點(diǎn)是使學(xué)生掌握Scratch編程軟件中的控制模塊與畫筆模塊的使用方法，基于STEAM教育理念，將編程知識(shí)與數(shù)學(xué)、美術(shù)學(xué)科相融合，基于學(xué)生熟悉的內(nèi)容，進(jìn)行多學(xué)科知識(shí)的整合，構(gòu)建高效課堂。

（三）“神奇多邊形”項(xiàng)目的教學(xué)流程

基于STEAM教育理念，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)模式，在教學(xué)過(guò)程中首先要?jiǎng)?chuàng)設(shè)情境，提出問(wèn)題，演示作品，分析作品，進(jìn)行任務(wù)分解，主要是為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；其次，教師進(jìn)行詳細(xì)的講解，讓學(xué)生模仿練習(xí)，拓展學(xué)生的創(chuàng)新思維以及自主學(xué)習(xí)能力，教師也可以在線協(xié)作編程完成課外拓展，不僅降低了學(xué)生學(xué)習(xí)的難度，也能讓學(xué)生在模仿與練習(xí)中掌握本節(jié)課的知識(shí)；再次，教師對(duì)優(yōu)秀作品進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，師生小組互動(dòng)點(diǎn)評(píng)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，讓學(xué)生在小組協(xié)作中完成創(chuàng)新拓展任務(wù)；最后，學(xué)生之間互相評(píng)價(jià)或自我評(píng)價(jià)，通過(guò)對(duì)學(xué)生的作品進(jìn)行全面評(píng)價(jià)，使學(xué)生在評(píng)價(jià)中查缺補(bǔ)漏，實(shí)現(xiàn)自我能力的提高。

數(shù)字時(shí)代是一個(gè)快速變化的時(shí)代，學(xué)生必須掌握多種核心技能，才能滿足社會(huì)發(fā)展對(duì)人才的需求。本文探討了STEAM教育理念在小學(xué)創(chuàng)意編程教學(xué)中的實(shí)踐應(yīng)用，以Scratch編程課程為例，融入多學(xué)科知識(shí)，結(jié)合具體的項(xiàng)目任務(wù)，構(gòu)建出一套適用于學(xué)生發(fā)展的課程內(nèi)容與教學(xué)模式。這不僅能夠拉近學(xué)生與編程課程之間的距離，而且能促進(jìn)學(xué)生對(duì)編程知識(shí)的掌握與實(shí)踐，借助任務(wù)式教學(xué)活動(dòng)，使學(xué)生在具體問(wèn)題的解決過(guò)程中形成創(chuàng)新思維與探究能力。

（作者單位：福建省泉州市鯉城區(qū)實(shí)驗(yàn)小學(xué)）

編輯：陳鮮艷