STEM背景下的小學(xué)信息科技教學(xué)策略

《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱“新課標(biāo)”）提出：“信息科技課程旨在培養(yǎng)科學(xué)精神和科技倫理，增強(qiáng)自主可控意識(shí)，培育社會(huì)主義核心價(jià)值觀，樹立總體國家安全觀，提升數(shù)字素養(yǎng)與技能。”小學(xué)信息科技教師在開展具體教學(xué)工作時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分融合STEM教育理念，構(gòu)建自由、開放的教學(xué)環(huán)境，吸引學(xué)生主動(dòng)參與，使其可以在自主探究與合作交流的過程中，持續(xù)提升自身的知識(shí)應(yīng)用能力，成為現(xiàn)代社會(huì)所需要的創(chuàng)新科技人才。

一、STEM理念的概述

STEM教育理念在現(xiàn)代教學(xué)過程中得以廣泛應(yīng)用。STEM中的S指的是Science（科學(xué)）、T指的是Technology（技術(shù)）、E指的是Engineering（工程）、M指的是Mathematics（數(shù)學(xué)）。由此可見，STEM是一種融合多門學(xué)科的教育理念，對(duì)提高學(xué)生的綜合能力與創(chuàng)新思維的發(fā)揮起到積極作用。為了充分發(fā)揮STEM教育理念的教學(xué)優(yōu)勢，小學(xué)信息科技教師應(yīng)當(dāng)對(duì)其他學(xué)科的知識(shí)進(jìn)行透徹分析，構(gòu)建起各學(xué)科之間的有效關(guān)聯(lián)。

STEM教育理念具有跨學(xué)科性、實(shí)用性和創(chuàng)新性等特征。STEM教育理念的具體內(nèi)容涉及科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)四個(gè)領(lǐng)域，需要找到彼此之間的平衡點(diǎn)，形成有機(jī)整體，這體現(xiàn)了STEM教育理念的跨學(xué)科性。隨后，在實(shí)際教學(xué)過程中，教師應(yīng)當(dāng)秉承實(shí)用性與創(chuàng)新性等原則構(gòu)建現(xiàn)代教學(xué)課堂，吸引學(xué)生自主探究與合作交流，使其可以通過親身參與的方式，全方位、多角度地理解信息科技知識(shí)，從而提升知識(shí)應(yīng)用能力與解決實(shí)際問題能力，充分發(fā)揮STEM教育理念的引導(dǎo)作用，構(gòu)建高效教學(xué)課堂。

二、基于STEM小學(xué)信息科技教學(xué)的意義

（一）綜合性學(xué)習(xí)

將STEM教育理念融入小學(xué)信息科技教學(xué)過程，應(yīng)當(dāng)秉承綜合性學(xué)習(xí)原則進(jìn)行具體教學(xué)方案設(shè)計(jì)，有邏輯組合四個(gè)領(lǐng)域的教學(xué)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用科學(xué)的眼光，并以數(shù)學(xué)為輔助，運(yùn)用技術(shù)與工程的手段更好地解決教學(xué)問題，積極探索教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生綜合性學(xué)習(xí)能力，使其可以獲得認(rèn)知水平與創(chuàng)新思維的形成與發(fā)展。

（二）激發(fā)創(chuàng)造力

STEM教育理念強(qiáng)調(diào)實(shí)踐的重要性。在開展教學(xué)工作時(shí)，小學(xué)信息科技教師可以通過設(shè)計(jì)具體項(xiàng)目任務(wù)以及實(shí)踐探究活動(dòng)的方式，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主探究與合作交流，使其可以在不斷思考與實(shí)踐的過程中，將知識(shí)理解得更加透徹，從而實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新思維與創(chuàng)造能力的顯著提升。

（三）更貼近實(shí)際

基于STEM教育理念下所開展的小學(xué)信息科技教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際生活之間存在密切關(guān)聯(lián)關(guān)系。教師在開展教學(xué)工作時(shí)，可以引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際生活情境中，進(jìn)而更為直觀地理解和掌握知識(shí)內(nèi)容，提高自身實(shí)踐操作能力。與此同時(shí)，STEM教育理念強(qiáng)調(diào)以項(xiàng)目為導(dǎo)向，可以為學(xué)生提供更多的實(shí)踐機(jī)會(huì)，有利于強(qiáng)化學(xué)生的理解能力，提高解決問題能力。

三、基于STEM小學(xué)信息科技教學(xué)的策略

（一）明確學(xué)科目標(biāo)，突出STEM教育理念融合價(jià)值

伴隨著信息化時(shí)代的到來，社會(huì)生活方式發(fā)生較大改變，人們獲取信息的渠道以及傳播信息的手段也與以往大不相同，為人們交往交流提供了更多的便捷性，但是信息質(zhì)量良莠不齊。小學(xué)階段的學(xué)生年齡較小，還未形成完善的思維品質(zhì)與學(xué)習(xí)習(xí)慣，教師在開展教學(xué)工作時(shí)，應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)觀念，注重培養(yǎng)學(xué)生鑒別信息的能力，使其可以逐漸樹立正確的信息觀念，獲得身心的健康發(fā)展。對(duì)此，教師需要融入STEM教育理念，設(shè)置明確的學(xué)科目標(biāo)，引導(dǎo)學(xué)生朝著正確的方向進(jìn)行學(xué)習(xí)與探索，使其可以從多個(gè)角度獲取健康信息，從而獲得良好的學(xué)習(xí)與生活參與體驗(yàn)。

以人教版小學(xué)信息科技“數(shù)據(jù)寶藏在身邊”為例，本節(jié)課程是“數(shù)據(jù)與編碼”模塊的起始內(nèi)容，注重培養(yǎng)學(xué)生的信息科技學(xué)習(xí)初體驗(yàn)，使其可以逐漸養(yǎng)成良好的信息素養(yǎng)。伴隨著信息爆炸時(shí)代的到來，學(xué)會(huì)辨別數(shù)據(jù)來源，獲得可靠信息是學(xué)生需要掌握的必備技能。為此，教師應(yīng)當(dāng)結(jié)合STEM教育理念，設(shè)置明確的教學(xué)目標(biāo)：引導(dǎo)學(xué)生觀察身邊典型信息科技應(yīng)用實(shí)例，進(jìn)一步理解數(shù)據(jù)編碼是保持信息社會(huì)自治與秩序的科學(xué)基礎(chǔ)。在教學(xué)過程中，教師可以借助思維導(dǎo)圖（如圖1所示）表示數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，進(jìn)而強(qiáng)化學(xué)生的數(shù)學(xué)、工程思維，使其對(duì)知識(shí)形成深刻地認(rèn)知與了解。

圖1 數(shù)據(jù)內(nèi)容結(jié)構(gòu)圖

基于直觀結(jié)構(gòu)圖的指導(dǎo)，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)許多學(xué)科知識(shí)可以用作工具、鑰匙，解決具體問題，以此實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化自身綜合能力與邏輯思維的教學(xué)目標(biāo)。為此，教師應(yīng)當(dāng)將STEM教育理念充分融入小學(xué)信息科技教學(xué)實(shí)踐，設(shè)置明確的教學(xué)目標(biāo)，帶領(lǐng)學(xué)生積極探索實(shí)踐活動(dòng)，使其獲得知識(shí)應(yīng)用能力的提升，為后續(xù)教學(xué)工作的順利開展奠定基礎(chǔ)。

（二）組織情境教學(xué)，構(gòu)建STEM教育理念融合氛圍

與傳統(tǒng)教學(xué)模式不同，基于STEM教育理念引導(dǎo)下所開展的教學(xué)內(nèi)容具有情境性、真實(shí)性特征。在具體教學(xué)過程中，教師可以將多種情境教學(xué)法應(yīng)用實(shí)際教學(xué)工作中，營造良好的教學(xué)氛圍，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使其可以全身心投入學(xué)習(xí)，從而促進(jìn)創(chuàng)新思維與探究能力的形成與發(fā)展。在特定的情境中，學(xué)生的探索欲也會(huì)更加濃郁，有利于提升學(xué)生的參與體驗(yàn)，使其更加高質(zhì)高效地完成學(xué)習(xí)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)自身全面發(fā)展的教學(xué)目標(biāo)。

以人教版小學(xué)信息科技“二值的黑白圖像”為例，本課教學(xué)重點(diǎn)為：理解二值圖像的概念，掌握0和1編碼與黑白圖像之間的轉(zhuǎn)換方法，學(xué)會(huì)運(yùn)用二進(jìn)制編碼自主設(shè)計(jì)黑白圖像，并理解背后的邏輯原理。在具體教學(xué)過程中，首先，教師可以利用投影設(shè)備展示不同形式的黑白圖像，直觀展示二進(jìn)制編碼與圖像之間的關(guān)系，并播放相應(yīng)的動(dòng)畫內(nèi)容，使得學(xué)生可以掌握運(yùn)用最基礎(chǔ)的0和1來表示圖像，這為后續(xù)教學(xué)工作的順利開展做好了鋪墊。然后，分發(fā)圖像編輯軟件的建議教程或?yàn)槠涮峁┰诰€工具鏈接，講解基本的操作原理，輔助學(xué)生進(jìn)行自主探究與獨(dú)立思考。其次，引導(dǎo)學(xué)生以“二值的黑白圖像”為主題進(jìn)行自主創(chuàng)作，培養(yǎng)學(xué)生抽象邏輯思維與實(shí)踐操作能力，使其獲得信息素養(yǎng)的顯著提升。最后，教師應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行作品展示，使其獲得成就感，進(jìn)而愿意積極主動(dòng)參與信息科技學(xué)習(xí)探索，培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

（三）提倡主動(dòng)探究，優(yōu)化STEM教育理念融合實(shí)踐

在實(shí)際教學(xué)活動(dòng)中，只有落實(shí)STEM教育理念，才能發(fā)揮出自身的教學(xué)優(yōu)勢，促使學(xué)生主動(dòng)探究精神的形成與發(fā)展。為此，在具體教學(xué)過程中，教師應(yīng)當(dāng)結(jié)合理論知識(shí)設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)，提倡學(xué)生主動(dòng)探究，優(yōu)化STEM教育理念融合實(shí)踐，使得學(xué)生可以顯著提升知識(shí)應(yīng)用能力。為進(jìn)一步提高教學(xué)效果，教師應(yīng)當(dāng)充分了解學(xué)生的興趣偏好與實(shí)際情況，營造趣味教學(xué)氛圍，吸引學(xué)生的注意力，使其在實(shí)際應(yīng)用的過程中，能將知識(shí)理解得更加透徹，提升解決實(shí)際問題的能力。

以人教版小學(xué)信息科技“排序計(jì)算有方法”為例，主要介紹數(shù)據(jù)排序的概念和方法，學(xué)習(xí)本課知識(shí)內(nèi)容，可以幫助學(xué)生根據(jù)不同需求選擇合適的排序和計(jì)算方法，使其實(shí)踐操作能力與邏輯思維意識(shí)得以形成與發(fā)展。在具體實(shí)施過程中，教師應(yīng)當(dāng)減少教學(xué)干預(yù)，留給學(xué)生更多主動(dòng)探究與深度思考的空間，教師可以引導(dǎo)學(xué)生回顧生活中的數(shù)據(jù)，使其可以根據(jù)自己的生活經(jīng)驗(yàn)，更好地完成對(duì)數(shù)據(jù)的整理與分析，從而提升信息水平。例如，教師可以指導(dǎo)學(xué)生利用排序和計(jì)算的相關(guān)知識(shí)，對(duì)［5、7、6、8、3、9、2、1］這組數(shù)字進(jìn)行升序排列，并找到最大的數(shù)與最小的數(shù)。學(xué)生通過實(shí)踐操作最終得到結(jié)論，按照升序排列的結(jié)果是［1、2、3、5、6、7、8、9］按照降序排列的結(jié)果是［9、8、7、6、5、3、2、1］，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握與應(yīng)用的程度，使其邏輯思維與綜合能力得以顯著提升。在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生為了熟練掌握排序和計(jì)算的方法，需要不斷進(jìn)行練習(xí)，這有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)，使其獲得良好的學(xué)習(xí)參與體驗(yàn)。

（四）合理安排計(jì)劃，用好STEM教育理念融合方法

為了幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，小學(xué)信息科技教師在開展教學(xué)時(shí)，應(yīng)當(dāng)合理安排教學(xué)計(jì)劃，充分利用STEM教育理念進(jìn)行教學(xué)融合，使得學(xué)生可以更好地完成學(xué)習(xí)任務(wù)，獲得輕松愉快的參與感受。在具體實(shí)施過程中，教師需要設(shè)置周計(jì)劃或?qū)W期計(jì)劃，讓學(xué)生自由選擇不同時(shí)長的教學(xué)任務(wù)進(jìn)行自主探索，使其獲得綜合能力的提升。在學(xué)生進(jìn)行自主探究與深度思考的過程中，教師需要對(duì)其動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)表現(xiàn)進(jìn)行觀察，并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)與指導(dǎo)，使教學(xué)工作能順利開展。

以人教版小學(xué)信息科技“多彩的數(shù)字世界”為例，在課程開始前，教師可以引導(dǎo)數(shù)字在不同領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，如計(jì)算機(jī)中的二進(jìn)制編碼、數(shù)學(xué)教學(xué)中的計(jì)算、工程制圖中各種數(shù)據(jù)詳情等。接下來講解數(shù)字圖像的編碼方式，使得學(xué)生可以學(xué)會(huì)運(yùn)用RGB三原色的組成表示各種顏色，如黑色可以用RGB（0，0，0）表示，紅色可以用RGB（255，0，0）表示，紫色可以用RGB（128，0，128）表示。與此同時(shí)，教師可以合理安排教學(xué)計(jì)劃，在學(xué)生掌握理論知識(shí)后，組織學(xué)生積極參與個(gè)人實(shí)踐練習(xí)，親身體驗(yàn)數(shù)字編碼的應(yīng)用，使其創(chuàng)新思維與動(dòng)手能力得以提升。在具體實(shí)施過程中，學(xué)生需要運(yùn)用所學(xué)的數(shù)字編碼知識(shí)，嘗試運(yùn)用畫圖軟件或音頻編輯軟件進(jìn)行簡單圖像的繪制，并利用畫圖軟件改變圖像的顏色，進(jìn)而完成對(duì)知識(shí)的深入分析與有效應(yīng)用，從而達(dá)成自身信息素養(yǎng)顯著提升的教學(xué)目標(biāo)。

（五）創(chuàng)新項(xiàng)目任務(wù)，提升STEM教育理念融合成效

小學(xué)階段的學(xué)生年齡較小，還未形成完善的認(rèn)知能力與思維意識(shí)，對(duì)信息科技學(xué)科中的抽象概念無法進(jìn)行深刻理解。為此，教師可以基于STEM教育理念的融合，創(chuàng)新項(xiàng)目教學(xué)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用信息科技手段，積極探索具體的教學(xué)任務(wù)，強(qiáng)化自身的知識(shí)應(yīng)用能力。在布置完任務(wù)后，教師應(yīng)當(dāng)繼續(xù)跟進(jìn)學(xué)生的參與情況，及時(shí)了解學(xué)生在探索任務(wù)中的狀態(tài)，集中學(xué)生注意力，提高整體教學(xué)成效。

以人教版小學(xué)信息科技“應(yīng)對(duì)智能新挑戰(zhàn)”為例，為進(jìn)一步凸顯學(xué)生的課堂主體地位，使其能增強(qiáng)自主學(xué)習(xí)意識(shí)與提高創(chuàng)新創(chuàng)造能力，教師可以布置項(xiàng)目任務(wù)，讓學(xué)生自主搜集當(dāng)今時(shí)代人工智能應(yīng)用于各個(gè)方面的相關(guān)資料，并思考：“人工智能對(duì)未來生活會(huì)產(chǎn)生哪些影響？”“應(yīng)當(dāng)如何應(yīng)對(duì)人工智能新挑戰(zhàn)？”在確定項(xiàng)目任務(wù)主題后，學(xué)生應(yīng)當(dāng)積極參與材料搜集、數(shù)據(jù)分析與實(shí)踐互動(dòng)，從多個(gè)角度思考人工智能對(duì)于生產(chǎn)生活的影響，進(jìn)一步開拓學(xué)生的創(chuàng)新思維，使其可以更好地完成學(xué)習(xí)任務(wù)，提升STEM教育理念融合成效，實(shí)現(xiàn)素質(zhì)教育的有效落實(shí)。教學(xué)任務(wù)重，教師引導(dǎo)學(xué)生通過自主探究與合作交流的方式可以更加深入地了解人工智能，并利用信息技術(shù)進(jìn)行編程設(shè)計(jì)。學(xué)生全程參與項(xiàng)目探索任務(wù)中，不僅可以強(qiáng)化自身的實(shí)踐能力，還可以培養(yǎng)良好的科學(xué)精神與信息素養(yǎng)，對(duì)其身心全面發(fā)展具有重要的教育意義。

（六）落實(shí)教學(xué)評(píng)價(jià)，運(yùn)用STEM教育理念鞏固成果

評(píng)價(jià)在小學(xué)信息科技教學(xué)過程中發(fā)揮著重要的作用，不僅可以幫助學(xué)生清晰地認(rèn)識(shí)自己的問題，并加以改正，還為教師開展針對(duì)性教學(xué)方案提供了理論依據(jù)，從而提高整體教學(xué)效果。基于STEM教育理念，小學(xué)信息科技教師在開展教學(xué)評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)當(dāng)從多個(gè)角度對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維與實(shí)踐能力，使其可以逐漸形成科學(xué)意識(shí)，鞏固學(xué)習(xí)成果，實(shí)現(xiàn)自身多元發(fā)展的教育目標(biāo)。

以人教版小學(xué)信息科技“保護(hù)數(shù)據(jù)小妙招”為例，在本節(jié)課程的探索學(xué)習(xí)中，學(xué)生可以掌握設(shè)置密碼、使用加密工具等保護(hù)數(shù)據(jù)的方法，有利于幫助學(xué)生初步建立信息安全意識(shí)，使其可以在參與網(wǎng)絡(luò)生活時(shí)，獲得良好的體驗(yàn)。基于此，教師應(yīng)當(dāng)將教學(xué)評(píng)價(jià)應(yīng)用于實(shí)際教學(xué)過程，引導(dǎo)學(xué)生的思緒，使其可以對(duì)自身的學(xué)習(xí)情況形成深刻地認(rèn)知與了解，培養(yǎng)其信息安全意識(shí)與社會(huì)責(zé)任意識(shí)。在具體實(shí)施過程中，教師應(yīng)當(dāng)基于STEM教育理念制定不同角度的教學(xué)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，利用評(píng)價(jià)量表（如表1所示）對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程以及學(xué)習(xí)成果展開評(píng)價(jià)。

四、結(jié)語

綜上所述，STEM教育理念強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科的綜合性學(xué)習(xí)，有利于拓寬學(xué)生文化視野，使其獲得創(chuàng)新思維與知識(shí)應(yīng)用能力的提升。隨著新課改教學(xué)進(jìn)程的不斷發(fā)展，小學(xué)信息科技教師應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，優(yōu)化調(diào)整教學(xué)結(jié)構(gòu)，采用創(chuàng)新教學(xué)手段，引導(dǎo)學(xué)生積極參與實(shí)踐探索學(xué)習(xí)，使其可以逐漸養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，發(fā)展綜合核心素養(yǎng)。與此同時(shí)，教師應(yīng)當(dāng)積極探索高質(zhì)高效教學(xué)模式，不斷優(yōu)化教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)內(nèi)容，推動(dòng)信息科技教育的革新，提升整體教學(xué)水平。