基于STEAM理念的初中信息技術課程教學設計流程構建

陳久東　王玉龍

摘 要：文章闡述了STEAM教育的概念、內(nèi)涵及核心理念，分析了初中信息技術課程標準中的教學理念與要求，進而對基于STEAM理念的課堂教學與傳統(tǒng)課堂教學進行了比較分析。在此基礎上，以建構主義和情境教學理論為指導，構建了基于STEAM理念的初中信息技術課程教學設計流程，該流程貫穿課前、課中、課后全教學鏈，以期能為一線教師開展跨學科融合的信息技術課程教學提供參考與借鑒。

關鍵詞：STEAM教育;初中信息技術課程;創(chuàng)新教育;教學流程

中圖分類號：G623.58? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：1673-8454（2019）14-0043-04

一、STEAM教育內(nèi)涵與核心理念分析

1.STEAM教育的概念與內(nèi)涵

美國弗吉尼亞理工大學的學者Yakman在研究綜合教育時首次提出 STEAM 教育概念。STEAM由Science （科學）、Technology （技術）、Engineering（工程）、Arts（藝術）和Maths（數(shù)學）五個單詞的首字母縮寫組成。STEAM和傳統(tǒng)的教育方式有所區(qū)別，它是一種重視現(xiàn)實生活實踐、注重解決真實問題、跨學科知識融合的教育理念[1]，注重培養(yǎng)學習者的實踐能力與問題解決能力。在實踐中，將STEAM教育理念融于信息技術課程，構建基于 STEAM理念的信息技術課程，是信息技術課程改革和STEAM教育落實的共同要求。

2.STEAM教育核心理念分析——以App Inventor課程內(nèi)容為例

（1）跨學科性

跨學科性是STEAM教育最重要的特征。STEAM包括科學、技術、工程、藝術和數(shù)學五大學科，并將這不同領域的知識融合在一起，學習者通過綜合利用各學科之間的相互聯(lián)系來解決現(xiàn)實生活中的問題，從而實現(xiàn)跨學科、從多學科知識綜合運用的角度來提高學習者分析問題和解決問題的能力。例如，在學習App Inventor中兩個重要的組成部分——設計視圖及編程視圖時，會涉及到科學（計算機科學：屬性、事件、方法，物理：手機震動原理）、技術（多媒體技術：素材獲取、處理，傳感器技術：加速度傳感器，軟件技術：編程）、工程（體驗軟件開發(fā)這一系統(tǒng)工程：利用思維規(guī)劃方案、設計流程圖等）、數(shù)學（毫秒數(shù)）等學科內(nèi)容。

（2）藝術性

在STEM教育基礎上，STEAM教育加入了人文和藝術的元素，強調(diào)藝術在STEAM教育發(fā)展中的重要性。STEAM課程中，在理工科知識體系中融入了相關學科的歷史、人文等信息，教會學習者在學習過程中從藝術的角度去理解知識。如App Inventor課程內(nèi)容中涉及到的色彩搭配技巧、排版規(guī)律、素材搭配設計和音效的選擇，還會涉及到與同伴、教師溝通的藝術等。

（3）情境性

情境在 STEAM 教育中起著舉足輕重的作用，STEAM 教育強調(diào)知識是通過學習者在具體情境中獲得的，情境不同，學習者的學習效果也不同。好的情境，不僅能夠引領學習者順利地完成學習任務，并能幫助學習者將理論知識與生活實踐相聯(lián)系，在解決問題的同時，不但獲得了知識，又收獲了將知識遷移運用的能力。如學習App Inventor中的畫布組件、傳感器組件和計時器組件，在進行教學設計時，可引導學習者開發(fā)一個搖一搖便會語音報時的安卓 App即時鐘，時間與鬧鐘與我們的生活息息相關，學習者會有相關的知識經(jīng)驗，理解起來會更容易。

（4）設計性

在STEAM教育實施的過程中，教學探究環(huán)節(jié)通常包括設計與制作環(huán)節(jié)。如在學習App Inventor課程內(nèi)容設計安卓 App——時鐘時，在設計作品的過程中可以使學習者獲得信心，進而激發(fā)其學習動機和熱情;在制作過程中可以使學習者將所學的知識進行應用與內(nèi)化，最后通過作品的形式將獲得的知識與能力外顯。在整個過程中，學習者學習了知識，鍛煉了能力，提高了STEAM 跨學科運用知識的能力，并增強了動手操作能力。

（5）協(xié)作性

STEAM教育注重學習者的團隊協(xié)作意識與能力的培養(yǎng)。在基于問題解決的協(xié)作探究中，STEAM 教育的協(xié)作性體現(xiàn)在兩個方面：一是讓學習者以小組為單位，協(xié)作探究、激發(fā)靈感，共同搜集資料并進行分析，把小組任務完成。二是在協(xié)作過程中，學習者需要進行商討以便參與到實際環(huán)境中去，并在環(huán)境中找到自己的位置，認同角色，了解自己的狀態(tài)。

二、基于STEAM理念的初中信息技術課程教學流程構建基礎研究

1.初中信息技術課程標準教學理念解讀

（1）注重對實踐過程的體驗。要理論與實踐相結合，讓學習者在“做中學”，鼓勵學習者用技術表達自己的創(chuàng)意想法。

（2）強調(diào)多學科之間的聯(lián)系。分科教學容易讓學習者腦海里不同的學科知識脫節(jié)。跨學科教學有利于學習者對整體知識的理解，開闊學習者視野。

（3）強調(diào)課堂教學與實際生活相聯(lián)系。強調(diào)課堂教學與學習者生活和學習實際相結合，讓學習者知道所學知識為生活所用。

（4）發(fā)展學習者個性和能力。關注學習者的差異性，把握學習者特征，做到因材施教。注重培養(yǎng)信息能力、發(fā)現(xiàn)與分析并解決問題的能力。

（5）注重交流與合作。學習者初始能力為學習者生活和學習實際，鼓勵學習者運用技術表達所思所想，在交流中智慧碰撞，反思收獲。

可見，STEAM 教育的核心理念和價值取向與初中信息課程標準的導向與要求高度一致。將 STEAM 教育理念引入中學信息技術課程教學設計中，可以拓展、延伸學習者的創(chuàng)新性思維，有意識地引導學習者用多思維、多角度的方法去觀察、思考、協(xié)作、探究，有效促進學科核心素養(yǎng)的達成，培養(yǎng)學習者創(chuàng)新實踐能力。

2.基于STEAM理念的信息技術課堂教學與傳統(tǒng)課堂教學的比較分析

相較于傳統(tǒng)課堂教學，基于STEAM理念開展信息技術課程教學設計與實施，其教學理念、教學方式、教學評價等方面均會發(fā)生實質(zhì)性變化，其簡要比較如表1所示。

3.教學理論

（1）建構主義學習理論

建構主義知識觀認為，知識對世界的法則并不能絕對準確地概括，也不能對任何活動或問題解決提供都適用的方法。建構主義學習觀認為世界是客觀存在的，但是對于世界的理解和賦予的意義是每個人自己決定的;教師不是知識的提供者和灌輸者，而是意義建構的協(xié)助者和促進者。建構主義理論對基于STEAM的信息技術教學有很多啟示，在初中信息技術教學過程中強調(diào)學習者是學習的主體，教師起主導作用，學習者通過自主探究或者小組合作的學習方式，在解決問題的過程中學習知識、內(nèi)化知識，提高能力。

（2）情境認知與學習理論

情境認知與學習理論是促進知識向真實生活情境轉(zhuǎn)化并提供有意義學習的一種重要學習理論，主張理論知識的學習應該與生活情境相結合，以便使學習者的學習更加情境化、生活化。而STEAM 教育是具有人文氣息的理工科教育，是多學科的整體學習，是基于現(xiàn)實生活的實踐性學習。情境認知與學習理論和STEAM教育理念不謀而合。

三、基于STEAM理念的初中信息技術課程教學流程構建

本研究以建構主義與情境教學理論為指導，緊扣初中信息技術課程標準的導向與要求，將STEAM教育核心理念融入初中信息技術課程教學設計與實施，構建了貫穿課前、課中、課后全流程的初中信息技術課程教學設計流程。如圖2 所示。

1.課前階段

（1）學情診斷

為了判斷學習者是否具備實現(xiàn)當前教學目標所要求的條件，教師線上發(fā)布前測練習題，以便了解學習者的知識基礎和準備情況，有利于教師設計出可以滿足不同起點水平和不同學習風格的學習者所需的教學方案，有助于教師精準分析學情，確定教學起點與教學方案。

（2）STEAM內(nèi)容分析

由于 STEAM 教學涉及多門學科知識，因此，要求教師以聯(lián)系現(xiàn)實生活的綜合性主題來整合學科教學內(nèi)容。如在“3D建模與打印口哨”案例中，涉及信息技術、科學、美術、數(shù)學、語文等多個學科知識，教師通過實施項目進行驅(qū)動教學，讓學生去動手、去實踐，最終促進了多學科內(nèi)容融合與創(chuàng)新[2]。

（3）跨學科目標設計

以信息技術核心素養(yǎng)為根本導向，并有效融入多學科學習目標。在創(chuàng)新意識上，發(fā)現(xiàn)實際生活中的需要，萌生解決問題的新思路。在創(chuàng)新思維上，能夠從科學、技術、藝術、工程、數(shù)學等多個學科角度思考問題，并綜合運用其知識解決問題，鍛煉發(fā)散思維。在創(chuàng)新技能上，綜合運用各類創(chuàng)新思維實現(xiàn)創(chuàng)新性的想法，形成作品，鍛煉創(chuàng)新技能。

（4）任務、活動設計

通過精心設計，教師將真實的生活問題轉(zhuǎn)化為學習項目，并將教學目標、教學內(nèi)容合理融入探究任務與學習活動之中，通過任務與活動承載學習內(nèi)容，學生在完成任務與活動的過程中自然達成學習目標。

（5）學習資源設計

學習資源主要包括教學微課、教學PPT和其他助學資源三個方面。教師需收集整理課前資料上傳到線上教學平臺，包括基礎知識講解的課程、與本節(jié)課相關的案例小視頻等。其他資源包括指導性材料，更多地側(cè)重于其他學科的相關資源。

最終，教師將學習目標、學習內(nèi)容、學習任務與活動、學習資源、學習建議等整合成一份詳實的導學案，在課前發(fā)布到在線課程平臺，學習者可根據(jù)個人的閱讀習慣以及學習需求，在網(wǎng)上進行選擇性查閱。

2.課中階段

（1）課前學習效果檢驗

為了使學習者在課上更能發(fā)揮其主觀能動性，教師要檢驗學習者的課前學習效果，要檢驗學習者的基礎性學習完成程度，要檢驗其在線上平臺發(fā)言是否積極以及與其他學習者互動是否較多，教師通過平臺得到的數(shù)據(jù)對學習者進行評判，對于項目解決方案的初步設計，教師要考慮到學習者的檢驗完成情況。

（2）情境導入

教師從學習者的生活經(jīng)驗和知識背景出發(fā)，依據(jù)學習者的學習情況、生活環(huán)境、心理狀態(tài)，利用實際項目創(chuàng)設情境，以引發(fā)學習者的學習興趣。情境可以從不同層面呈現(xiàn)同一個問題，培養(yǎng)學習者多思維、多角度地思考問題，引導學習小組積極參與到項目的計劃、設計、改進和解決問題的過程中，以期提升學習者的批判性思維能力、分析能力和創(chuàng)造能力。

（3）設置問題

教師設置問題，學習者基于不同層面的情境以頭腦風暴的方式分析問題，激發(fā)學習者的創(chuàng)新意識，并通過教師指導和同伴協(xié)商引導學習者明確問題，使學習者綜合運用多種思維及多門學科知識從不同角度來分析問題，將抽象問題具體化。但各小組在討論以及實踐過程中，對教師的指導需求通常會在同一時間段爆發(fā)，為保障各小組問題得到及時解決，建議每三個組配備一名指導人員。

（4）協(xié)作學習

在STEAM教育中，基于項目的學習往往具有挑戰(zhàn)性，所以STEAM教育理念提倡小組合作探究學習。在小組探究過程中，學習者各抒己見，教師指引學習者利用辯證思維梳理歸納同伴之間的各種發(fā)散性觀點，綜合運用知識技能解決問題，形成解決方案。學習者依據(jù)方案綜合運用所學知識解決問題，并由組長分配任務。

（5）綜合創(chuàng)作

各小組形成設計方案后，將所設計的方案轉(zhuǎn)化成實物，組長依據(jù)各個組員的特點進行分工，教師引導學習者依據(jù)方案選擇相應的輔助學習資源。在小組制作作品的過程中、在實踐過程中會出現(xiàn)一系列生成性問題，小組成員需要針對產(chǎn)生的問題再次展開討論—再梳理—再修改—再實踐，在必要的時候，教師可給予學習者提示與指導，幫助每個小組不斷完善自己的創(chuàng)意作品。

（6）教學評價

基于STEAM理念的信息技術課程教學評價，它倡導基于學習行為、學習過程、學習成果與業(yè)績的多維評價，關注學習者的學習過程、學習成果和學生能力發(fā)展，廣泛采用教師評價、組間互評、組內(nèi)互評等自評、他評相結合的多元主體評價方式。

其中，對于作品的評價可從用戶感官體驗、交互體驗、實用性、技術復雜度、創(chuàng)新性等多個角度進行評價，制定評價量規(guī)，使學習者從多個角度充分了解自己小組作品的優(yōu)缺點。對于學習過程的評價，可從學習者在線學習情況的數(shù)據(jù)統(tǒng)計及課堂教學中的參與情況、自主學習、協(xié)作能力、多學科知識運用、創(chuàng)新情況等方面觀察學習者在創(chuàng)作過程中的表現(xiàn)，進行綜合評價。

3.課后階段

（1）鞏固拓展

學習者通過自主練習對知識進行不斷鞏固提升，在作品展示、過程性評價以及總結性評價環(huán)節(jié)中，針對教師和同學們提出的意見進行不斷完善，真正做到將所學知識運用到現(xiàn)實生活中去。

（2）反思提升

教師對課前階段和課中階段的教學活動進行反思總結，發(fā)現(xiàn)其不足之處，并且在教學設計、組織教學及軟件使用等方面對自身進行反思，不斷提高自身的教學水平。

（3）課程迭代

教師對教與學過程中產(chǎn)生的新作品、新成果、新觀點、新問題等生成性資源進行梳理、提煉和再加工，形成新的高質(zhì)量的學習資源，對課程進行完善、擴展與更新，實現(xiàn)課程資源的師生共建、動態(tài)生成。

四、結束語

從信息技術的學科特點來看，信息技術課是中小學為數(shù)不多的技術類課程，課程本身就具有很強的綜合性和實踐性。作為一門技術類課程，它可以作為各個學科學習的技術支撐，也可以與各學科的教學內(nèi)容相結合，這與STEAM教育理念基于實踐的跨學科學習的主張是一致的，也使STEAM 教育理念在信息技術課程中可以得到有效落實。本研究構建了基于STEAM 教育理念的初中信息技術課程教學設計流程框架，在未來的研究和實踐中，還要對此進行長期的實踐驗證，這也是本研究下一步努力的方向。

參考文獻：

[1]趙慧臣，陸曉婷.開展STEAM教育，提高學生創(chuàng)新能力——訪美國STEAM教育知名學者格雷特·亞克門教授[J].開放教育研究，2016，22（5）：4-10.

[2]Zhou D，F(xiàn)an Y，Ying Y U，et al.Research on Reconstruction of Primary School Curriculum System Based on STEAM Educational Concept[J]. e-Education Research，2017.

[3]宋怡，馬宏佳，姚金鑫 .美國“項目引路”計劃的價值動因、課程樣態(tài)與行動路徑——以威斯康辛州為例 [J].遠程教育雜志，2017，35（6）：31-40.

[4]傅騫，王辭曉.當創(chuàng)客遇上STEAM教育[J].現(xiàn)代教育技術，2014，24（10）：37-42.

（編輯：魯利瑞）