例談信息技術(shù)課堂中實(shí)現(xiàn)STEM教學(xué)設(shè)計(jì)的策略

朱仲平

STEM教育思想的核心由綜合性、整合性和探究性三部分組成。在信息技術(shù)課堂上，信息技術(shù)本身具有的工程性和操作性則為實(shí)施STEM教育提供了很好的條件和平臺(tái)，可以很好地實(shí)現(xiàn)STEM教育的基本要求，實(shí)現(xiàn)STEM教育思想的核心要素。

下面，我就以Flash動(dòng)畫(huà)制作中的“遮罩層的應(yīng)用”為例，從五個(gè)方面來(lái)闡述實(shí)現(xiàn)STEM教學(xué)設(shè)計(jì)的策略。

學(xué)習(xí)任務(wù)分析

學(xué)習(xí)任務(wù)分析是STEM教學(xué)設(shè)計(jì)的核心。STEM是基于項(xiàng)目的教學(xué)模式，因此，教師必須根據(jù)教學(xué)任務(wù)進(jìn)行教學(xué)分析，在教學(xué)分析的基礎(chǔ)上，形成需要解決的問(wèn)題或需要完成的項(xiàng)目。STEM的學(xué)習(xí)任務(wù)分析主要是教師對(duì)教學(xué)目標(biāo)、需要的學(xué)科知識(shí)以及學(xué)情的分析。其中，教師要更多地注意對(duì)學(xué)情的分析，突出學(xué)生的主體性，還需要設(shè)置情境代入，在特定的情境中呈現(xiàn)學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)習(xí)任務(wù)和真實(shí)的情境相融合，加深學(xué)生的情感體驗(yàn)。

例如，在Flash動(dòng)畫(huà)制作中，遮罩層的應(yīng)用是一項(xiàng)重要的動(dòng)畫(huà)制作方法，教學(xué)目標(biāo)是理解遮罩動(dòng)畫(huà)的原理，掌握遮罩動(dòng)畫(huà)的運(yùn)用。根據(jù)學(xué)生的學(xué)情，大部分學(xué)生都已掌握了動(dòng)畫(huà)補(bǔ)間和形狀補(bǔ)間動(dòng)畫(huà)，并對(duì)幀和圖層的概念有了較好的理解。在此基礎(chǔ)上，我將教學(xué)任務(wù)情境化，結(jié)合神舟十一號(hào)飛船發(fā)射成功的重大事件，設(shè)計(jì)了宇航員景海鵬、陳冬在天宮二號(hào)看到地球自轉(zhuǎn)這一情境，要求學(xué)生制作出地球自轉(zhuǎn)的動(dòng)畫(huà)。在這一情境下，我綜合運(yùn)用到了地理、信息技術(shù)、空間幾何、繪圖等學(xué)科知識(shí)，實(shí)現(xiàn)了STEM教學(xué)項(xiàng)目設(shè)計(jì)。

思維設(shè)計(jì)分析

在完成項(xiàng)目設(shè)計(jì)之后，就要圍繞項(xiàng)目進(jìn)行思維設(shè)計(jì)，其中包括工具資源設(shè)計(jì)和支架設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。

項(xiàng)目的實(shí)施或問(wèn)題的解決要求學(xué)習(xí)者運(yùn)用多種工具和資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和思考，進(jìn)而對(duì)原有的知識(shí)進(jìn)行重新構(gòu)建。因此，在教學(xué)中，教師要設(shè)計(jì)豐富的學(xué)習(xí)資源和工具，包括學(xué)習(xí)的資源、信息搜索的工具、協(xié)作的工具以及管理評(píng)價(jià)的工具等，以供學(xué)生使用。

具體到“地球的自轉(zhuǎn)”動(dòng)畫(huà)制作項(xiàng)目中，我提供了Flash軟件、Google地球以及網(wǎng)絡(luò)搜索工具等，動(dòng)畫(huà)制作中的幀、圖層和動(dòng)畫(huà)補(bǔ)間、形狀補(bǔ)間動(dòng)畫(huà)等前置知識(shí)也是工具的組成部分。此外，還設(shè)計(jì)了運(yùn)用“極域”電子教室進(jìn)行分組協(xié)作的機(jī)制等。這些工具都為實(shí)現(xiàn)探索性教學(xué)提供了保障。

作為教師，我們?cè)赟TEM教學(xué)中要充當(dāng)積極的指導(dǎo)者，成為建構(gòu)的幫助者、促進(jìn)者，要針對(duì)學(xué)生問(wèn)題解決過(guò)程中遇到的困難，提供支撐、聯(lián)結(jié)和承載等作用的支架，為探究活動(dòng)的順利進(jìn)行提供幫助和指導(dǎo)。因此，在進(jìn)行STEM教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，要進(jìn)行學(xué)習(xí)支架的設(shè)計(jì)。一般來(lái)講，學(xué)習(xí)支架分為情境型、問(wèn)題型、實(shí)驗(yàn)型、信息型、知識(shí)型、程序型、范例型、訓(xùn)練型等，教師要根據(jù)不同的項(xiàng)目和學(xué)生選擇運(yùn)用。

例如，在“地球的自轉(zhuǎn)”動(dòng)畫(huà)制作項(xiàng)目中，我為學(xué)生提供了兩個(gè)學(xué)習(xí)支架：范例型支架和問(wèn)題型支架。首先，我為學(xué)生提供了“探照燈”動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)及說(shuō)明，這個(gè)范例可以讓學(xué)生了解遮罩層的作用和使用方法，解決技術(shù)上的問(wèn)題。其次，針對(duì)“地球的自轉(zhuǎn)”動(dòng)畫(huà)這個(gè)具體的問(wèn)題，我又提出了在Flash中如何實(shí)現(xiàn)平面移動(dòng)向球面移動(dòng)轉(zhuǎn)變這個(gè)問(wèn)題，為學(xué)生在探究過(guò)程中設(shè)置了梯度，對(duì)項(xiàng)目的完成起到了引導(dǎo)的作用。

學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)

STEM教學(xué)需要學(xué)生通過(guò)一系列的活動(dòng)來(lái)獲取知識(shí)和技能，因此，教師要根據(jù)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)情境和學(xué)情來(lái)合理設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動(dòng)。學(xué)習(xí)活動(dòng)是學(xué)生自主獲得知識(shí)的手段和方法，是關(guān)系到STEM教學(xué)能否取得良好效果的重要環(huán)節(jié)，也是最能體現(xiàn)教師的價(jià)值和作用之所在。學(xué)習(xí)活動(dòng)通常需要對(duì)小組分工設(shè)計(jì)、探究事件設(shè)計(jì)、協(xié)作方式設(shè)計(jì)、工作計(jì)劃制訂等進(jìn)行設(shè)計(jì)和規(guī)劃。

例如，我在進(jìn)行“地球的自轉(zhuǎn)”項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，采取了小組學(xué)習(xí)的方式，每個(gè)小組的1號(hào)為組長(zhǎng)，負(fù)責(zé)召集討論，2號(hào)負(fù)責(zé)記錄，形成方案，3號(hào)負(fù)責(zé)方案實(shí)施，4號(hào)負(fù)責(zé)形成成果并匯報(bào)。這樣每位學(xué)生都能夠明確職責(zé)，在活動(dòng)進(jìn)行時(shí)各司其職又協(xié)同配合。同時(shí)，我還對(duì)探究事件進(jìn)行了設(shè)計(jì)，把整個(gè)項(xiàng)目分解成“地球是如何自轉(zhuǎn)的？”“如何在Flash中插入圖片？”“遮罩層有什么作用？遮罩層和被遮罩層是什么關(guān)系？”等幾個(gè)問(wèn)題，這些問(wèn)題為項(xiàng)目的制作設(shè)置了合理的臺(tái)階和梯度，讓學(xué)生通過(guò)自己的努力和實(shí)踐，跳一跳就能夠得著，同時(shí)也對(duì)學(xué)習(xí)活動(dòng)做了很好的導(dǎo)引。

學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)

在STEM教學(xué)中，雖然強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和探究，但是教師也要及時(shí)了解學(xué)習(xí)活動(dòng)的進(jìn)展情況，對(duì)活動(dòng)中產(chǎn)生的問(wèn)題及時(shí)做出評(píng)價(jià)和指導(dǎo)，有時(shí)候還要對(duì)教學(xué)實(shí)施方案進(jìn)行修改和完善。因此，在整個(gè)學(xué)習(xí)活動(dòng)過(guò)程中要不斷進(jìn)行形成性評(píng)價(jià)。形成性評(píng)價(jià)可以是教師做出的，也可以結(jié)合小組學(xué)習(xí)的模式，由小組之間相互進(jìn)行評(píng)價(jià)和小組內(nèi)成員之間相互進(jìn)行評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)要改變注重結(jié)果的評(píng)價(jià)方式，強(qiáng)調(diào)過(guò)程性評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)要以學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中能否取得收獲、能力是否得到提升為標(biāo)準(zhǔn)。

例如，在實(shí)施“地球的自轉(zhuǎn)”動(dòng)畫(huà)制作項(xiàng)目時(shí)，我事先對(duì)評(píng)價(jià)模式和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，制作了評(píng)價(jià)量化表。具體來(lái)說(shuō)，我要求每個(gè)小組從以下幾個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)和反饋：項(xiàng)目完成情況如何？項(xiàng)目進(jìn)行過(guò)程中有哪些問(wèn)題？如何解決的以及解決的效果如何？是否有更好的方法？通過(guò)在學(xué)習(xí)活動(dòng)過(guò)程中不斷地進(jìn)行評(píng)價(jià)和反饋，修正學(xué)習(xí)活動(dòng)方案，對(duì)學(xué)習(xí)活動(dòng)的完成情況進(jìn)行評(píng)估。

教學(xué)總結(jié)設(shè)計(jì)

在STEM教學(xué)中，當(dāng)項(xiàng)目結(jié)束后，教師要及時(shí)對(duì)學(xué)習(xí)活動(dòng)進(jìn)行總結(jié)。通過(guò)教學(xué)總結(jié)，可以促進(jìn)學(xué)生把探究過(guò)程中獲得的零散知識(shí)系統(tǒng)化，可以將具體問(wèn)題概括上升到理論層面，讓學(xué)生形成結(jié)構(gòu)完整的知識(shí)體系。在進(jìn)行教學(xué)總結(jié)設(shè)計(jì)時(shí)，可以由教師來(lái)進(jìn)行總結(jié)，也可以由學(xué)生或小組進(jìn)行總結(jié)。

例如，在完成“地球的自轉(zhuǎn)”動(dòng)畫(huà)制作后，我為這個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)了如下教學(xué)總結(jié)：首先，由各小組進(jìn)行總結(jié)匯報(bào)，通過(guò)各小組的匯報(bào)，了解其他小組的做法，以取長(zhǎng)補(bǔ)短，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)效益的最大化。其次，由教師對(duì)整個(gè)學(xué)習(xí)活動(dòng)進(jìn)行總結(jié)，對(duì)活動(dòng)中探究的情況和應(yīng)掌握的知識(shí)進(jìn)行整理。同時(shí)，我在總結(jié)時(shí)還布置了遮罩層的更多應(yīng)用，用強(qiáng)化練習(xí)的方法讓學(xué)生能夠舉一反三，在練習(xí)中提高對(duì)知識(shí)和技能的理解和掌握，最終達(dá)到符合教學(xué)目標(biāo)要求的知識(shí)體系建構(gòu)。

STEM教學(xué)設(shè)計(jì)充分體現(xiàn)了學(xué)科整合和綜合的特點(diǎn)，同時(shí)，通過(guò)項(xiàng)目化的學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)，給予學(xué)生充分自主的操作體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了STEM實(shí)踐性的特點(diǎn)。雖然STEM教育在我國(guó)還剛剛起步，我們也是在前人的基礎(chǔ)上探索前進(jìn)，所形成的方法和理論還有很大的缺陷和不足，但是隨著實(shí)踐的不斷積累和STEM理論的發(fā)展，相信STEM教育一定可以在我國(guó)的教育領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。