STEAM 教學(xué)模式在初中信息技術(shù)課堂中的應(yīng)用

臧美鳳

[摘? ?要]STEAM教學(xué)模式注重培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和動手能力，讓學(xué)生像工程師、科學(xué)家那樣思考。目前STEAM教學(xué)模式在初中信息技術(shù)課堂中的應(yīng)用還不是很廣泛。STEAM教學(xué)模式在初中信息技術(shù)課堂中的應(yīng)用通常如下：創(chuàng)設(shè)真實而有意義的情境—確定圍繞情境的核心任務(wù)—設(shè)計、實施和改進方案—成果交流展示。

[關(guān)鍵詞]STEAM;初中;信息技術(shù);創(chuàng)課;Scratch;趣味編程

[中圖分類號]? ? G633.67? ? ? ? [文獻標(biāo)識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2020）03-0016-03

一、STEAM教學(xué)模式的提出背景

我國“十三五”規(guī)劃中明確提出，要有效利用信息技術(shù)推進“眾創(chuàng)空間”建設(shè)，探索STEAM教育、創(chuàng)客教育等新教育模式，使學(xué)生具有較強的信息意識與創(chuàng)新意識?，F(xiàn)在的孩子，大概有三分之二會在將來從事目前尚未發(fā)明出來的工作，只有具有終身創(chuàng)造力的孩子，才能更好地面對不確定的未來。

二、STEAM教學(xué)模式在初中信息技術(shù)課堂應(yīng)用的理論支撐

STEAM是五個單詞的縮寫：Science（科學(xué)）、Technology（技術(shù)）、Engineering（工程）、Arts（藝術(shù)）、Maths（數(shù)學(xué)）。STEAM教學(xué)模式是由美國政府最先提出來的，旨在加強美國K12階段關(guān)于科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)以及數(shù)學(xué)的教育。最初的倡議只有四個字母STEM，是美國反思其基礎(chǔ)教育在理工科方面漸漸呈現(xiàn)弱勢而提出的。近期加入了Arts，也就是藝術(shù)，變得更加全面。

STEAM教學(xué)模式與傳統(tǒng)的學(xué)校教育有明顯的差別。傳統(tǒng)的教育模式是“學(xué)科化”的，即關(guān)注學(xué)科本身的核心素養(yǎng)，而STEAM教學(xué)模式弱化了各個學(xué)科的界線，更加關(guān)注的是“解決實際問題”“以問題為導(dǎo)向的教學(xué)”“問題的解決過程”，追求科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)等學(xué)科綜合，鼓勵和培養(yǎng)學(xué)習(xí)者在多方面全面發(fā)展，把培養(yǎng)單一型人才轉(zhuǎn)變?yōu)榕囵B(yǎng)綜合型人才，讓學(xué)生像工程師、科學(xué)家、設(shè)計師那樣去思考，從而培養(yǎng)完整的、全面發(fā)展的人才。

Scratch軟件是由麻省理工學(xué)院（MIT）開發(fā)設(shè)計的，它讓剛開始接觸“計算機邏輯”思維的少兒和青少年覺得數(shù)字世界很有意思，而程序設(shè)計是一個奇妙的“游戲”過程。據(jù)筆者進行的文獻調(diào)查，Scratch作為世界排名靠前的面向少兒和青少年的編程工具，在北美和西歐已經(jīng)非常普及;在亞洲地區(qū)，在我國的普及程度是比較高的，但是主要是小學(xué)階段在教學(xué)這個創(chuàng)意編程的軟件，到了初中階段，又開始教VB和C++。由于小學(xué)階段的教學(xué)深度不夠，大多數(shù)學(xué)生只能算是接觸過，會基本的使用方法，僅此而已。由于教學(xué)的持續(xù)性也不夠，學(xué)生還不能掌握稍微復(fù)雜的程序的編寫。

“學(xué)習(xí)是習(xí)慣的養(yǎng)成”，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力和認(rèn)識數(shù)字世界并掌握計算機邏輯思維的能力，是學(xué)生將來成功的基礎(chǔ)之一，而Scratch恰好提供了培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)習(xí)慣所需要的先進教育理念和工具。

STEAM教學(xué)模式實際上類似于PBL教學(xué)模式（Project Based Learning，基于項目的學(xué)習(xí)），是項目導(dǎo)向的學(xué)習(xí)，將無意義的機械式的學(xué)習(xí)模式，轉(zhuǎn)化為有意義的學(xué)習(xí)模式，使學(xué)生的學(xué)習(xí)動力更強，教學(xué)效果更好。

三、STEAM教學(xué)模式在初中信息技術(shù)課堂中應(yīng)用的實例

筆者將初中信息技術(shù)的編程課教學(xué)內(nèi)容由原來的VB和C++語法改變?yōu)镾cratch創(chuàng)意編程，教材為學(xué)校自主研發(fā)的校本教材：趣味游戲設(shè)計之小豬佩奇的奇幻旅行。因為每個少年在他成長的過程中，都會有一個夢想，如做個英雄，仗劍走天涯，或者是用自己的發(fā)明和創(chuàng)意來拯救整個世界……Scratch這個軟件，就可以給他們的夢想插上翅膀，給他們一個實現(xiàn)自己創(chuàng)意的平臺，讓他們在把一個個創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為代碼的過程中收獲快樂和自信。這種通過自己動手操作而獲得的自信的體驗將伴隨著他們的漫長人生之路，讓他們知道，只要肯動腦，肯動手，就能改變很多東西。

愛玩游戲是孩子的天性，如何引導(dǎo)學(xué)生在玩的過程中學(xué)到知識、提升能力，形成不畏艱難、勇于挑戰(zhàn)自我的優(yōu)良品性？筆者將課程設(shè)計為以學(xué)生喜歡的小豬佩奇為使者，以“小豬佩奇的奇幻旅行”為主線，將多個創(chuàng)意編程穿插其中，讓學(xué)生在解決問題的過程中，掌握編程思想，提升創(chuàng)造力。

整個課程其實包含一個趣味故事：小豬佩奇的爸爸被來自河外星系的大反派“暴君”給抓起來囚禁在蘇州的虎丘塔里，小豬佩奇要穿越世界的七大洲四大洋，尋找散落在世界各地的“幸運魔方”。集齊7個幸運魔方，才能救出豬爸爸。勇敢的小豬佩奇帶著使命，踏上了征程。她將經(jīng)歷怎樣的奇遇呢？第1站在北京故宮，在這里她要完成故宮探險。故宮里面已經(jīng)被黑暗勢力控制，機關(guān)重重，只有突破“暴君”設(shè)下的道道關(guān)卡，才能拿到第1個幸運魔方。第2站來到法國巴黎，在埃菲爾鐵塔這里，小豬佩奇要跟狡猾的地鼠作斗爭。打退了所有的地鼠，她就可以獲得在埃菲爾鐵塔頂端的第2個幸運魔方。第3站來到英國的牛津大學(xué)圖書館，在這里小豬佩奇要接受大反派的挑戰(zhàn)，回答由大反派提出的關(guān)于科學(xué)知識的問題，她只有兩次答錯的機會，需要具備一定的科學(xué)常識才能順利過關(guān)。挑戰(zhàn)成功后，就可以拿到藏在圖書館閣樓里的第3個幸運魔方。第4站來到意大利羅馬的大圓形競技場，在這里小豬佩奇要和植物們一起大戰(zhàn)僵尸，戰(zhàn)勝了僵尸后，才可以拿到藏在競技場某個地方的第4個幸運魔方。第5站來到非洲的撒哈拉沙漠，在這里小豬佩奇要獨自駕車穿越整個沙漠，路上會遇到很多的障礙和危險，順利穿越之后，會拿到第5個幸運魔方。第6站來到足球王國巴西，小豬佩奇要跟大反派“暴君”在巴西的馬拉卡納球場進行一場大比拼。小豬佩奇共有5次射門的機會，如果射進了3個球，就可以得到藏在球場某個角落的幸運魔方。第7站來到澳大利亞的悉尼歌劇院，這里有一個時空隧道，穿過時空隧道可以得到第7個幸運魔方，并且借助時空隧道可以直接到達蘇州虎丘。小豬佩奇集齊了7個幸運魔方，來到虎丘塔，就可以順利地救出豬爸爸，一家團聚。

一學(xué)期下來，學(xué)生對本課程表現(xiàn)出了前所未有的興趣，之前的編程用VB，對于初中學(xué)生來說，難度有點大，不容易理解，而且一節(jié)課很難有完整的作品完成，很難有形象直觀的互動作品呈現(xiàn)，學(xué)生的參與度很低，很多學(xué)生昏昏欲睡。Scratch的交互性特別強，學(xué)生可以不斷測試自己的作品，還可以在教師提供的教程的基礎(chǔ)上添加自己的創(chuàng)意，很大程度上增加了學(xué)生的自信心和自我效能感。學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情很高，學(xué)習(xí)積極性前所未有地高漲，學(xué)生更加愿意主動去探究知識。而傳統(tǒng)的編程課由于知識點本身給學(xué)生帶來了比較大的認(rèn)知負(fù)荷，學(xué)生很難有精力去主動探究，基本上就是模仿教師，沒有新意，也沒有創(chuàng)造力，完成的作品也不是學(xué)生感興趣的。

下面以第5站為例，詳細(xì)地介紹一下Scratch教學(xué)模式在初中信息技術(shù)課堂中的應(yīng)用。本例以“穿越沙漠的極速車神”為主題，讓學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，小組合作探究，完成“穿越沙漠的極速車神”程序的設(shè)計和開發(fā)。教師提供的腳手架包括：1.游戲說明（幫助學(xué)生更好地了解學(xué)習(xí)任務(wù)）。2.基本角色素材（學(xué)生后期可以根據(jù)自己程序的需要自行添加）。3.各個角色的代碼（以提前錄制好的微視頻呈現(xiàn)，有需要的學(xué)生自行觀看）。4.思考題（幫助學(xué)生積極思考，進一步提升自我）。

游戲說明：游戲中，玩家要幫助小豬佩奇控制賽車在賽道上飛奔，既要避免碰到賽道的邊緣，又要躲避賽道上出現(xiàn)的障礙。游戲中會隨機出現(xiàn)金幣，玩家要替小豬佩奇收集更多的金幣來換取幸運魔方。想要讓游戲更加的刺激、有吸引力，我們要給游戲限定一個時間，玩家必須在規(guī)定的時間內(nèi)完成游戲。

請學(xué)生分析他們會用到哪些角色，并且將角色導(dǎo)入程序編輯界面（見圖1、圖2）。

引導(dǎo)學(xué)生思考：游戲中需要設(shè)定和保存一些數(shù)據(jù)，所以我們需要通過“變量”來保存數(shù)據(jù)。該如何操作呢？

接下來為各個角色寫入腳本代碼。

“玩家”角色的腳本程序代碼如圖3—圖5。（篇幅有限，只提供部分角色的腳本代碼，另外還提供圖文教程和視頻教程的腳手架給學(xué)生，為學(xué)生的編程提供指導(dǎo)）

可以讓學(xué)生嘗試看如何修改賽道的顏色。

四、總結(jié)與反思

STEAM教學(xué)模式在初中信息技術(shù)課堂中的應(yīng)用通常如下：

首先，創(chuàng)設(shè)真實而有意義的情境，并且這個情境要能引發(fā)學(xué)生的興趣。本課程中，借用了網(wǎng)紅小豬佩奇這一個在初中生群體中非常受歡迎的角色，學(xué)生非常感興趣。真實的情境很難預(yù)設(shè)，具有生成性、不確定性和復(fù)雜性，能夠給學(xué)習(xí)者提供綜合運用多種學(xué)科知識的環(huán)境，這與STEAM 教學(xué)模式倡導(dǎo)的面向真實世界解決實際問題，像科學(xué)家、工程師那樣思考相一致。

其次，確定核心問題（任務(wù)）。在STEAM課堂中，核心問題是最關(guān)鍵的一個元素，它來源于真實的情境，主要作用是為學(xué)生提供探究的思路，為學(xué)生的思維提供支持。STEAM教學(xué)模式的宗旨就是培養(yǎng)學(xué)生解決真實問題的能力以及設(shè)計創(chuàng)造能力， 所以富有挑戰(zhàn)性的真實的核心問題的確定，起著十分重要的作用。

再次，設(shè)計、實施和改進方案?？茖W(xué)探究和工程設(shè)計的項目式學(xué)習(xí)，是STEAM 教學(xué)模式中的主要學(xué)習(xí)方式。大多數(shù)學(xué)者都認(rèn)為工程是STEAM教學(xué)模式的核心。但是，無論是對于科學(xué)探究而言， 還是對于工程設(shè)計的項目而言，方案的制訂都是一個必不可少的環(huán)節(jié)。這里的方案是指一個比較具體、詳細(xì)和可操作的計劃，很大程度上決定了最終的成果是否能夠解決真實世界的實際問題。另外，一個可操作、易推廣的方案的形成，需要經(jīng)歷一個設(shè)計、實施和改進的過程。

最后，成果交流展示。STEAM 教學(xué)模式強調(diào)的是面向真實世界的實際問題的解決，因而其課堂教學(xué)始終是圍繞真實世界的問題解決而展開的，最終作品是一個成果，該成果的交流和展示決定了本次任務(wù)的實用性。

[? 參? ?考? ?文? ?獻? ]

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（責(zé)任編輯 周侯辰）