基于STEAM理念的 初中信息技術(shù)項(xiàng)目課程設(shè)計(jì)

張麗娜

在STEAM教育理念下，學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)與科技創(chuàng)新能力的培養(yǎng)已然成為兩個(gè)相互促進(jìn)、相互關(guān)聯(lián)的研究領(lǐng)域，良好的信息素養(yǎng)能夠促進(jìn)學(xué)生科技創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)，而提高學(xué)生的科技創(chuàng)造能力是提升信息素養(yǎng)的有力保障。與此同時(shí)，如何在初中信息技術(shù)課程中培養(yǎng)學(xué)生這兩方面的能力是近幾年研究的熱點(diǎn)，筆者在教學(xué)中運(yùn)用項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的方式設(shè)計(jì)課程并實(shí)施，取得了不錯(cuò)的教學(xué)成效，對初中生科技創(chuàng)新意識(shí)和學(xué)科核心素養(yǎng)產(chǎn)生了正向影響。下面，筆者以“智能校園模型建設(shè)”項(xiàng)目為例，介紹其在學(xué)科教學(xué)中的具體應(yīng)用與實(shí)踐效果。

● 項(xiàng)目式學(xué)習(xí)

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)也叫做項(xiàng)目化學(xué)習(xí)（Project-based Learning，簡稱為PBL），來源于杜威的“做中學(xué)”的經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)方式，以及杜威的學(xué)生克伯屈在1981年提出的設(shè)計(jì)教學(xué)法。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是指在真實(shí)生活的問題情境中，學(xué)生合作設(shè)計(jì)解決問題的方案，在教師的輔助下分工協(xié)作實(shí)施方案，其間一直伴有評(píng)價(jià)與反思、解決方案的不斷迭代，直至最優(yōu)化地解決問題。

在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中，學(xué)生帶著問題去尋找無法從教材和課堂上找到的答案。教師需要從三方面開展引導(dǎo)：項(xiàng)目前期——依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)、學(xué)生情況等，確定學(xué)習(xí)內(nèi)容，精心設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)問題;項(xiàng)目中期——引導(dǎo)、輔助及指導(dǎo)學(xué)生;項(xiàng)目后期——引導(dǎo)學(xué)生評(píng)價(jià)反思項(xiàng)目作品，總結(jié)展望。

● STEAM教育

在STEAM教育中，S指的是科學(xué)（Science），T指的是技術(shù)（Technology），E指的是工程（Engineering），A指的是藝術(shù)（Arts），M指的是數(shù)學(xué)（Mathematics）。STEAM教育強(qiáng)調(diào)多學(xué)科的融合，主張以學(xué)生為中心，學(xué)生在融合多學(xué)科的任務(wù)問題中，探索發(fā)現(xiàn)、分解任務(wù)、分工協(xié)作、自主探究、合作交流、匯報(bào)展示等，課堂不再以教師為主體，而是以學(xué)生為主體，教師化身協(xié)同者、輔助者、指導(dǎo)者。

STEAM教育是一個(gè)系統(tǒng)工程，而非簡單的一節(jié)課，它是一種新的教與學(xué)的方式，即學(xué)生可以完全依照自己解決問題的思路主動(dòng)探究，按照個(gè)人興趣和風(fēng)格去解決與生活實(shí)際相關(guān)聯(lián)的真實(shí)問題，教師的工作更多的是前期準(zhǔn)備與積淀，教師與學(xué)生之間的關(guān)系是平等的，教師提供驅(qū)動(dòng)問題后，僅起輔助協(xié)調(diào)的作用，在整個(gè)過程中，學(xué)生的跨學(xué)科融合能力和創(chuàng)造能力得到鍛煉。

● 實(shí)踐案例

下面，筆者以“智能校園模型建設(shè)”項(xiàng)目為例闡述基于STEAM教育理念的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)課程設(shè)計(jì)在初中信息技術(shù)學(xué)科中的具體應(yīng)用與實(shí)踐效果。

1.課程目標(biāo)

通過制作“智能校園”模型，學(xué)生能夠感受到自己動(dòng)手參與設(shè)計(jì)、創(chuàng)新、制作3D模型，制作智能電器的快樂，通過學(xué)習(xí)3D設(shè)計(jì)軟件和開源硬件知識(shí)，學(xué)生的信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新與信息社會(huì)責(zé)任的學(xué)科核心素養(yǎng)得到全面培養(yǎng)。

2.課程實(shí)施過程

第一步：學(xué)校模型測繪，請學(xué)生測量出學(xué)校所有建筑物的長寬高，并按照100：1的比例計(jì)算出要制作的學(xué)習(xí)模型的長寬高。

①計(jì)算沙盤比例。給出學(xué)校沙盤的尺寸，先讓學(xué)生根據(jù)沙盤尺寸計(jì)算出模型與實(shí)際的比例，這時(shí)候?qū)W生可以分小組集思廣益，實(shí)地測量，得出沙盤整體比例。

②建筑物高度測繪。這里學(xué)生用到的計(jì)算方法千差萬別，如用數(shù)學(xué)中學(xué)到的竹竿和陰影的比例計(jì)算、用拖布桿量層高、用高科技裝備激光測距儀、用樂高機(jī)器人中的超聲波傳感器等，這些方法都能大約或精準(zhǔn)地計(jì)算出建筑物高度。

③模型精準(zhǔn)尺寸。結(jié)合模型圖紙、計(jì)算比例尺和建筑物高度就能基本精確地計(jì)算出沙盤模型的長寬高。

第二步：設(shè)計(jì)制作學(xué)校3D模型，學(xué)生實(shí)地參觀校史館、長春市規(guī)劃館，討論3D打印模型設(shè)計(jì)方案，根據(jù)照片和模型尺寸進(jìn)行3D模型設(shè)計(jì)和打印。

①模型方案討論。讓學(xué)生實(shí)地參觀校史館，鼓勵(lì)學(xué)生參觀長春市規(guī)劃館，讓學(xué)生了解模型有幾種樣式，都是用什么材料制作的，然后討論3D打印模型應(yīng)該借鑒其他樣式模型的哪些優(yōu)點(diǎn)，如是否可以有燈、外觀顏色怎么處理等。

②學(xué)校建筑物分工設(shè)計(jì)。小組分工設(shè)計(jì)學(xué)校建筑模型，設(shè)計(jì)時(shí)筆者讓學(xué)生對要設(shè)計(jì)的建筑的各個(gè)角度進(jìn)行拍照，并根據(jù)照片和第一步算出的模型尺寸進(jìn)行3D模型設(shè)計(jì)和打印。

③打印3D模型。要求學(xué)生將設(shè)計(jì)好的3D模型打印出來，一個(gè)建筑物一般會(huì)分成幾部分，打印后再用膠槍粘貼。

第三步：制作智能設(shè)備。

①智能校園方案。小組討論智能校園應(yīng)該在哪些方面體現(xiàn)出智能？它們的功能是什么？用已知的知識(shí)能否實(shí)現(xiàn)？如果能，怎樣實(shí)現(xiàn)？

②確定方案并制作。討論選出具有五個(gè)可行性的智能作品，即太陽能光控路燈、音控國旗升降桿、技術(shù)籃球框、校園門禁識(shí)別系統(tǒng)、校園新聞天氣廣播系統(tǒng)。分小組根據(jù)各自方案制作智能作品。

③智能設(shè)備安裝。在校園模型上安裝并調(diào)試智能設(shè)備。

第四步：二維碼介紹（錄制智能設(shè)備介紹微視頻，并將微視頻的二維碼粘貼到模型上）。

3.課程評(píng)價(jià)方式

整個(gè)課程實(shí)施中有兩種評(píng)價(jià)方式：一個(gè)是發(fā)散思維的評(píng)價(jià)，誰的點(diǎn)子好，誰的設(shè)計(jì)強(qiáng)，誰就更優(yōu)秀;另一個(gè)是動(dòng)手制作評(píng)價(jià)，即把想法變成作品的能力評(píng)價(jià)。整個(gè)過程多用鼓勵(lì)性評(píng)價(jià)，要鼓勵(lì)學(xué)生保持制作的動(dòng)機(jī)和熱情。

4.教學(xué)指導(dǎo)建議

教師指導(dǎo)只是給一個(gè)方向，具體如何實(shí)施由學(xué)生討論得出，如3D模型是否鏤空、模型內(nèi)是否安裝電燈、智能校園有哪些智能設(shè)備組成、是否可行怎樣實(shí)施等。

● 實(shí)踐效果及反思

在“智能校園模型建設(shè)”項(xiàng)目中，教師將枯燥的知識(shí)融入可行的項(xiàng)目中，寓教于樂，讓學(xué)生在具體的制作中掌握3D設(shè)計(jì)軟件和開源硬件，讓學(xué)生真正做到活學(xué)活用。使學(xué)生感受到自己動(dòng)手參與設(shè)計(jì)、創(chuàng)新、制作的快樂，同時(shí)學(xué)習(xí)了3D設(shè)計(jì)軟件和開源硬件知識(shí)，并且圍繞核心素養(yǎng)全面培養(yǎng)了信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新和信息社會(huì)責(zé)任。當(dāng)然，筆者在具體的過程中也發(fā)現(xiàn)了可改進(jìn)的地方，如在3D建模過程中不用局限于一種3D建模軟件，3D模型后期可以讓學(xué)生在模型上嘗試彩繪，讓學(xué)校模型更加絢麗多彩。