在小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中應(yīng)用STEM教育模式的方法
——以機(jī)器人教學(xué)為例

■福建省漳州市教師進(jìn)修學(xué)校 陳曉芳

隨著全球化經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的加快，為了能更好地培養(yǎng)出創(chuàng)新型人才，需要利用STEM教育方法對當(dāng)前小學(xué)階段的教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行創(chuàng)新和改造，使其能起到提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力的作用。在小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)的過程中，教師可以利用STEM教育方法來對當(dāng)前的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革，并且使其實(shí)現(xiàn)學(xué)科交叉融合，在提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的基礎(chǔ)上鍛煉學(xué)生技能。

一、STEM教育的優(yōu)勢所在

（一）STEM教育的內(nèi)涵

STEM教育理念是一種經(jīng)過時(shí)間檢驗(yàn)且科學(xué)的知識構(gòu)建方法，這種教學(xué)方法能通過教學(xué)的過程來把科學(xué)、技術(shù)、工程和四種學(xué)科融合在一起，是一種多元視角下的獨(dú)特教學(xué)方式。這種跨學(xué)科的教學(xué)方法能通過改變當(dāng)前教學(xué)方式和教學(xué)內(nèi)容的做法進(jìn)一步提升學(xué)生的創(chuàng)新能力，使學(xué)生能利用跨學(xué)科的方法解決本學(xué)科中存在的問題，讓學(xué)生可以在學(xué)習(xí)的同時(shí)提升自己的創(chuàng)新能力。同時(shí)這種教育方法也能實(shí)現(xiàn)把原本較為孤立的四種學(xué)科有機(jī)地結(jié)合起來，為學(xué)生創(chuàng)造出一種新型的看待世界的方式。為了能更好地促進(jìn)STEM教育方法長遠(yuǎn)發(fā)展，應(yīng)該采取一種整體的眼光看待。綜上所述，在對STEM教育的內(nèi)涵進(jìn)行定義的時(shí)候，應(yīng)該將其定位為一種運(yùn)用跨學(xué)科的知識解決真實(shí)問題的教學(xué)方法。

（二）STEM教育的理論依據(jù)

STEM教育具有情境真實(shí)性，能為學(xué)生提供全新的教學(xué)環(huán)境和學(xué)習(xí)體驗(yàn)，并且由于STEM教育方法有著重視學(xué)生實(shí)際動(dòng)手實(shí)踐的特點(diǎn)，所以能讓學(xué)生在協(xié)作的過程中完成合作和探索，共同構(gòu)建知識。教師應(yīng)該在教學(xué)的過程中發(fā)揮跨知識體系的教學(xué)作用，讓學(xué)生能真正對其他學(xué)科的知識觸類旁通，增強(qiáng)學(xué)生的綜合性學(xué)習(xí)能力。而為了能更進(jìn)一步讓STEM教育理念貼近學(xué)生的日常生活，教師在構(gòu)建相關(guān)教學(xué)情境的時(shí)候也要盡量構(gòu)建出貼合生活實(shí)際的情境，讓學(xué)生可以在生活化的情境下進(jìn)行學(xué)習(xí)和創(chuàng)造。除此之外，STEM教育理念還應(yīng)用了構(gòu)建主義的學(xué)習(xí)理論。這種學(xué)習(xí)理論是一種出現(xiàn)在發(fā)展和認(rèn)知中的心理學(xué)觀點(diǎn)，認(rèn)為世界是不能夠被直接認(rèn)知的，而是由頭腦強(qiáng)加給它的構(gòu)造進(jìn)行認(rèn)知。這種認(rèn)知辦法代表著一種認(rèn)知論的觀點(diǎn)，是STEM教育的重要理論依據(jù)之一。而由于知識的構(gòu)建離不開活動(dòng)，在活動(dòng)中人們可以體驗(yàn)到更加真實(shí)的知識，并且由于構(gòu)建活動(dòng)的不同，體驗(yàn)也有所區(qū)別。

（三）STEM教育的主旨觀點(diǎn)

STEM教育教育強(qiáng)調(diào)著多學(xué)科的融合教育，其核心理念是基于問題和項(xiàng)目的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科的整合練習(xí)。這種教學(xué)方法不僅是把不同學(xué)科的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整理和組合，而且按照不同學(xué)科的教學(xué)邏輯將知識以項(xiàng)目和問題的邏輯進(jìn)行重組，確保在STEM教育理念下設(shè)計(jì)出的問題能夠?qū)崿F(xiàn)對所涉及學(xué)科的知識內(nèi)容全方面覆蓋，可以說，STEM教育理念著重強(qiáng)調(diào)的是教學(xué)問題和項(xiàng)目過程的設(shè)計(jì)。教師在應(yīng)用STEM教育理念開展教育教學(xué)的工作時(shí)，應(yīng)該將不同學(xué)科的核心內(nèi)容進(jìn)行深度整合，形成具有特定目標(biāo)的知識體系，從而培養(yǎng)學(xué)生掌握具體的知識，提高學(xué)生解決具體問題的能力。同時(shí)，在開展以STEM教育方法為核心的綜合教學(xué)時(shí)，也應(yīng)該發(fā)揮出過程性學(xué)習(xí)的重要作用。

二、在小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中應(yīng)用STEM教育模式的方法

（一）結(jié)合學(xué)科教學(xué)特點(diǎn)

通過對相關(guān)文獻(xiàn)的總結(jié)和整理，應(yīng)用STEM教育模式可以結(jié)合學(xué)科教學(xué)特點(diǎn)?？梢园l(fā)現(xiàn)小學(xué)信息技術(shù)課程中通常具有以下特點(diǎn)：第一個(gè)特點(diǎn)是趣味性，由于小學(xué)生往往好奇心較強(qiáng)，容易被新穎的事物所吸引，所以為了提高小學(xué)信息技術(shù)的教學(xué)效果，可以利用STEM教育的方法將不同學(xué)科的知識和信息技術(shù)教學(xué)的知識進(jìn)行融合，以此培養(yǎng)學(xué)生對信息技術(shù)學(xué)科的興趣。第二個(gè)特點(diǎn)是基礎(chǔ)性。隨著信息化時(shí)代的不斷發(fā)展，信息相關(guān)的知識內(nèi)容逐漸成了時(shí)代影響下的基礎(chǔ)性學(xué)科。第三個(gè)特點(diǎn)是應(yīng)用性。對小學(xué)階段的信息技術(shù)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分析，可以看出小學(xué)信息課程中的內(nèi)容更加強(qiáng)調(diào)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，要求學(xué)生能正確應(yīng)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題。第四個(gè)特點(diǎn)是整合性，這和STEM教育的特點(diǎn)相符，要求學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中應(yīng)用信息技術(shù)解決實(shí)際問題。

（二）生成學(xué)科整合

和傳統(tǒng)教學(xué)理念的想法相比，STEM教育的教學(xué)理念有明顯的差別，由于其較為重視學(xué)科和學(xué)科之間的相互聯(lián)系，所以在進(jìn)行教學(xué)的過程中可以涉及一些學(xué)生從未接觸到的學(xué)科，生成學(xué)科整合。例如，在進(jìn)行信息化教學(xué)過程中的機(jī)器人教學(xué)時(shí)，可以適當(dāng)增加一些學(xué)生沒有接觸過的學(xué)科，并且引導(dǎo)學(xué)生在跨學(xué)科的學(xué)習(xí)中更好地發(fā)現(xiàn)問題、探究問題和解決問題。為了能讓學(xué)生在參與機(jī)器人設(shè)計(jì)和制作的過程中更進(jìn)一步地發(fā)揮出STEM教學(xué)的優(yōu)勢，應(yīng)該讓教師借助該教學(xué)理念積極創(chuàng)新和融合信息技術(shù)學(xué)科的教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生能綜合應(yīng)用不同的學(xué)科知識，讓學(xué)生能在局限的課程中獲得更好的發(fā)展。

（三）設(shè)計(jì)開放課程

興趣是成功的保障，是引導(dǎo)學(xué)生提升學(xué)習(xí)能力的重要保障。在小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)的過程中，為了能更好地把STEM教育理念滲透到教學(xué)的過程中，應(yīng)該在開展授課內(nèi)容的前期設(shè)計(jì)出開放的課程，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師可以采取創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境的方式引導(dǎo)學(xué)生參與到機(jī)器人設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)中。在上課之前，教師可以先為學(xué)生播放一段機(jī)器人跳舞的視頻，從而吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)器人相關(guān)知識的積極性，讓學(xué)生能自發(fā)地參與到機(jī)器人設(shè)計(jì)和機(jī)器人搭建方面的學(xué)習(xí)中。這種做法也有著一定的開放性，能以調(diào)動(dòng)學(xué)生直觀感知的方法讓學(xué)生獲得真切的體驗(yàn)，讓學(xué)生萌發(fā)對機(jī)器人的興趣，從而更好地投入學(xué)習(xí)中。

（四）施行任務(wù)驅(qū)動(dòng)

學(xué)習(xí)任務(wù)可以起到驅(qū)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)探索和主動(dòng)學(xué)習(xí)的作用。為了能更進(jìn)一步地提高學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力和學(xué)習(xí)積極性，教師要在發(fā)揮以興趣為導(dǎo)向的教學(xué)方法之外，采取任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式讓學(xué)生更加積極和主動(dòng)地參與學(xué)習(xí)，從而在學(xué)習(xí)的過程中能積極利用所學(xué)知識解決問題，并且在解決問題的過程中鍛煉信息技術(shù)。例如，在學(xué)習(xí)“機(jī)器人的搭建”一課時(shí)。教師可以先在情境創(chuàng)設(shè)的過程中引入機(jī)器人相關(guān)知識，并且引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐。制作機(jī)器人的教學(xué)任務(wù)作為教學(xué)中的一項(xiàng)環(huán)節(jié)介紹給學(xué)生，讓學(xué)生能在學(xué)習(xí)期間以此為驅(qū)動(dòng)對教學(xué)內(nèi)容開展積極主動(dòng)的探索，從而自發(fā)性地學(xué)習(xí)機(jī)器人相關(guān)知識。教師可以采取問問題的方法來引導(dǎo)學(xué)生探索與機(jī)器人核心相關(guān)的知識，并且讓學(xué)生以閱讀的方式來了解機(jī)器人的模塊和功能。

（五）推動(dòng)探究學(xué)習(xí)

實(shí)踐性和設(shè)計(jì)性是STEM教育最基礎(chǔ)的特征。設(shè)計(jì)是創(chuàng)作的基礎(chǔ)和前提，為了能讓學(xué)生在學(xué)習(xí)機(jī)器人時(shí)更好地應(yīng)用STEM教育的教學(xué)理念，提高學(xué)生的綜合能力和綜合素質(zhì)，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生開展跨界思維訓(xùn)練，讓學(xué)生能在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候以探究學(xué)習(xí)的方法接觸其他學(xué)科的知識內(nèi)容，如科學(xué)思維、工程思維、技術(shù)思維和數(shù)學(xué)思維等。工程設(shè)計(jì)學(xué)科的內(nèi)容是小學(xué)階段信息科技學(xué)科滲透STEM教育的重要部分，也是將信息技術(shù)知識與能力應(yīng)用的集中表現(xiàn)。學(xué)生能通過探究學(xué)習(xí)的方法在信息技術(shù)學(xué)科學(xué)習(xí)的過程中開展跨界思維，把工程設(shè)計(jì)相關(guān)的知識遷移到信息技術(shù)的學(xué)科中，形成合理的創(chuàng)造方案，以此提升創(chuàng)造性思維。

要注意學(xué)生在長時(shí)間理論知識學(xué)習(xí)后，會產(chǎn)生疲憊和枯燥的感覺，為了避免學(xué)生出現(xiàn)這類負(fù)面心理和情緒，教師要在教學(xué)過程中注重培養(yǎng)學(xué)生在生活中應(yīng)用所學(xué)知識的能力，使學(xué)生可以在實(shí)際生活以及實(shí)踐活動(dòng)中對所學(xué)的理論知識進(jìn)行印證，以此加深學(xué)生對理論知識的理解和記憶，進(jìn)而對學(xué)生所學(xué)信息技術(shù)知識的實(shí)際應(yīng)用能力進(jìn)行提高，并減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)疲勞感。此外，教師還可以通過實(shí)踐活動(dòng)的方式緩解學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的疲憊感，進(jìn)而對學(xué)生的精神進(jìn)行刺激，使學(xué)生可以更加深刻地了解到信息技術(shù)在實(shí)際生活中起到的重要作用，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)信息技術(shù)知識的積極性，通過這種方式使學(xué)生學(xué)習(xí)信息技術(shù)知識的效率得到提高。例如，教師可以在“機(jī)器人的搭建”這一課程教學(xué)中，讓學(xué)生在課前對生活中應(yīng)用的機(jī)器人進(jìn)行資料的收集，在課堂上講述其收集的機(jī)器人資料，以此讓學(xué)生了解到機(jī)器人在學(xué)生的日常生活中發(fā)揮的重要作用，激發(fā)學(xué)生了解機(jī)器人搭建知識的熱情，并且由于學(xué)生在日常生活中沒有對應(yīng)用機(jī)器人進(jìn)行了解，對未知的事物產(chǎn)生了極大的興趣，從而使學(xué)生在課堂上的注意力得到了集中，進(jìn)而提高了學(xué)生對機(jī)器人相關(guān)知識以及機(jī)器人搭建技巧的掌握程度。除此之外，小學(xué)生正處于精力充沛且對各種新事物充滿好奇心的階段，教師可以充分利用小學(xué)生的這一特點(diǎn)，在學(xué)生進(jìn)行信息技術(shù)知識學(xué)習(xí)時(shí)，通過組織趣味性活動(dòng)的方式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。例如，教師可以將學(xué)生分成小組的形式，讓優(yōu)秀學(xué)生幫助信息技術(shù)基礎(chǔ)較差的學(xué)生，并組織開展學(xué)生小組間的競賽，使學(xué)生在競賽中形成競爭意識，利用學(xué)生的競爭心理，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率以及信息技術(shù)知識的掌握能力。

（六）實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用

學(xué)以致用是信息技術(shù)教學(xué)在開展的過程中要達(dá)到的一個(gè)最終效果，也是教師在開展信息技術(shù)教學(xué)的過程中的一個(gè)努力方向。所以為了能更好地發(fā)揮出STEM教育理念的引導(dǎo)作用，教師應(yīng)在開展教學(xué)活動(dòng)的時(shí)候設(shè)置綜合的實(shí)踐活動(dòng)，讓知識學(xué)習(xí)能向應(yīng)用化的方向發(fā)展，并且最終實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用。例如，教師在教學(xué)“機(jī)器人的搭建”一課的過程中，除了為學(xué)生演示機(jī)器人的簡單搭建方法外，更重要的是要引導(dǎo)學(xué)生自行搭建出機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用。在開展活動(dòng)的前夕，教師應(yīng)該以分組的方式為學(xué)生安排不同的分工，讓學(xué)生能在學(xué)習(xí)的過程實(shí)踐不同的學(xué)科內(nèi)容，并形成探索的精神和合作的意識，讓學(xué)生能在學(xué)習(xí)的過程中真正實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用。

（七）反思思維設(shè)計(jì)

信息技術(shù)的課程設(shè)計(jì)其根本任務(wù)是激發(fā)學(xué)生思維，讓學(xué)生能在信息技術(shù)課程中創(chuàng)造出具有獨(dú)特性的作品，所以具有創(chuàng)新性精神的機(jī)器人設(shè)計(jì)課程也要貫徹這一教學(xué)理念，以反思思維設(shè)計(jì)進(jìn)一步提升機(jī)器人設(shè)計(jì)一課的教學(xué)效果。教師在引導(dǎo)學(xué)生完成機(jī)器人設(shè)計(jì)和制造的時(shí)候，要在制造和設(shè)計(jì)完成后及時(shí)對學(xué)生的設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行點(diǎn)評，并引導(dǎo)學(xué)生反思在設(shè)計(jì)的整個(gè)過程中的有待改進(jìn)的地方。如此學(xué)生能充分提高個(gè)人的主觀能動(dòng)性，更進(jìn)一步地專注于機(jī)器人設(shè)計(jì)和制造，提升學(xué)生的機(jī)器人設(shè)計(jì)技巧。同時(shí)教師在利用反思思維對學(xué)生進(jìn)行教學(xué)的過程中也應(yīng)該貫徹STEM教育的教學(xué)理念，讓學(xué)生能利用信息技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容反思實(shí)際存在的問題。

（八）推動(dòng)合作性學(xué)習(xí)

“實(shí)踐出真知”，成果產(chǎn)出是STEM教育的重要特征，實(shí)踐是整個(gè)教育的過程中極為重要的環(huán)節(jié)。由于STEM教育教學(xué)理念中綜合性地應(yīng)用了較多學(xué)科的內(nèi)容，所以學(xué)生能在學(xué)習(xí)的過程中通過動(dòng)手和動(dòng)腦，創(chuàng)造性地把科學(xué)、技術(shù)等學(xué)科的知識都融入作品中，使作品在具有獨(dú)創(chuàng)性的同時(shí)也具有包容性。這個(gè)環(huán)節(jié)還能起到培養(yǎng)學(xué)生工程創(chuàng)造能力和技術(shù)應(yīng)用能力的作用。而要想更好地實(shí)現(xiàn)實(shí)踐，就離不開合作性學(xué)習(xí)。教師應(yīng)該在開展以STEM教育為引導(dǎo)的機(jī)器人制作教學(xué)時(shí)，通過開展互助合作的方式進(jìn)一步開展教學(xué)合作作業(yè)，讓學(xué)生在進(jìn)行操作的時(shí)候主動(dòng)進(jìn)行合作協(xié)力，不僅鍛煉個(gè)人的動(dòng)手操作能力，也提升學(xué)生的團(tuán)結(jié)互助精神和合作能力。

（九）做好教學(xué)評價(jià)

創(chuàng)新是技術(shù)進(jìn)步的動(dòng)力，而創(chuàng)新本身也離不開評價(jià)。為了能打破傳統(tǒng)精神的束縛，真正讓學(xué)生通過創(chuàng)新向新的方向前進(jìn)，就要采取教學(xué)評價(jià)的方法對學(xué)生的創(chuàng)新成果進(jìn)行評價(jià)，以此讓學(xué)生能夠更進(jìn)一步地提升個(gè)人的創(chuàng)新能力，并且改進(jìn)創(chuàng)新技術(shù)。教師應(yīng)該在進(jìn)行基于STEM教育理念的信息教學(xué)過程中設(shè)置教學(xué)測評改進(jìn)環(huán)節(jié)，通過對學(xué)生所制造出的作品的測試和評價(jià)，為學(xué)生提供交流和思維碰撞的機(jī)會。例如，在學(xué)生按照教師的要求搭建好機(jī)器人后，教師就可以組織學(xué)生把搭建好的機(jī)器人進(jìn)行展示，并且教師要根據(jù)不同組的完成效果對學(xué)生的機(jī)器人搭建效果進(jìn)行合理評價(jià)，以此激發(fā)出學(xué)生改進(jìn)機(jī)器人的興趣，讓學(xué)生更進(jìn)一步地學(xué)習(xí)相關(guān)學(xué)科知識，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造積極性。

三、結(jié)語

綜上所述，在小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)的整個(gè)階段中，教師可以充分利用STEM教學(xué)的理念對當(dāng)前的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行改革，以此推動(dòng)學(xué)生發(fā)展，實(shí)現(xiàn)教學(xué)理念和教學(xué)方法的整體變革，讓小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)的價(jià)值以最大化的方式表現(xiàn)出來。所以教師在開展以機(jī)器人教學(xué)為例的小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)過程中，要發(fā)揮出STEM教育的作用，讓學(xué)生能在授課期間掌握更多的知識。