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信息技术运用在STEM项目教学中的探索与实践

范文

摘要：STEM项目课程的教学通过建立科学、技术、工程和数学之间的多学科联系，培养学生解决实际问题的能力，运用学科知识的能力。近年来，STEM教育在基础教育领域蓬勃发展，各级各类学校开始探索STEM课程教学模式。信息技术本身具有的工程性和操作性，为实施STEM教育提供了很好的技术和平台支持，可以很好地实现STEM的教育理念，通过在学校信息技术类社团课中进行的STEM教学探索，让学生利用信息技术进行项目式学习，探究STEM项目教学，以期为STEM理念下的项目课程设计做一些探索实践。

关键词：信息技术;STEM项目教学;学科知识融合;核心素养;过程化评价

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）18-0137-02

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

1 概述

我国已经进入高速发展时期，未来国家对于人才的需求逐渐向科技创新型方向发展。具备高技术、高素养、创新型的人才需求将是迫切的。如何获取新知识，如何运用知识，如何与人沟通协作的能力，研究创新的精神，将是人们在未来社会中要具备的核心竞争力。在这一背景下，STEM教育在基础教育领域蓬勃发展，各级各类学校开始探索STEM课程教学模式，同时信息技术也在飞跃式发展，信息技术因其本身具有的工程性和操作性，为实施STEM教育提供了很好的技术和平台支持，可以很好地实现助力开展STEM教学活动。

2 运用信息技术的STEM项目课程

中国STEM教育白皮书2017的提议将STEM教育发展纳入国家创新人才培养战略，构建系统化跨学段的STEM整合课程。近年来大量学校开展STEM课程，整体处在一个非常好的发展时期，STEM课程的主要特点是整合多学科课程以问题导向，运用知识解决问题提升学习者的综合能力，这一点对培养学生有很大的锻炼作用。本研究探索信息技术在STEM项目教学活动中的促进作用，开展STEM项目课程教学活动，展开研究和实践探索。

STEM課程不是单一的学科，它是包含了科学、技术、工程和数学4门课程，通过把这些课程的有机组合以此为基础来解决某一实际问题，在真实情景中结合STEM实践建立学科间的联系，在STEM教学要运用于真实的情境，背景不架设在离学生生活较远的情境当中，同时要打破学科的界限，建立学科间的知识联系，达到整合跨学科的效果。信息技术以其自身的优势，在STEM项目教学中，提供了知识获取、数据分析、设计建模、3D打印和展示评价等方面的优势，激发学生深度参与STEM项目学习的实践，知识综合应用能力有重要的作用。

2.1 利用信息技术拓展学生知识库，助力STEM项目教学

使用信息技术获取相关主题的技术知识，借助网络资源针对STEM项目的主题进行广泛学习，教师引导学生从自己的生活中发现问题，选择STEM项目主题应尽可能地促进学生深度参与此项目，STEM项目活动设计的本身是要将学生学习的能力激发出来，然而由于学生所积累的背景知识不足，往往出现学生对于一些问题认识较浅显，学会利用信息技术工具，利用网络的海量资源，进行学习，达到学以致用的目的，通过自学、互学探究学习达到解决和分析问题的目的。

2.2 利用信息技术丰富的技术手段，激活学生的内驱力

信息技术有着强大和丰富的技术手段，应用在问题解决中更加凸显出它的作用。学生是教学活动的中心，如何提高学生的参与度，是项目实施成功的核心，项目实践过程中更加关注学生的学习内驱力的激发，让学生不断通过STEM跨学科知识学习来解决项目推进中发现的问题。如使用3D设计软件和3D打印机可以很容易地实现学生的设计，将创意变成现实，从而激发学生的学习兴趣，教师应扮演一个引导者，应巧妙运用教学策略，从而激发学生的学习兴趣，对于新知识的渴望和应用，从而提高学生的学习能力、解决问题的能力和工程化的思维能力。

2.3 利用信息技术构建新型过程化评价体系

借助信息技术的数据分析、媒体展示和网络共享等功能，对学生的学习收获进行过程化的展示、分享和评价，STEM项目学习的评价与传统的测试评价有着明显的区别，最明显的不同就是评价理念的转变，从仅仅评价学生的学科知识，学科技能的学习情况转向促进学生跨学科知识运用，问题解决能力，素养的发展。所以评价应当建立在学生的学习表现，运用学科的知识，以及在团队中的表现，组织能力、协调能力、知识综合运用能力等，这些方面去进行评价，通过汇报、课件展示、电子问卷调查、成长曲线分析，使得学生学习表现得更加清晰化，进而切实有效地评价学生的学习表现。在这种状态下所设计的评价体系评价是为了学生更好的投入项目的学习，同时也能够为教师的STEM项目教学机构改进意见，最终以学期或者学年项目表现报告的形式，汇总学生在STEM项目教学过程中的表现，并作为学生的成长记录。

3 实施案例分析

下面以一个真实的STEM项目进行分析，杜威认为教育不能脱离现实环境，不能独立的抽象的训练。陶行知认为生活既教育教育要来自于生活。该STRM项目主题是“设计操场草坪清扫工具”，是面向小学高年级学生所设计的项目，整个项目教学为一个学期。以社团活动的形式进行，每周两节课，以小组为单位，经过一系列的STEM课程的学习和动手实践之后，运用信息技术和多学科知识设计操场草坪的打扫工具，并通过项目的实施中注意学生的学科核心素养和信息技术核心素养教育。课程以模块化的方式组织，包括4个模块。

模块1：提出问题，对问题做准确描述。

从生活中发现问题，学生发现由于自然或人为原因，操场草坪上会有一些杂草、落叶、小垃圾等给保洁人员工作带来很大麻烦，由此产生了本项目的主题“操场草坪清扫工具”设计，培养学生发现问题，语言表达能力，认识到保洁人员的工作困难，激发学生解决问题的激情，培养学生保护环境的责任意识。学生使用信息技术，通过网络查询相关的工具，阅读章、查找相关工具、浏览相关新闻资料等，对问题进行分析学习，逐步形成初步的调查报告，以报告的形式，在小组内进行展示讨论，从而培养学生的问题分析能力、语言表达能力、交流沟通的能力。

模块2：需求分析，问题分析及技术分析。

对需要解决的问题进行精确的描述。运用学科知识如数学工程的知识来分析问题。这一阶段主要是通过交流，来描述问题的需求，采用头脑风暴，小组汇报的形式。重点是学生在发现和解决问题过程中所要学习的新知，以及如何获得这些知识技术的学习能力形成过程。教会学生利用知识解决问题。教会学生如何进行学习。

模块3：设计制作，综合运用知识解决问题。

以设计思维为学习活动指导策略，主要是为了锻炼学生们运用知识实践自己设计的目的。学生利用3D建模软件进行设计出工具的原型，用3D打印机打印出来，这一个模块强调学生的空间想象能力，信息技术知识的学习与应用以及学科之间的综合。

模块4：测试评价，展示作品评价完善。

应用到实际的工作当中现场测试作品功能，形成总结报告，评价小组设计作品的优势，提出改进建议，对作品进行改进升级。采用小组评价、用户评价、作品测试效果分析等多种评价方式对学生在整个项目过程中的表现做出评价。

4 结束语

信息技术以及特有的优势，丰富的技术资源，对于开展STEM项目教学有着很大的积极作用，合理的使用信息技术，能够使项目化的教学课程达到很好的效果，以创新的方式积极的培养了学生的核心素养，从而历练学生更好地面对未来的挑战。

参考文献：

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[3]张长水，培养计算思维的教学策略与创新实践[J].中小学数字化教学.2019（2）：49-52.

[4]秦赛.项目教学视野下学前STEM教学活动的建构与反思[Dl.西安：陕西师范大学，2018.

[5]李扬.STEM教育视野下的科学课程构建[D].浙江师范大学，2014.

【通联编辑：王力】

作者简介：乔磊（1984-），男，江苏省宿迁市人，中小学二级教师，主要研究方向为教育信息化、STEM教育、创客教育。

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