基于STEAM理念的初中信息技术课程教学设计流程构建

2019-09-09 07:43:05 中国教育信息化·基础教育 2019年7期

陈久东 王玉龙

摘 要:文章阐述了STEAM教育的概念、内涵及核心理念,分析了初中信息技术课程标准中的教学理念与要求,进而对基于STEAM理念的课堂教学与传统课堂教学进行了比较分析。在此基础上,以建构主义和情境教学理论为指导,构建了基于STEAM理念的初中信息技术课程教学设计流程,该流程贯穿课前、课中、课后全教学链,以期能为一线教师开展跨学科融合的信息技术课程教学提供参考与借鉴。

关键词:STEAM教育;初中信息技术课程;创新教育;教学流程

中图分类号:G623.58         文献标志码:A          文章编号:1673-8454(2019)14-0043-04

一、STEAM教育内涵与核心理念分析

1.STEAM教育的概念与内涵

美国弗吉尼亚理工大学的学者Yakman在研究综合教育时首次提出 STEAM 教育概念。STEAM由Science (科学)、Technology (技术)、Engineering(工程)、Arts(艺术)和Maths(数学)五个单词的首字母缩写组成。STEAM和传统的教育方式有所区别,它是一种重视现实生活实践、注重解决真实问题、跨学科知识融合的教育理念[1],注重培养学习者的实践能力与问题解决能力。在实践中,将STEAM教育理念融于信息技术课程,构建基于 STEAM理念的信息技术课程,是信息技术课程改革和STEAM教育落实的共同要求。

2.STEAM教育核心理念分析——以App Inventor课程内容为例

(1)跨学科性

跨学科性是STEAM教育最重要的特征。STEAM包括科学、技术、工程、艺术和数学五大学科,并将这不同领域的知识融合在一起,学习者通过综合利用各学科之间的相互联系来解决现实生活中的问题,从而实现跨学科、从多学科知识综合运用的角度来提高学习者分析问题和解决问题的能力。例如,在学习App Inventor中两个重要的组成部分——设计视图及编程视图时,会涉及到科学(计算机科学:属性、事件、方法,物理:手机震动原理)、技术(多媒体技术:素材获取、处理,传感器技术:加速度传感器,软件技术:编程)、工程(体验软件开发这一系统工程:利用思维规划方案、设计流程图等)、数学(毫秒数)等学科内容。

(2)艺术性

在STEM教育基础上,STEAM教育加入了人文和艺术的元素,强调艺术在STEAM教育发展中的重要性。STEAM课程中,在理工科知识体系中融入了相关学科的历史、人文等信息,教会学习者在学习过程中从艺术的角度去理解知识。如App Inventor课程内容中涉及到的色彩搭配技巧、排版规律、素材搭配设计和音效的选择,还会涉及到与同伴、教师沟通的艺术等。

(3)情境性

情境在 STEAM 教育中起着举足轻重的作用,STEAM 教育强调知识是通过学习者在具体情境中获得的,情境不同,学习者的学习效果也不同。好的情境,不仅能够引领学习者顺利地完成学习任务,并能帮助学习者将理论知识与生活实践相联系,在解决问题的同时,不但获得了知识,又收获了将知识迁移运用的能力。如学习App Inventor中的画布组件、传感器组件和计时器组件,在进行教学设计时,可引导学习者开发一个摇一摇便会语音报时的安卓 App即时钟,时间与闹钟与我们的生活息息相关,学习者会有相关的知识经验,理解起来会更容易。

(4)设计性

在STEAM教育实施的过程中,教学探究环节通常包括设计与制作环节。如在学习App Inventor课程内容设计安卓 App——时钟时,在设计作品的过程中可以使学习者获得信心,进而激发其学习动机和热情;在制作过程中可以使学习者将所学的知识进行应用与内化,最后通过作品的形式将获得的知识与能力外显。在整个过程中,学习者学习了知识,锻炼了能力,提高了STEAM 跨学科运用知识的能力,并增强了动手操作能力。

(5)协作性

STEAM教育注重学习者的团队协作意识与能力的培养。在基于问题解决的协作探究中,STEAM 教育的协作性体现在两个方面:一是让学习者以小组为单位,协作探究、激发灵感,共同搜集资料并进行分析,把小組任务完成。二是在协作过程中,学习者需要进行商讨以便参与到实际环境中去,并在环境中找到自己的位置,认同角色,了解自己的状态。

二、基于STEAM理念的初中信息技术课程教学流程构建基础研究

1.初中信息技术课程标准教学理念解读

(1)注重对实践过程的体验。要理论与实践相结合,让学习者在“做中学”,鼓励学习者用技术表达自己的创意想法。

(2)强调多学科之间的联系。分科教学容易让学习者脑海里不同的学科知识脱节。跨学科教学有利于学习者对整体知识的理解,开阔学习者视野。

(3)强调课堂教学与实际生活相联系。强调课堂教学与学习者生活和学习实际相结合,让学习者知道所学知识为生活所用。

(4)发展学习者个性和能力。关注学习者的差异性,把握学习者特征,做到因材施教。注重培养信息能力、发现与分析并解决问题的能力。

(5)注重交流与合作。学习者初始能力为学习者生活和学习实际,鼓励学习者运用技术表达所思所想,在交流中智慧碰撞,反思收获。

可见,STEAM 教育的核心理念和价值取向与初中信息课程标准的导向与要求高度一致。将 STEAM 教育理念引入中学信息技术课程教学设计中,可以拓展、延伸学习者的创新性思维,有意识地引导学习者用多思维、多角度的方法去观察、思考、协作、探究,有效促进学科核心素养的达成,培养学习者创新实践能力。

2.基于STEAM理念的信息技术课堂教学与传统课堂教学的比较分析

相较于传统课堂教学,基于STEAM理念开展信息技术课程教学设计与实施,其教学理念、教学方式、教学评价等方面均会发生实质性变化,其简要比较如表1所示。

3.教学理论

(1)建构主义学习理论

建构主义知识观认为,知识对世界的法则并不能绝对准确地概括,也不能对任何活动或问题解决提供都适用的方法。建构主义学习观认为世界是客观存在的,但是对于世界的理解和赋予的意义是每個人自己决定的;教师不是知识的提供者和灌输者,而是意义建构的协助者和促进者。建构主义理论对基于STEAM的信息技术教学有很多启示,在初中信息技术教学过程中强调学习者是学习的主体,教师起主导作用,学习者通过自主探究或者小组合作的学习方式,在解决问题的过程中学习知识、内化知识,提高能力。

(2)情境认知与学习理论

情境认知与学习理论是促进知识向真实生活情境转化并提供有意义学习的一种重要学习理论,主张理论知识的学习应该与生活情境相结合,以便使学习者的学习更加情境化、生活化。而STEAM 教育是具有人文气息的理工科教育,是多学科的整体学习,是基于现实生活的实践性学习。情境认知与学习理论和STEAM教育理念不谋而合。

三、基于STEAM理念的初中信息技术课程教学流程构建

本研究以建构主义与情境教学理论为指导,紧扣初中信息技术课程标准的导向与要求,将STEAM教育核心理念融入初中信息技术课程教学设计与实施,构建了贯穿课前、课中、课后全流程的初中信息技术课程教学设计流程。如图2 所示。

1.课前阶段

(1)学情诊断

为了判断学习者是否具备实现当前教学目标所要求的条件,教师线上发布前测练习题,以便了解学习者的知识基础和准备情况,有利于教师设计出可以满足不同起点水平和不同学习风格的学习者所需的教学方案,有助于教师精准分析学情,确定教学起点与教学方案。

(2)STEAM内容分析

由于 STEAM 教学涉及多门学科知识,因此,要求教师以联系现实生活的综合性主题来整合学科教学内容。如在“3D建模与打印口哨”案例中,涉及信息技术、科学、美术、数学、语文等多个学科知识,教师通过实施项目进行驱动教学,让学生去动手、去实践,最终促进了多学科内容融合与创新[2]。

(3)跨学科目标设计

以信息技术核心素养为根本导向,并有效融入多学科学习目标。在创新意识上,发现实际生活中的需要,萌生解决问题的新思路。在创新思维上,能够从科学、技术、艺术、工程、数学等多个学科角度思考问题,并综合运用其知识解决问题,锻炼发散思维。在创新技能上,综合运用各类创新思维实现创新性的想法,形成作品,锻炼创新技能。

(4)任务、活动设计

通过精心设计,教师将真实的生活问题转化为学习项目,并将教学目标、教学内容合理融入探究任务与学习活动之中,通过任务与活动承载学习内容,学生在完成任务与活动的过程中自然达成学习目标。

(5)学习资源设计

学习资源主要包括教学微课、教学PPT和其他助学资源三个方面。教师需收集整理课前资料上传到线上教学平台,包括基础知识讲解的课程、与本节课相关的案例小视频等。其他资源包括指导性材料,更多地侧重于其他学科的相关资源。

最终,教师将学习目标、学习内容、学习任务与活动、学习资源、学习建议等整合成一份详实的导学案,在课前发布到在线课程平台,学习者可根据个人的阅读习惯以及学习需求,在网上进行选择性查阅。

2.课中阶段

(1)课前学习效果检验

为了使学习者在课上更能发挥其主观能动性,教师要检验学习者的课前学习效果,要检验学习者的基础性学习完成程度,要检验其在线上平台发言是否积极以及与其他学习者互动是否较多,教师通过平台得到的数据对学习者进行评判,对于项目解决方案的初步设计,教师要考虑到学习者的检验完成情况。

(2)情境导入

教师从学习者的生活经验和知识背景出发,依据学习者的学习情况、生活环境、心理状态,利用实际项目创设情境,以引发学习者的学习兴趣。情境可以从不同层面呈现同一个问题,培养学习者多思维、多角度地思考问题,引导学习小组积极参与到项目的计划、设计、改进和解决问题的过程中,以期提升学习者的批判性思维能力、分析能力和创造能力。

(3)设置问题

教师设置问题,学习者基于不同层面的情境以头脑风暴的方式分析问题,激发学习者的创新意识,并通过教师指导和同伴协商引导学习者明确问题,使学习者综合运用多种思维及多门学科知识从不同角度来分析问题,将抽象问题具体化。但各小组在讨论以及实践过程中,对教师的指导需求通常会在同一时间段爆发,为保障各小组问题得到及时解决,建议每三个组配备一名指导人员。

(4)协作学习

在STEAM教育中,基于项目的学习往往具有挑战性,所以STEAM教育理念提倡小组合作探究学习。在小组探究过程中,学习者各抒己见,教师指引学习者利用辩证思维梳理归纳同伴之间的各种发散性观点,综合运用知识技能解决问题,形成解决方案。学习者依据方案综合运用所学知识解决问题,并由组长分配任务。

(5)综合创作

各小组形成设计方案后,将所设计的方案转化成实物,组长依据各个组员的特点进行分工,教师引导学习者依据方案选择相应的辅助学习资源。在小组制作作品的过程中、在实践过程中会出现一系列生成性问题,小组成员需要针对产生的问题再次展开讨论—再梳理—再修改—再实践,在必要的时候,教师可给予学习者提示与指导,帮助每个小组不断完善自己的创意作品。

(6)教学评价

基于STEAM理念的信息技术课程教学评价,它倡导基于学习行为、学习过程、学习成果与业绩的多维评价,关注学习者的学习过程、学习成果和学生能力发展,广泛采用教师评价、组间互评、组内互评等自评、他评相结合的多元主体评价方式。

其中,對于作品的评价可从用户感官体验、交互体验、实用性、技术复杂度、创新性等多个角度进行评价,制定评价量规,使学习者从多个角度充分了解自己小组作品的优缺点。对于学习过程的评价,可从学习者在线学习情况的数据统计及课堂教学中的参与情况、自主学习、协作能力、多学科知识运用、创新情况等方面观察学习者在创作过程中的表现,进行综合评价。

3.课后阶段

(1)巩固拓展

学习者通过自主练习对知识进行不断巩固提升,在作品展示、过程性评价以及总结性评价环节中,针对教师和同学们提出的意见进行不断完善,真正做到将所学知识运用到现实生活中去。

(2)反思提升

教师对课前阶段和课中阶段的教学活动进行反思总结,发现其不足之处,并且在教学设计、组织教学及软件使用等方面对自身进行反思,不断提高自身的教学水平。

(3)课程迭代

教师对教与学过程中产生的新作品、新成果、新观点、新问题等生成性资源进行梳理、提炼和再加工,形成新的高质量的学习资源,对课程进行完善、扩展与更新,实现课程资源的师生共建、动态生成。

四、结束语

从信息技术的学科特点来看,信息技术课是中小学为数不多的技术类课程,课程本身就具有很强的综合性和实践性。作为一门技术类课程,它可以作为各个学科学习的技术支撑,也可以与各学科的教学内容相结合,这与STEAM教育理念基于实践的跨学科学习的主张是一致的,也使STEAM 教育理念在信息技术课程中可以得到有效落实。本研究构建了基于STEAM 教育理念的初中信息技术课程教学设计流程框架,在未来的研究和实践中,还要对此进行长期的实践验证,这也是本研究下一步努力的方向。

参考文献:

[1]赵慧臣,陆晓婷.开展STEAM教育,提高学生创新能力——访美国STEAM教育知名学者格雷特·亚克门教授[J].开放教育研究,2016,22(5):4-10.

[2]Zhou D,Fan Y,Ying Y U,et al.Research on Reconstruction of Primary School Curriculum System Based on STEAM Educational Concept[J]. e-Education Research,2017.

[3]宋怡,马宏佳,姚金鑫 .美国“项目引路”计划的价值动因、课程样态与行动路径——以威斯康辛州为例 [J].远程教育杂志,2017,35(6):31-40.

[4]傅骞,王辞晓.当创客遇上STEAM教育[J].现代教育技术,2014,24(10):37-42.

(编辑:鲁利瑞)