基于STEM教育理念，小學(xué)科學(xué)與信息技術(shù)的融合實(shí)踐

莊珊雅

摘? 要： 基于STEM教育理念，小學(xué)科學(xué)與信息技術(shù)的融合實(shí)踐，本文主要體現(xiàn)在小學(xué)科學(xué)技術(shù)工程課程與信息技術(shù)手段的融合實(shí)踐，以及拓展性科學(xué)課程與信息技術(shù)課程的融合實(shí)踐兩方面。通過兩者的融合實(shí)踐，促使學(xué)生在科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)之間進(jìn)行交互式碰撞，實(shí)現(xiàn)深層次的學(xué)習(xí)、理解性學(xué)習(xí)，從而使學(xué)生具備較強(qiáng)的信息意識與創(chuàng)新意識，提高科學(xué)素養(yǎng)、技術(shù)素養(yǎng)、工程素養(yǎng)、數(shù)學(xué)素養(yǎng)、信息素養(yǎng)的同時(shí)，更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力，為適應(yīng)社會需求，為新時(shí)代人才發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞： STEM理念;科學(xué)課程;信息技術(shù);融合實(shí)踐

基于STEM教育理念，小學(xué)科學(xué)與信息技術(shù)的融合實(shí)踐，是學(xué)生利用信息技術(shù)，將科學(xué)和工程問題有效地結(jié)合在一起。在有針對地選擇和有效的引導(dǎo)下，通過信息技術(shù)手段，輔助做好小學(xué)科學(xué)探究課程的開展，也讓學(xué)生把學(xué)習(xí)到的零碎科學(xué)知識與機(jī)械過程轉(zhuǎn)變成一個(gè)探究世界不同側(cè)面的過程，有意識地引導(dǎo)學(xué)生嘗試機(jī)械制作與智能化的構(gòu)建，讓學(xué)生在科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)之間進(jìn)行交互式碰撞，實(shí)現(xiàn)深層次學(xué)習(xí)、理解性學(xué)習(xí)。從而使學(xué)生具備較強(qiáng)的信息意識與創(chuàng)新意識，提高科學(xué)素養(yǎng)、技術(shù)素養(yǎng)、工程素養(yǎng)、數(shù)學(xué)素養(yǎng)、信息素養(yǎng)的同時(shí)，更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力。

一、基于STEM教育理念，小學(xué)科學(xué)技術(shù)工程課程與信息技術(shù)手段的融合實(shí)踐，促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐能力的提升

《小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》修訂后，新增技術(shù)與工程領(lǐng)域的課程內(nèi)容，其課程理念與STEM理念密切相關(guān)，其內(nèi)容是讓學(xué)生充分嘗試用科學(xué)知識解決生活中的問題，綜合運(yùn)用物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、地球和宇宙科學(xué)領(lǐng)域的知識，根據(jù)工程與技術(shù)領(lǐng)域的思維，制作出相關(guān)作品，促進(jìn)實(shí)踐能力的發(fā)展，有效提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)。

但由于技術(shù)與工程領(lǐng)域的課程，存在課程周期長，材料不易收集，制作結(jié)果無法及時(shí)反饋，教師教學(xué)難以下手等問題。因此，可以根據(jù)STEM課程理念，以STEM課程中項(xiàng)目式學(xué)習(xí)模式為依托，明確教學(xué)流程，完善課程設(shè)計(jì)。

如“制作我的小樂器”這節(jié)課，讓學(xué)生利用玻璃瓶、筷子、吸管、橡皮筋、木板等材料，制作出能發(fā)出高低不同聲音的樂器，這類課程可以借鑒STEM課程中的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)。

（一）確定制作項(xiàng)目：做一個(gè)樂器。

（二）提出核心問題：如何讓樂器發(fā)出高低不同的聲音。

（三）結(jié)合已學(xué)知識：聲音的產(chǎn)生，聲音高低與振動頻率有關(guān)，由振動物體的長短、松緊、粗細(xì)所決定。

（四）確定制作材料：選擇①橡皮筋、木板，②吸管、剪刀、透明膠帶，③琉璃瓶、水。

（五）設(shè)計(jì)制作草圖：

（六）制作初期作品：可以發(fā)出高低不同的聲音。

（七）展示初期作品。

（八）改進(jìn)、調(diào)試作品：讓樂器發(fā)出do、rei、mi、fa、so五個(gè)音。

（九）成品展示與評價(jià)。

綜上教學(xué)設(shè)計(jì)，完成一個(gè)樂器作品至少需要兩個(gè)課時(shí)的時(shí)間，為了讓教學(xué)效果最大化，在設(shè)計(jì)、制作、反饋環(huán)節(jié)，我們可以將信息技術(shù)手段充分應(yīng)用，通過多媒體手段，例如：圖片投影、直播等手段，進(jìn)行制作草圖展示、制作視頻展示、現(xiàn)場操作演示。讓各小組的階段性成果進(jìn)行全班匯報(bào)，使小組之間能夠根據(jù)實(shí)際操作，實(shí)圖，有針對性地對比、反饋、評價(jià)，讓師生、生生之間的評價(jià)有理有據(jù)，促進(jìn)學(xué)生反思與改進(jìn)自己的作品。

在改進(jìn)環(huán)節(jié)，師生還可以通過收集不同發(fā)音玻璃瓶水面高度數(shù)據(jù)，并整理，借助軟件生成折線圖，分析音高變化與水面高度關(guān)系，將原本抽象的音高變化現(xiàn)象，數(shù)據(jù)圖形化，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)規(guī)律，并嘗試根據(jù)規(guī)律，再次改進(jìn)作品，使學(xué)生的思維水平得到質(zhì)的飛躍。

在課后，教師還可以利用人人通等平臺，讓學(xué)生自主提交成品，并將優(yōu)秀作品發(fā)布到班級，供學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)。根據(jù)學(xué)生作品，給予學(xué)生及時(shí)、針對性地評價(jià)，針對學(xué)生課后提出的問題，教師也能及時(shí)反饋，并鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)一步探索與實(shí)踐，讓每個(gè)學(xué)生都可以獲得成功的體驗(yàn)，保護(hù)了學(xué)生的好奇心和求知欲。

基于STEM教育理念，小學(xué)科學(xué)技術(shù)工程領(lǐng)域內(nèi)容與信息技術(shù)有機(jī)融合，既解決了課程時(shí)間、空間上的局限性，也能及時(shí)將結(jié)果反饋，促使學(xué)生反思改進(jìn)，提高綜合應(yīng)用能力?？v觀科學(xué)學(xué)科技術(shù)與工程領(lǐng)域的課程內(nèi)容，均可以根據(jù)STEM理念，將技術(shù)工程領(lǐng)域課程內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)拆分，從項(xiàng)目任務(wù)到項(xiàng)目問題，再到制作方案，嘗試制作，最后改進(jìn)完善，使學(xué)生能像工程師那樣圍繞項(xiàng)目，綜合運(yùn)用知識，解決并制作相關(guān)產(chǎn)品，促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐能力、合作學(xué)習(xí)能力的提升。

二、基于STEM教育理念下，拓展性科學(xué)課程與信息技術(shù)課程融合實(shí)踐，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維能力的提升

在新興的科技創(chuàng)新領(lǐng)域內(nèi)容中，創(chuàng)客教育、3D、人工智能作為最熱點(diǎn)的幾大話題，體現(xiàn)了新時(shí)代社會對人才培養(yǎng)的要求，有效利用信息技術(shù)探索STEM教育、創(chuàng)客教育等新教育模式，使學(xué)生具有較強(qiáng)的信息意識與創(chuàng)新意識，養(yǎng)成數(shù)字化學(xué)習(xí)習(xí)慣，提高學(xué)生科學(xué)素質(zhì)，成為教育發(fā)展的新趨勢。因此將拓展性科學(xué)課程與信息技術(shù)課程進(jìn)行融合實(shí)踐，并滲透STEM教育理念，從而促進(jìn)學(xué)生工程思維，創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有重要意義。

（一）機(jī)器人搭建與圖形化編程課程的融合實(shí)踐

根據(jù)學(xué)校實(shí)際，以及學(xué)生發(fā)展需求，積木搭建、圖形化編程成了各中小學(xué)學(xué)生喜愛的課程。學(xué)校借助四點(diǎn)半課后服務(wù)活動，開展了相關(guān)課外拓展活動，根據(jù)低、中、高不同小學(xué)年齡層學(xué)生已有知識和能力水平，開展對應(yīng)的拓展活動，如在低年級開展基礎(chǔ)搭建：以“打蛋器”“風(fēng)扇”等固定主題的方式，教師結(jié)合圖文展示實(shí)物，明確制作要點(diǎn)，學(xué)生自主發(fā)揮想象，利用提供的積木材料，搭建出具有相同功能的作品。學(xué)生在搭建過程中能著眼于重點(diǎn)，創(chuàng)新設(shè)計(jì)，搭建出的物品各具特色。過程中不僅鍛煉了學(xué)生的動手能力，也充分發(fā)揮了學(xué)生的創(chuàng)造力。中年級則開展圖形化編程課程，將初始的計(jì)算機(jī)語言培養(yǎng)、邏輯思維訓(xùn)練貫穿其中。同樣以固定主題的形式讓學(xué)生自己編寫程序，如“設(shè)計(jì)出輸入年份，就能顯示出生肖”的程序。學(xué)生們明確問題，并將問題進(jìn)行數(shù)學(xué)化，邏輯化，最后用圖形化的編程語言呈現(xiàn)。高年級則開展搭建與編程的結(jié)合，設(shè)計(jì)相關(guān)機(jī)器人作品，如根據(jù)“切菜”主題，設(shè)計(jì)相關(guān)機(jī)器人。這時(shí)，學(xué)生已經(jīng)具備一定的搭建技巧和計(jì)算機(jī)編程思維，能以小組合作的形式搭建作品并進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。

（二）模型、實(shí)驗(yàn)器具制作與3D建模課程的融合實(shí)踐

除了搭建與編程課程以外，科學(xué)拓展性課程中模型制作課與信息技術(shù)3D建模課程也巧妙地進(jìn)行融合，既能使信息技術(shù)服務(wù)于科學(xué)探究、手工制作課程，也能促進(jìn)3D建模課程的發(fā)展。

3D建模作為信息技術(shù)課程的新興內(nèi)容，學(xué)生在高年級的時(shí)候有進(jìn)行專門的學(xué)習(xí)，但實(shí)際生活中，學(xué)生對3D建模的需求、應(yīng)用卻比較少。而科學(xué)課程當(dāng)中，模型制作、實(shí)驗(yàn)器具，往往因?yàn)椴糠制鞑?、材料的缺失影響了課程的開展，利用3D打印成本低、可塑性強(qiáng)等特點(diǎn)，可以有效地解決科學(xué)器材、模型制作材料缺失的問題。

如航模制作中，由于模型零件比較小，學(xué)生經(jīng)常會出現(xiàn)零件丟失情況，影響了最終的成品制作，甚至有些零件丟失，還會影響航模在水中航行狀態(tài)。利用3D建模，制作并打印出缺失的零件，一下子就解決了問題。

3D材料的簡潔，制作的簡易、有針對性，不僅有效地服務(wù)于平時(shí)學(xué)生的課外制作活動，更能解決科學(xué)教師在制作創(chuàng)新教具制作中的大難題，有些教具的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，市面上找不到相關(guān)材料，利用3D建模打印就一下子輕松解決了。

因此，不管是機(jī)器人搭建與圖形化編程的融合課程，還是模型、實(shí)驗(yàn)器材制作與3D課程的融合，都是拓展性科學(xué)課程與信息技術(shù)課程融合實(shí)踐的成功案例，充分體現(xiàn)了STEM教育理念，多學(xué)科融合的思想，促使學(xué)生發(fā)散思維，不斷創(chuàng)新。

綜上所述，基于STEM教育理念下，將小學(xué)科學(xué)與信息技術(shù)融合實(shí)踐的過程中，學(xué)生不僅能收獲課堂的科學(xué)知識，還能體驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)的雙重魅力，促使學(xué)生學(xué)以致用，不斷提高實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、綜合運(yùn)用能力。同時(shí)，作為教師，也能在過程中不斷提高自身信息化技術(shù)能力，師生在科學(xué)素養(yǎng)、技術(shù)素養(yǎng)、工程素養(yǎng)、數(shù)學(xué)素養(yǎng)、信息素養(yǎng)得到同步提升?；赟TEM教育理念下，將小學(xué)科學(xué)與信息技術(shù)融合實(shí)踐，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)發(fā)展過程中，充分體會了工匠精神，為適應(yīng)社會需求，為新時(shí)代人才發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

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