STEM理念下小学信息技术课程项目式学习设计研究

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　　摘要：本文将STEM理念引入到小学信息技术教学设计与实践中，采用项目化学习的方式，以小学3D建模课程为研究切入口，经过探索和实践，促进了学生解决实际问题的能力，提升了其实践创新能力，发展了学生的核心素养。
　　关键词：STEM理念;项目式学习;3D建模
　　中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2020）11-0047-03
　　● 研究背景与理论依据
　　《中小学信息技术新课程标准》指出：小学信息技术课程的目标是联系实际培养学生利用信息技术解决问题的能力，感悟技术的使用价值;引导学生在方案设计、动手操作、自主探究和解决问题的过程中从“学技术”过渡到“用技术”。
　　STEM是Science（科学）、Technology（技术）、Engineering（工程）、Mathematics（数学）的缩写，STEM教育中科学、技术、工程、数学四门学科紧密相连，它以学科整合的形式来引导学生习得知识和技能，强调学生在学习情境中获得设计能力、合作能力、解决问题能力和实践创新能力。可以说，STEM理念下发展信息技术教育已成为大势所趋，STEM教育实践的开展也为小学信息技术课程的内容及结构设计提供了一种新的视角。
　　项目式学习是指在一定约束条件下，学生为完成某一特定的任务目标，利用知识、技能、工具和技术等进行的一系列独立而又相互关联的活动。一般来讲，项目式学习设计围绕“以学生为中心”开展，由分析、设计、实施、展示与优化几个主要环节构成，可见项目式学习是落实STEM理念的重要途径，也为信息技术课程开展STEM教育提供了一种可供操作的模式。
　　因此，本研究将STEM理念引入到小学信息技术教学设计与实践中，将项目式学习作为组织形式，以小学3D建模课程为研究切入口进行探索和实践。
　　● 项目式学习内容
　　3D打印的关键步骤是在计算机中建立起3D模型，即3D建模。3D建模课程具有实践性和创造性特点，既可以使学生比较直观地了解空间图形，又可以让学生通过自己动手制作体验空间图形的组成。从2015年起，笔者不断进行教学创新尝试，联合校际优势资源，面向五年级学生开设了“玩转3D建模”的校本课程，该课程以3D one和Scratch 3D两款建模软件作为学习载体，课堂上引导学生通过设计项目作品、制订项目计划、按照计划完成作品等过程开展探究性学习活动。
　　“现代机关大师”是“玩转3D建模”校本课程中的一个项目活动，项目主题是在了解榫卯结构和鲁班锁的基础上，利用建模软件设计制作一个鲁班锁部件来修复三通鲁班锁，让学生体会项目成功带来的成就感，感受古代传统机关术的设计的精妙。下表是“现代机关大师”项目式学习的STEM内容分析。
　　● 项目式学习流程
　　基于项目式学习的“现代机关大师”活动开展流程包括项目分析阶段、项目设计阶段、项目实施阶段、项目展示阶段、项目优化阶段。
　　1.项目分析阶段：创设情境，选定项目
　　首先，学生根据教师提供的学习单进行实践活动，运用网络进行关键信息的搜索、筛选、提取，了解古代机关、三通鲁班锁;其次，学生进行主题式汇报分享;最后，教师创设机关大师情境，明确此项目要解决的问题：制作一个鲁班锁部件来修复三通鲁班锁。通过分析讨论将问题聚焦于如何利用建模软件设计一个鲁班锁部件。
　　2.项目设计阶段：分析问题，制订计划
　　学生以小组为单位讨论3D建模打印的一般步骤，制订项目实施计划。
　　3.项目实施阶段：自选方案，活动探究
　　学生根据计划和步骤进行鲁班锁部件的设计与制作：①小组分析绘制还原后的鲁班锁部件的示意图、三视图;②对如何利用建模软件设计一个鲁班锁部件展开头脑风暴，集思广益，小组讨论有几种可行的建模方案;③应用学过的数学知识推算分析鲁班锁部件的尺寸，记录标注建模数据;④自选建模方案，自选3D one或者Scratch 3D作为建模软件，尝试设计鲁班锁部件，在自主探索实践过程中大胆尝试，积极寻求有效的问题解决方法，同时，教师提供多个建模探究支架协助学生自主学习。
　　4.项目展示阶段：方案推广，思维外显
　　学生借助汇报支架进行方案推广（跟同学分享交流推广自己的建模历程）。汇报支架包括选择了哪种建模方案、哪款建模软件选件、具体设计步骤、遇到的困难和解决方法。
　　5.项目优化阶段：总结反思，拓展延伸
　　教师引导学生思考整个项目的推进过程，启发学生思考解决问题的方法，最后引出鲁班锁是榫卯结构的一种典型应用，引发学生对榫卯结构的特点、优势和生活中应用的好奇心和探索欲。
　　● 反思与总结
　　在探索和实践过程中，笔者认为STEM理念下的小学信息技术课程项目式学习设计应做到以下几点转变。
　　1.转变课程内容：多学科融合凸显学生核心素养
　　STEM教育主张多学科融合，强调的是让学生在真实的生活情境下，通过观察发现、实践体验、合作探究，学会知识技能，学会动手动脑;多学科融合没有学科边界，更加指向的是培养学生适应未来社会生活的关键能力和必备品质;多学科融合改变现有课程结构过于强调学科本位、科目过多和缺乏统整的现状，更具整体性、针对性、适切性和有效性，促进学生自主且有个性的发展，有效提升了学生的核心素养。
　　2.转变课程教学方式：把课堂还给学生，向生本教育靠拢
　　项目式学习是一种以学科原则为核心内容的探究式学习模式，能使学生借助各种资源在现实世界中开展探究活动，解决学生在学习过程中遇到的问题。而生本教育主张在课堂上以生为本，教学实施过程中努力做到理解学生、尊重学生，真正以生为本（以学生的兴趣为出发点，用学生的方案引导学生思考、学习;给学生留有更多的思维空间，更多自主探索、合作交流的机会，在交流中碰撞思维的火花，迸发创新灵感;学生在自主思考中动手实践，在自主比较、鉴别、实践、展示交流等环节培养分析和解决问题的能力）。在这个过程中，教师只是学生学习的引领者、协助者，不给学生过多的干预，只以同伴的身份参与到学生的学习活动中。
　　3.转变课程评价体系：基于学生差异，强调人的发展性
　　由于学生的个人素质以及所处的家庭、社会环境各不相同，这在客观上造成了学生学习上的个体差异。在评价的过程中，要兼顾学生发展和个体差异的不同需求，抛弃评价的“甄别和选拔”功能，围绕学生的发展，使评价成为促进学生全面发展的工具;要正视和尊重学生的个体差异，考虑学生在发展过程中的各种可能性，关注学生的进步和成长，找寻学生成长中的问题，挖掘学生的潜能，鼓励学生主动思考、善于探索，从而促进学生自由、自然、全面地发展。
　　参考文献：
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