陳茂賢

在傳統(tǒng)的信息學課程教學中，教師往往只注重單調、機械的編程教學而忽略了其背后蘊藏的多學科交叉融合思想，從而局限了學生解決問題綜合能力的培養(yǎng)。以科學、技術、工程和數(shù)學為核心多學科交叉融合的STEM教育理念的提出，豐富了信息學課程教學的內(nèi)涵，并創(chuàng)新了基于綜合能力培養(yǎng)的信息學課堂教學模式。

一、STEM教育理念

STEM 是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學（Mathematics）四門學科的簡稱，強調多學科的交叉融合。STEM 教育并不是科學、技術、工程和數(shù)學教育的簡單疊加，而是將四門學科內(nèi)容組合成有機整體，以更好地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神與實踐能力。

跨學科就是要求教師在基于STEM理念實施教學時，不將重點放在某個特定學科或者過于關注學科界限，而應將重心放在真實問題的解決上，跨越學科界限，強調綜合利用科學、技術、工程、數(shù)學等學科相互關聯(lián)的知識解決問題。

二、中小學信息學課程特點

中小學信息學是一門涉及算法、數(shù)據(jù)結構和程序設計等方面的內(nèi)容，以編程解決問題為核心的學科拓展課程，基于問題的學習（PBL）是其重要的教學模式。學習中，學生需要綜合應用計算機科學原理、數(shù)學知識、軟件工程思想和計算機操作技術等多學科知識來解決大量的實際問題。中小學信息學課程將有關的數(shù)學知識引入到編程解決問題中學習，并構建數(shù)學模型；組織學生運用工程的思想進行問題的需求分析、算法規(guī)劃和程序設計；學生通過掌握信息技術操作實現(xiàn)上機編程和調試程序；在編程解決問題的過程中，還需要運用計算機科學的原理、思想和方法，才能更好地進行數(shù)學模型的構建和算法的設計。

三、STEM理念下信息學課程教學模式

根據(jù)STEM教育理念和信息學課程的特點，將STEM理念滲透到基于問題學習的信息學課程教學過程中，筆者提出了如圖所示的“STEM理念下的信息學課程教學模式”。

四、STEM理念下信息學課程教學案例

以編程解題“整除的判斷”為例說明。

1.提出問題

爸爸買了新房子，正打算給小明的房間鋪邊長是c厘米的正方形地磚。小明趕緊拿尺子量了一下自己的房間，發(fā)現(xiàn)長a厘米，寬b厘米。問：在不切割地磚的情況下，能用若干塊地磚正好鋪滿這個房間嗎？

2.分析問題

本題已知條件是房間的長和寬以及正方形地磚的邊長，需要解決的問題是怎樣不切割地磚剛好鋪滿房間。要解決該問題，就要了解正方形有什么特點，長和寬是什么以及不切割地磚鋪滿房間要滿足什么條件。通過分析最后得出“房間的長和寬都要是正方形地磚邊長的整數(shù)倍”的結論，這個過程滲透著數(shù)學思想。

3.學習新知

本題中，需要由前面的分析引出判斷“整數(shù)倍”的程序表達，如a除以b的余數(shù)為0，則a能被b整除。那么，在C++編程可用if（a%b==0）來判斷。通過新知識的學習，讓學生體驗計算機科學的有關原理。

4.解決問題

本例要解決的問題最后可歸納為“輸入三個正整數(shù)a，b和c，判斷a和b是否能同時被c整除的問題”，我們需要編出實際程序來解決問題。

指導學生在構建數(shù)學模型的基礎上，設計算法、編寫并調試程序，利用程序求解問題的結果，這與“需求、設計、實現(xiàn)、確認以及維護” 軟件工程思想相一致，在編程和調試過程中，需要計算機操作技術的支撐。

5.展示交流

教師抽樣展示學生程序，并讓學生說解題思路，交流探討學生操作過程出現(xiàn)的問題、解決的方法，從而進一步強化STEM教育理念的滲透，提高學生解決問題的綜合能力。

6.總結反思

歸納總結解題思路，思考整除和求余運算還可以解決哪些生活實際問題？如找出8的所有倍數(shù)，這些都是可以引導學生進行總結反思的內(nèi)容。

“STEM理念下的信息學課程教學模式”的提出是一種新的嘗試，在體現(xiàn)其跨學科性的同時，將趣味性、體驗性、情境性、協(xié)作性、設計性和藝術性帶進信息學課堂，期望能給枯燥單調的信息學課堂打開另一片天空。endprint