孫俊梅

摘要：本文將STEM理念引入到小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐中，采用項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的方式，以小學(xué)3D建模課程為研究切入口，經(jīng)過探索和實(shí)踐，促進(jìn)了學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，提升了其實(shí)踐創(chuàng)新能力，發(fā)展了學(xué)生的核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：STEM理念;項(xiàng)目式學(xué)習(xí);3D建模

中圖分類號(hào)：G434? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 論文編號(hào)：1674-2117（2020）11-0047-03

● 研究背景與理論依據(jù)

《中小學(xué)信息技術(shù)新課程標(biāo)準(zhǔn)》指出：小學(xué)信息技術(shù)課程的目標(biāo)是聯(lián)系實(shí)際培養(yǎng)學(xué)生利用信息技術(shù)解決問題的能力，感悟技術(shù)的使用價(jià)值;引導(dǎo)學(xué)生在方案設(shè)計(jì)、動(dòng)手操作、自主探究和解決問題的過程中從“學(xué)技術(shù)”過渡到“用技術(shù)”。

STEM是Science（科學(xué)）、Technology（技術(shù)）、Engineering（工程）、Mathematics（數(shù)學(xué)）的縮寫，STEM教育中科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四門學(xué)科緊密相連，它以學(xué)科整合的形式來引導(dǎo)學(xué)生習(xí)得知識(shí)和技能，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在學(xué)習(xí)情境中獲得設(shè)計(jì)能力、合作能力、解決問題能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力?？梢哉f，STEM理念下發(fā)展信息技術(shù)教育已成為大勢(shì)所趨，STEM教育實(shí)踐的開展也為小學(xué)信息技術(shù)課程的內(nèi)容及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了一種新的視角。

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是指在一定約束條件下，學(xué)生為完成某一特定的任務(wù)目標(biāo)，利用知識(shí)、技能、工具和技術(shù)等進(jìn)行的一系列獨(dú)立而又相互關(guān)聯(lián)的活動(dòng)。一般來講，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)圍繞“以學(xué)生為中心”開展，由分析、設(shè)計(jì)、實(shí)施、展示與優(yōu)化幾個(gè)主要環(huán)節(jié)構(gòu)成，可見項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是落實(shí)STEM理念的重要途徑，也為信息技術(shù)課程開展STEM教育提供了一種可供操作的模式。

因此，本研究將STEM理念引入到小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐中，將項(xiàng)目式學(xué)習(xí)作為組織形式，以小學(xué)3D建模課程為研究切入口進(jìn)行探索和實(shí)踐。

● 項(xiàng)目式學(xué)習(xí)內(nèi)容

3D打印的關(guān)鍵步驟是在計(jì)算機(jī)中建立起3D模型，即3D建模。3D建模課程具有實(shí)踐性和創(chuàng)造性特點(diǎn)，既可以使學(xué)生比較直觀地了解空間圖形，又可以讓學(xué)生通過自己動(dòng)手制作體驗(yàn)空間圖形的組成。從2015年起，筆者不斷進(jìn)行教學(xué)創(chuàng)新嘗試，聯(lián)合校際優(yōu)勢(shì)資源，面向五年級(jí)學(xué)生開設(shè)了“玩轉(zhuǎn)3D建?！钡男１菊n程，該課程以3D one和Scratch 3D兩款建模軟件作為學(xué)習(xí)載體，課堂上引導(dǎo)學(xué)生通過設(shè)計(jì)項(xiàng)目作品、制訂項(xiàng)目計(jì)劃、按照計(jì)劃完成作品等過程開展探究性學(xué)習(xí)活動(dòng)。

“現(xiàn)代機(jī)關(guān)大師”是“玩轉(zhuǎn)3D建?！毙１菊n程中的一個(gè)項(xiàng)目活動(dòng)，項(xiàng)目主題是在了解榫卯結(jié)構(gòu)和魯班鎖的基礎(chǔ)上，利用建模軟件設(shè)計(jì)制作一個(gè)魯班鎖部件來修復(fù)三通魯班鎖，讓學(xué)生體會(huì)項(xiàng)目成功帶來的成就感，感受古代傳統(tǒng)機(jī)關(guān)術(shù)的設(shè)計(jì)的精妙。下表是“現(xiàn)代機(jī)關(guān)大師”項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的STEM內(nèi)容分析。

● 項(xiàng)目式學(xué)習(xí)流程

基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的“現(xiàn)代機(jī)關(guān)大師”活動(dòng)開展流程包括項(xiàng)目分析階段、項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段、項(xiàng)目實(shí)施階段、項(xiàng)目展示階段、項(xiàng)目?jī)?yōu)化階段。

1.項(xiàng)目分析階段：創(chuàng)設(shè)情境，選定項(xiàng)目

首先，學(xué)生根據(jù)教師提供的學(xué)習(xí)單進(jìn)行實(shí)踐活動(dòng)，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行關(guān)鍵信息的搜索、篩選、提取，了解古代機(jī)關(guān)、三通魯班鎖;其次，學(xué)生進(jìn)行主題式匯報(bào)分享;最后，教師創(chuàng)設(shè)機(jī)關(guān)大師情境，明確此項(xiàng)目要解決的問題：制作一個(gè)魯班鎖部件來修復(fù)三通魯班鎖。通過分析討論將問題聚焦于如何利用建模軟件設(shè)計(jì)一個(gè)魯班鎖部件。

2.項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段：分析問題，制訂計(jì)劃

學(xué)生以小組為單位討論3D建模打印的一般步驟，制訂項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃。

3.項(xiàng)目實(shí)施階段：自選方案，活動(dòng)探究

學(xué)生根據(jù)計(jì)劃和步驟進(jìn)行魯班鎖部件的設(shè)計(jì)與制作：①小組分析繪制還原后的魯班鎖部件的示意圖、三視圖;②對(duì)如何利用建模軟件設(shè)計(jì)一個(gè)魯班鎖部件展開頭腦風(fēng)暴，集思廣益，小組討論有幾種可行的建模方案;③應(yīng)用學(xué)過的數(shù)學(xué)知識(shí)推算分析魯班鎖部件的尺寸，記錄標(biāo)注建模數(shù)據(jù);④自選建模方案，自選3D one或者Scratch 3D作為建模軟件，嘗試設(shè)計(jì)魯班鎖部件，在自主探索實(shí)踐過程中大膽嘗試，積極尋求有效的問題解決方法，同時(shí)，教師提供多個(gè)建模探究支架協(xié)助學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

4.項(xiàng)目展示階段：方案推廣，思維外顯

學(xué)生借助匯報(bào)支架進(jìn)行方案推廣（跟同學(xué)分享交流推廣自己的建模歷程）。匯報(bào)支架包括選擇了哪種建模方案、哪款建模軟件選件、具體設(shè)計(jì)步驟、遇到的困難和解決方法。

5.項(xiàng)目?jī)?yōu)化階段：總結(jié)反思，拓展延伸

教師引導(dǎo)學(xué)生思考整個(gè)項(xiàng)目的推進(jìn)過程，啟發(fā)學(xué)生思考解決問題的方法，最后引出魯班鎖是榫卯結(jié)構(gòu)的一種典型應(yīng)用，引發(fā)學(xué)生對(duì)榫卯結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)和生活中應(yīng)用的好奇心和探索欲。

● 反思與總結(jié)

在探索和實(shí)踐過程中，筆者認(rèn)為STEM理念下的小學(xué)信息技術(shù)課程項(xiàng)目式學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)應(yīng)做到以下幾點(diǎn)轉(zhuǎn)變。

1.轉(zhuǎn)變課程內(nèi)容：多學(xué)科融合凸顯學(xué)生核心素養(yǎng)

STEM教育主張多學(xué)科融合，強(qiáng)調(diào)的是讓學(xué)生在真實(shí)的生活情境下，通過觀察發(fā)現(xiàn)、實(shí)踐體驗(yàn)、合作探究，學(xué)會(huì)知識(shí)技能，學(xué)會(huì)動(dòng)手動(dòng)腦;多學(xué)科融合沒有學(xué)科邊界，更加指向的是培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)未來社會(huì)生活的關(guān)鍵能力和必備品質(zhì);多學(xué)科融合改變現(xiàn)有課程結(jié)構(gòu)過于強(qiáng)調(diào)學(xué)科本位、科目過多和缺乏統(tǒng)整的現(xiàn)狀，更具整體性、針對(duì)性、適切性和有效性，促進(jìn)學(xué)生自主且有個(gè)性的發(fā)展，有效提升了學(xué)生的核心素養(yǎng)。

2.轉(zhuǎn)變課程教學(xué)方式：把課堂還給學(xué)生，向生本教育靠攏

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是一種以學(xué)科原則為核心內(nèi)容的探究式學(xué)習(xí)模式，能使學(xué)生借助各種資源在現(xiàn)實(shí)世界中開展探究活動(dòng)，解決學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到的問題。而生本教育主張?jiān)谡n堂上以生為本，教學(xué)實(shí)施過程中努力做到理解學(xué)生、尊重學(xué)生，真正以生為本（以學(xué)生的興趣為出發(fā)點(diǎn)，用學(xué)生的方案引導(dǎo)學(xué)生思考、學(xué)習(xí);給學(xué)生留有更多的思維空間，更多自主探索、合作交流的機(jī)會(huì)，在交流中碰撞思維的火花，迸發(fā)創(chuàng)新靈感;學(xué)生在自主思考中動(dòng)手實(shí)踐，在自主比較、鑒別、實(shí)踐、展示交流等環(huán)節(jié)培養(yǎng)分析和解決問題的能力）。在這個(gè)過程中，教師只是學(xué)生學(xué)習(xí)的引領(lǐng)者、協(xié)助者，不給學(xué)生過多的干預(yù)，只以同伴的身份參與到學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)中。

3.轉(zhuǎn)變課程評(píng)價(jià)體系：基于學(xué)生差異，強(qiáng)調(diào)人的發(fā)展性

由于學(xué)生的個(gè)人素質(zhì)以及所處的家庭、社會(huì)環(huán)境各不相同，這在客觀上造成了學(xué)生學(xué)習(xí)上的個(gè)體差異。在評(píng)價(jià)的過程中，要兼顧學(xué)生發(fā)展和個(gè)體差異的不同需求，拋棄評(píng)價(jià)的“甄別和選拔”功能，圍繞學(xué)生的發(fā)展，使評(píng)價(jià)成為促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展的工具;要正視和尊重學(xué)生的個(gè)體差異，考慮學(xué)生在發(fā)展過程中的各種可能性，關(guān)注學(xué)生的進(jìn)步和成長(zhǎng)，找尋學(xué)生成長(zhǎng)中的問題，挖掘?qū)W生的潛能，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)思考、善于探索，從而促進(jìn)學(xué)生自由、自然、全面地發(fā)展。

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