10.3969/j.issn.1671-489X.2022.05.091

摘 要 基于STEAM教育理念，通過對學(xué)習(xí)者特征、學(xué)習(xí)內(nèi)容中的STEAM要素以及學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行分析，采用6E學(xué)習(xí)模式，按照參與、探索、解釋、工程、深化、評價等六個環(huán)節(jié)開展教學(xué)，對教學(xué)過程中師生之間的課堂互動進(jìn)行部分記錄，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行教學(xué)實踐。實踐結(jié)果表明，在編程教學(xué)中采用6E學(xué)習(xí)模式，有助于激發(fā)學(xué)生的編程興趣，同時在培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維和創(chuàng)造力方面有顯著效果。同時，本研究也為基于STEAM教育理念的中小學(xué)信息技術(shù)課程教學(xué)提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞 STEAM教育；6E學(xué)習(xí)模式；Scratch；小學(xué)編程教學(xué)；程序設(shè)計；計算思維

中圖分類號：G623.58 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）05-0091-05

0 引言

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”信息技術(shù)時代的到來，程序設(shè)計在中小學(xué)信息技術(shù)課程中發(fā)揮著越來越重要的作用?！吨行W(xué)信息技術(shù)課程指導(dǎo)綱要（試行）》中明確指出，中小學(xué)信息技術(shù)課程的首要任務(wù)是激發(fā)學(xué)生對信息技術(shù)的興趣和熱情，讓學(xué)生了解信息技術(shù)基本知識，掌握信息技術(shù)的基本技能，了解信息技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用對人類日常生活和科學(xué)技術(shù)的深刻影響[1]。中國教育技術(shù)協(xié)會信息技術(shù)教育專業(yè)委員會頒布的《基礎(chǔ)教育信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2012版）》提出，讓學(xué)生通過借助積木式程序塊的方式進(jìn)行程序設(shè)計、理解算法，結(jié)合生活實際深入理解算法問題[2]，從而更好地理解算法概念和體驗程序設(shè)計的整個過程。

本文以Scratch軟件為教學(xué)工具，以直觀形象的可視化編程語言代替枯燥、復(fù)雜的傳統(tǒng)程序代碼，結(jié)合STEAM跨學(xué)科融合的教育理念，運用6E學(xué)習(xí)模式，從參與、探索、解釋、工程、深化、評價等六個環(huán)節(jié)開展教學(xué)，讓學(xué)生積極進(jìn)行STEAM學(xué)習(xí)和審辯式思考，培養(yǎng)學(xué)生的計算思維、邏輯思維能力和創(chuàng)造力。

1 Scratch介紹

Scratch軟件是麻省理工學(xué)院（MIT）媒體實驗室設(shè)計開發(fā)的一款圖形化編程工具，可以與樂高機器人結(jié)合起來實現(xiàn)人機互動，是一款適合開展小學(xué)基礎(chǔ)編程教學(xué)的有效工具。Scratch軟件的可操作性強，界面生動活潑，學(xué)習(xí)者只需要從代碼區(qū)拖動相關(guān)積木塊到腳本區(qū)就可以搭建程序，設(shè)計自己想要的效果，創(chuàng)作自己的作品，從而激發(fā)對編程的欲望與興趣。

2 STEAM教育

2014年，美國國際技術(shù)與工程教育學(xué)會提出6E學(xué)習(xí)模式，旨在將它作為STEAM教育實踐活動的基礎(chǔ)，目的是強化學(xué)生的設(shè)計與探究能力。本文應(yīng)用6E學(xué)習(xí)模式開展教學(xué)，其中每個環(huán)節(jié)都滲透STEAM教育的理念。

2.1 STEAM教育

STEAM教育不是學(xué)科知識的簡單疊加，而是融合了科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)與數(shù)學(xué)等多學(xué)科的一門綜合教育，它聚焦于信息技術(shù)學(xué)科融合，提升學(xué)生核心素養(yǎng)，更注重理論聯(lián)系實際。我國《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》首次納入“技術(shù)與工程”內(nèi)容，將工程設(shè)計、探究活動上升至新課標(biāo)的高度，正體現(xiàn)了STEAM教育理念[3]。STEAM教育注重在實踐過程中發(fā)現(xiàn)問題，嘗試解決問題，尋找解決方案，讓學(xué)生充分經(jīng)歷知識的形成、應(yīng)用過程，實現(xiàn)玩中學(xué)。

2.2 6E學(xué)習(xí)模式

6E學(xué)習(xí)模式包括Engage（參與）、Explore（探索）、Explain（解釋）、Engineer（工程）、Enrich（深化）、Evaluate（評價）等六個環(huán)節(jié)。教師通過有趣的導(dǎo)入方式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生探索、構(gòu)建對知識的理解；學(xué)生運用工程思維對自己的設(shè)計作出明智的決策并深入探索，將知識延伸拓展，解決更加復(fù)雜的問題。具體學(xué)習(xí)過程如圖1所示。

3 基于STEAM教育的小學(xué)編程教學(xué)設(shè)計

3.1 學(xué)習(xí)者分析

教學(xué)對象是山西某實驗小學(xué)四年級學(xué)生，這一階段的學(xué)生具有一定的分析問題和解決問題的能力。根據(jù)認(rèn)知發(fā)展理論，這一階段的學(xué)生正處于具體運算階段，他們的心理活動是具有邏輯性的，但對于抽象概念的理解還是有一定的困難，仍然需要具體內(nèi)容以及過去經(jīng)驗的幫助[4]。如果在課堂教學(xué)中只進(jìn)行語言敘述講解，學(xué)生理解起來會有困難。因此，本文選擇Scratch教學(xué)案例“接水果”展開教學(xué)，研究從具體的實例出發(fā)，有利于教學(xué)的開展。

3.2 學(xué)習(xí)內(nèi)容中的STEAM要素分析

本文依據(jù)STEAM教育理念分析教學(xué)內(nèi)容中蘊含的STEAM要素，如表1所示。

3.3 學(xué)習(xí)目標(biāo)分析

通過本單元的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)掌握Scratch軟件中的循環(huán)語句、條件語句等的靈活應(yīng)用，并且能夠熟練應(yīng)用Scratch制作完整游戲。具體學(xué)習(xí)目標(biāo)可以歸納為以下幾點：

1）掌握通過鍵盤左右鍵控制接水果器皿的操作，理解克隆的概念并能夠靈活應(yīng)用；

2）能夠把Scratch程序設(shè)計的思想和方法作為工具去解決生活中的實際問題；

3）能夠?qū)⒆约旱淖髌泛屯檫M(jìn)行分享交流，提高人際交往和溝通能力；

4）通過學(xué)習(xí)Scratch程序設(shè)計，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，提升創(chuàng)新思維能力。

3.4 教學(xué)過程設(shè)計

3.4.1 Engage（參與） 教學(xué)過程中，教師作為課堂的組織者和引導(dǎo)者，通過有趣的導(dǎo)入方式吸引學(xué)生注意力，調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性，引出本節(jié)課準(zhǔn)備解決的問題，使學(xué)生明確本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)習(xí)任務(wù)，寓學(xué)于樂，推動教學(xué)，讓學(xué)生能夠積極主動地參與教學(xué)活動[5]。教學(xué)活動設(shè)計如表2所示。

3.4.2 Explore（探索） 在這一階段，學(xué)生在探索過程中自主設(shè)計構(gòu)思，通過自我探究和教師的引導(dǎo)性探索，有充足的機會去構(gòu)建對游戲設(shè)計的理解，對程序進(jìn)行調(diào)試，找出問題并不斷進(jìn)行優(yōu)化。教學(xué)活動設(shè)計如表3所示。

3.4.3 Explain（解釋） 解釋階段的目的是給學(xué)生提供一個交流學(xué)習(xí)前面所學(xué)知識的機會，確定其含義所在。通過承接上面所學(xué)知識，引出接下來要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。在這一過程中，主要通過師問生答的方式展開教學(xué)，教師帶領(lǐng)學(xué)生回顧整個程序設(shè)計過程，并對相關(guān)知識點進(jìn)行總結(jié)，學(xué)生積極配合，參與問答，幫助學(xué)生建立對新概念的理解[6]。

3.4.4 Engineer（工程） 工程階段的目的是讓學(xué)生將實踐活動與工程概念結(jié)合起來，在活動過程中應(yīng)用工程概念、創(chuàng)新思維設(shè)計良好的決策，從而進(jìn)行工程制作。整個游戲過程需要學(xué)生有一個整體的把控和思考，明白各個環(huán)節(jié)的操作以及實施步驟[7]，將解釋環(huán)節(jié)的知識點歸納到各個環(huán)節(jié)，比如數(shù)學(xué)中的隨機數(shù)、函數(shù)以及計算機編程語句中的循環(huán)語句、條件判斷語句等知識，同時體現(xiàn)STEAM教育學(xué)科融合的理念。

3.4.5 Enrich（深化） 深化階段的目的是讓學(xué)生在前面程序的基礎(chǔ)上深入探索，進(jìn)行延伸拓展，將概念轉(zhuǎn)向更復(fù)雜的問題，將現(xiàn)階段學(xué)習(xí)到的知識轉(zhuǎn)移到新的情境中去。在這個階段，教師提出新任務(wù)或新問題，引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)整個游戲存在的問題：整個過程沒有添加“得分”功能，失去游戲本身的趣味性與挑戰(zhàn)性。接著引入變量的概念，讓學(xué)生了解計算機編程中的變量概念，通過靈活應(yīng)用新概念來解決問題。教學(xué)活動設(shè)計如表4所示。

3.4.6 Evaluate（評價） 評價階段的目的是依據(jù)評價標(biāo)準(zhǔn)，教師確定學(xué)生是否掌握概念和知識。教學(xué)評價是貫穿整個教學(xué)的。教師評價通過課堂觀察與成果展示，客觀公正地對學(xué)生的學(xué)習(xí)行為進(jìn)行評價，適當(dāng)給予表揚，同時提出存在的問題，并引導(dǎo)學(xué)生修改。學(xué)生評價通過課堂展示的方式，進(jìn)行小組互評。最后，教師對評價結(jié)果進(jìn)行分析整理，從而實現(xiàn)對學(xué)生知識理解程度的整體把控。

4 應(yīng)用效果分析

為了檢驗學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，考查學(xué)生的邏輯思維能力和創(chuàng)造力以及解決問題的能力是否有所提升，結(jié)合6E學(xué)習(xí)模式中評價階段的小組互評、學(xué)生課堂展示以及教師的觀察、訪談進(jìn)行分析，結(jié)果表明，教學(xué)效果是良好的。

4.1 激發(fā)學(xué)生的編程興趣

通過觀察學(xué)生課堂上的表現(xiàn)以及分析訪談等材料，發(fā)現(xiàn)學(xué)生熱情高漲，能夠積極參與學(xué)習(xí)討論，愿意將自己的作品與其他學(xué)生分享，樂于和教師溝通交流，積極尋求有效地解決問題的方法。這充分說明Scratch程序設(shè)計教學(xué)有效提高了學(xué)生學(xué)習(xí)編程的興趣。

4.2 強化學(xué)生的邏輯思維能力

學(xué)生在設(shè)計程序過程中，通過不斷反思觀察和抽象概括，思考如何將程序積木塊合理安排在整個過程中，讓程序流暢地運行，實現(xiàn)想要的效果。這個過程對強化學(xué)生的邏輯思維能力有極大的幫助。

4.3 培養(yǎng)學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力

采用威廉斯創(chuàng)造力傾向性測試量表[8]對學(xué)生的創(chuàng)造力進(jìn)行測試，包括四個維度，分別是好奇性、冒險性、想象力和挑戰(zhàn)性。通過測試可得到四個維度測試分?jǐn)?shù)和一個總分，用SPSS數(shù)據(jù)分析軟件工具對各個維度以及總分的前后測成績進(jìn)行成對樣本t檢驗，結(jié)果顯示，學(xué)生經(jīng)過基于6E學(xué)習(xí)模式的Scratch程序設(shè)計學(xué)習(xí)后，后測成績明顯高于前測成績，尤其是在想象力提升方面非常顯著。

5 結(jié)束語

STEAM教育強調(diào)跨學(xué)科融合，讓學(xué)生在動手實踐中釋放自己的想象力和創(chuàng)造力，提高學(xué)生的信息素養(yǎng)。本文以Scratch“接水果”游戲為例，基于6E學(xué)習(xí)模式開展教學(xué)，讓學(xué)生在做中玩、玩中學(xué)，通過學(xué)習(xí)處理復(fù)雜任務(wù)，建立有效策略，確定解決方案，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展[9]。

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*項目來源：2020年度山西省高等學(xué)校教學(xué)改革創(chuàng)新項目“核心素養(yǎng)視域下信息技術(shù)教師培養(yǎng)模式研究”（項目編號：J2020135）。

作者：王永平，山西師范大學(xué)，副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向為信息技術(shù)教育、教學(xué)與培訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)計；胡超秀，山西師范大學(xué)碩士研究生，研究方向為信息技術(shù)教育、教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計（030000）。