田蜜 楊德剛

摘 要：智慧課堂教學(xué)是順應(yīng)教育信息化的熱點(diǎn)產(chǎn)物，也是智慧教育落實(shí)到課堂的有力依據(jù)，對(duì)未來(lái)智慧教育融入校園十分有意義。STEAM理論強(qiáng)調(diào)的跨學(xué)科思維，為未來(lái)智慧課堂發(fā)展提供了新方向。本研究從分析STEAM理念與智慧課堂的內(nèi)在聯(lián)系出發(fā)，通過(guò)查閱文獻(xiàn)以及結(jié)合調(diào)研，分析了基于STEAM理論的智慧課堂教學(xué)現(xiàn)狀。最后，從情境與問(wèn)題、探究與數(shù)學(xué)、工程與制作、創(chuàng)意與擴(kuò)展以及評(píng)價(jià)與反思五個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)建出基于STEAM理論的智慧課堂教學(xué)模式，并針對(duì)七年級(jí)信息技術(shù)3D打印內(nèi)容“制作水杯”進(jìn)行了教學(xué)設(shè)計(jì)，旨在教學(xué)過(guò)程中有機(jī)融合STEAM理論與智慧課堂技術(shù)，最終提高智慧課堂教學(xué)效率。

關(guān)鍵詞：智慧課堂；STEAM教育；教學(xué)模式；人工智能

中圖分類號(hào)：G4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2096-0069（2023）02-0078-07

一、問(wèn)題提出

智慧課堂是在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，將技術(shù)與教育相融合且對(duì)教育教學(xué)有著理念創(chuàng)新、實(shí)踐革命的智能新產(chǎn)物。2019年2月，中共中央、國(guó)務(wù)院發(fā)布了《中國(guó)教育現(xiàn)代化2035》，為我國(guó)教育信息化的未來(lái)發(fā)展方向提出了新指標(biāo)與新方案。《中國(guó)教育現(xiàn)代化2035》提出要加速智慧化校園的發(fā)展，而智慧課堂就是建設(shè)智慧校園的典型成果，其在教學(xué)中的應(yīng)用越來(lái)越受到關(guān)注。

STEAM理論指將科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)多個(gè)學(xué)科知識(shí)有機(jī)結(jié)合和運(yùn)用的跨學(xué)科實(shí)踐理論[1]。在教育部頒布的《教育信息化“十三五”規(guī)劃》中，鼓勵(lì)采取跨學(xué)科教育、創(chuàng)客教育等新型創(chuàng)新實(shí)踐的教學(xué)模式。為了培養(yǎng)能夠適應(yīng)現(xiàn)代化信息社會(huì)的人才，需要總體提升學(xué)生的跨學(xué)科綜合能力和創(chuàng)新能力。

智慧課堂和STEAM理論分別在教育界得到了初步應(yīng)用，但目前也出現(xiàn)了一些需要改進(jìn)的地方。學(xué)者大多從單一的角度來(lái)分析智慧課堂或者 STEAM 教育存在的問(wèn)題，對(duì)于兩者的結(jié)合的研究極少，處于初級(jí)階段。

因此，本研究將STEAM核心理論引入到智慧課堂教學(xué)中，以期為后續(xù)STEAM理論與智慧課堂的深度融合貢獻(xiàn)一份力量。

二、STEAM理論與智慧課堂的內(nèi)在耦合性

（一）STEAM理論的核心概念

以學(xué)科整合為特點(diǎn)的STEAM理論是面向未來(lái)復(fù)合型人才培養(yǎng)的創(chuàng)客教育范式[3]。它強(qiáng)調(diào)真實(shí)場(chǎng)景的建構(gòu)，教師通常拋出實(shí)際的問(wèn)題，并設(shè)計(jì)靈活的項(xiàng)目式探究過(guò)程以及采用多學(xué)科的思維方式來(lái)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有計(jì)劃、有目的的學(xué)習(xí)。STEAM教學(xué)理念倡導(dǎo)跨學(xué)科知識(shí)、綜合性知識(shí)以及強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作能力，順應(yīng)了時(shí)代的發(fā)展需要，與當(dāng)今社會(huì)倡導(dǎo)核心素養(yǎng)的知識(shí)觀、人才觀和創(chuàng)新觀高度契合。

（二）智慧課堂的核心概念

智慧課堂是智慧教育將技術(shù)與教育結(jié)合的焦點(diǎn)轉(zhuǎn)移到教師的“教”和學(xué)生的“學(xué)”的過(guò)程中的必然產(chǎn)物，也是智慧教育的核心。它可以通過(guò)“云—臺(tái)—端”的技術(shù)支撐，實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與教學(xué)課堂有機(jī)融合，構(gòu)建智能、高效、個(gè)性化的課堂，且全程跟蹤記錄學(xué)習(xí)過(guò)程，以此來(lái)促進(jìn)學(xué)生智慧成長(zhǎng)。智慧課堂教學(xué)的靈活性、及時(shí)性和交互性等特點(diǎn)，可以使教學(xué)資源充分融入教學(xué)情境。

（三）兩者的內(nèi)在耦合性分析

隨著新興產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)生與發(fā)展，新興技術(shù)對(duì)教育行業(yè)的影響是不可忽視的，其特點(diǎn)從一定程度上推動(dòng)了教育的改革。但是在教學(xué)過(guò)程中，新生技術(shù)的使用是要與教育教學(xué)不斷磨合、改進(jìn)的。智慧課堂基于數(shù)據(jù)分析的教學(xué)課堂可以對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況精準(zhǔn)了解、學(xué)習(xí)興趣個(gè)性把握、學(xué)習(xí)趨勢(shì)準(zhǔn)確判斷。相對(duì)于傳統(tǒng)課堂，智慧課堂更加順應(yīng)了素質(zhì)教育的要求。STEAM理論的核心包括的STEAM素養(yǎng)、問(wèn)題解決能力和創(chuàng)造性思維培養(yǎng)[4]，對(duì)學(xué)生在未來(lái)的智慧發(fā)展、價(jià)值取向、思維培養(yǎng)方面有著積極作用，這也與當(dāng)今所推崇的素質(zhì)教育理念相一致。將STEAM理論應(yīng)用于智慧課堂中，從一定程度上講，就是把科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)等跨學(xué)科知識(shí)有機(jī)結(jié)合到智慧課堂的課前、課中、課后的各個(gè)環(huán)節(jié)中，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的主動(dòng)性、積極性和綜合性有著積極的作用。雖說(shuō)現(xiàn)在一部分學(xué)校已經(jīng)開(kāi)展了智慧課堂，但是在課堂體驗(yàn)、課程環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)上依然存在較大的提升空間，因此將STEAM理論融入智慧課堂教學(xué)的普遍應(yīng)用是值得研究的，未來(lái)這樣的教學(xué)方式必將是大勢(shì)所趨。

三、基于STEAM理論的智慧課堂教學(xué)現(xiàn)狀調(diào)研設(shè)計(jì)與實(shí)施

（一）調(diào)研方法、調(diào)研內(nèi)容與調(diào)研過(guò)程

為切實(shí)了解中學(xué)生對(duì)目前智慧課堂的學(xué)習(xí)感想，以及基于STEAM理論的智慧課堂開(kāi)展情況，發(fā)現(xiàn)教學(xué)中的問(wèn)題，為后續(xù)開(kāi)展基于STEAM理論的智慧課堂教學(xué)提供數(shù)據(jù)支撐，本課題進(jìn)行了基于STEAM理論的智慧課堂教學(xué)現(xiàn)狀調(diào)研設(shè)計(jì)，主要是針對(duì)已經(jīng)參與智慧課堂教學(xué)實(shí)踐的學(xué)生進(jìn)行調(diào)查。本次研究隨機(jī)抽選了某區(qū)A中學(xué)七、八、九3個(gè)年級(jí)的學(xué)生，共207名。據(jù)了解，該中學(xué)七年級(jí)、八年級(jí)的教學(xué)方式為智慧課堂教學(xué)，九年級(jí)曾進(jìn)行過(guò)智慧課堂教學(xué)，因?yàn)樯龑W(xué)壓力而轉(zhuǎn)換成傳統(tǒng)授課方式，但不影響調(diào)研。問(wèn)卷設(shè)置了基本信息情況、智慧課堂參與情況、智慧課堂學(xué)習(xí)態(tài)度、智慧課堂學(xué)習(xí)興趣、智慧課堂開(kāi)展協(xié)作學(xué)習(xí)情況、智慧課堂跨學(xué)科學(xué)習(xí)情況等共13道檢測(cè)題，通過(guò)問(wèn)卷星進(jìn)行問(wèn)卷分發(fā)，發(fā)放問(wèn)卷207份，回收207份，回收率為100%。剔除2份無(wú)效問(wèn)卷后，問(wèn)卷有效率為99%。

（二）調(diào)查結(jié)果與內(nèi)容分析

通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，70%的七年級(jí)學(xué)生對(duì)智慧課堂教學(xué)形式是喜歡的，但較少開(kāi)展小組協(xié)作學(xué)習(xí)和跨學(xué)科的動(dòng)手操作學(xué)習(xí)。八年級(jí)、九年級(jí)學(xué)生只有大約40%對(duì)智慧課堂的學(xué)習(xí)表示喜歡，對(duì)智慧課堂的學(xué)習(xí)興趣遠(yuǎn)不如七年級(jí)學(xué)生。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)訪談可知，七年級(jí)學(xué)生對(duì)這種新型上課方式是有好奇心和新鮮感的，學(xué)習(xí)適應(yīng)能力很強(qiáng)。但隨著學(xué)習(xí)壓力的增強(qiáng)和教學(xué)模式的固定，使得學(xué)生對(duì)智慧課堂的學(xué)習(xí)產(chǎn)生了畏懼與沮喪情緒，降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

智慧課堂的研究理論和實(shí)踐探索要與時(shí)俱進(jìn)。據(jù)調(diào)研，目前，智慧課堂慢慢出現(xiàn)了一些需要改進(jìn)的地方。一方面智慧課堂教學(xué)實(shí)施過(guò)程中存在一些形式化問(wèn)題，一定程度上忽略了學(xué)生內(nèi)心變化和學(xué)生智慧能力的習(xí)得。另一方面，評(píng)價(jià)過(guò)程相對(duì)依賴數(shù)據(jù)。

四、基于STEAM理論的智慧課堂教學(xué)模式建構(gòu)

（一）要素分析

為充分發(fā)揮STEAM理論下智慧課堂教學(xué)模式的效果，設(shè)計(jì)出符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的跨學(xué)科性智慧課堂教學(xué)流程，體現(xiàn)該模式的最大價(jià)值，本研究對(duì)該模式的核心元素以及各個(gè)要素之間的關(guān)系進(jìn)行了梳理。先進(jìn)技術(shù)，例如智能技術(shù)、信息化平臺(tái)、智慧教育方法等，可以促進(jìn)學(xué)生智慧學(xué)習(xí)。學(xué)者方海光等人[5]提到基于平板的課堂教學(xué)包括教師、學(xué)生、技術(shù)支撐以及教材。數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境為教師提供了豐富的教學(xué)媒體工具，便于教師合理優(yōu)化教學(xué)過(guò)程。對(duì)于學(xué)生而言，數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境將傳統(tǒng)的課本知識(shí)拓展成網(wǎng)絡(luò)化資源，便于學(xué)生隨時(shí)獲取，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)。數(shù)字化平臺(tái)將教師、學(xué)生、教學(xué)活動(dòng)和教學(xué)資源緊緊聯(lián)系在一起。因此，基于STEAM理論的智慧課堂教學(xué)模式關(guān)鍵是要從跨學(xué)科教學(xué)活動(dòng)、數(shù)字化環(huán)境支撐、教學(xué)主體三方面出發(fā)，聚焦學(xué)生智慧發(fā)展。

（二）設(shè)計(jì)原則

以STEAM理論為基礎(chǔ)的智慧課堂構(gòu)建遵循跨學(xué)科理念、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、協(xié)作學(xué)習(xí)和技術(shù)支撐四項(xiàng)原則。

1.堅(jiān)持注重融入跨學(xué)科理念原則，重塑教學(xué)流程

以STEAM跨學(xué)科理念重塑智慧課堂教學(xué)流程，課前設(shè)計(jì)體現(xiàn)STEAM理念、課中組織運(yùn)用STEAM理念、課后反饋擴(kuò)展依靠STEAM理念。在課前，教師選擇接近生活的教學(xué)情境，促使學(xué)生從不同渠道收集資料，學(xué)會(huì)舉一反三，提出不同的問(wèn)題思考方向。教學(xué)認(rèn)知方向從學(xué)校延伸到社會(huì)，由單一學(xué)科知識(shí)延伸到多個(gè)學(xué)科知識(shí)綜合使用。在課中，通過(guò)數(shù)字化平臺(tái)和交互式白板等多種媒體，給學(xué)生提供多種學(xué)習(xí)資料、視頻，重現(xiàn)不同的教學(xué)場(chǎng)景，讓學(xué)生了解不同方面的知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)課程中問(wèn)題的多維分析能力、表達(dá)能力及思考能力，培養(yǎng)學(xué)生不同方面的才能。在課后，督促學(xué)生進(jìn)行自我反思，養(yǎng)成批判思維，對(duì)自己沒(méi)掌握的知識(shí)進(jìn)行互查和復(fù)查；提倡學(xué)生參與課外延伸實(shí)踐活動(dòng)，學(xué)會(huì)整合學(xué)科知識(shí)并學(xué)以致用。

2.堅(jiān)持注重任務(wù)驅(qū)動(dòng)原則，激發(fā)學(xué)生興趣

基于STEAM跨學(xué)科理念的智慧課堂注重以解決問(wèn)題為指引，通過(guò)對(duì)問(wèn)題的分析與思考，收集不同渠道的資料，從不同方面尋找解決方案?；诳鐚W(xué)科理念的智慧課堂注重培養(yǎng)學(xué)生問(wèn)題解決能力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和STEAM跨學(xué)科思維，促使學(xué)生在利用整合學(xué)科知識(shí)解決問(wèn)題的過(guò)程中主動(dòng)構(gòu)建知識(shí)，在探究性學(xué)習(xí)過(guò)程中將知識(shí)慢慢固化，且注重實(shí)踐活動(dòng)的開(kāi)展，針對(duì)學(xué)習(xí)者設(shè)置模糊的一個(gè)或多個(gè)類型的動(dòng)手活動(dòng)，學(xué)生可以通過(guò)探索，學(xué)習(xí)到不同的解決問(wèn)題的方法，從不同角度思考問(wèn)題、解決問(wèn)題，使學(xué)生更樂(lè)意沉浸于學(xué)習(xí)，激發(fā)其學(xué)習(xí)熱情。

3.堅(jiān)持注重協(xié)作學(xué)習(xí)原則，促進(jìn)分享交流

基于STEAM跨學(xué)科理念的智慧課堂注重協(xié)作學(xué)習(xí)原則，采用同質(zhì)分組、異質(zhì)分類的原則，使小組成員發(fā)揮各自所長(zhǎng)，小組成員優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，將組間力量發(fā)揮到最大程度。各小組可以互相交流學(xué)習(xí)，各抒己見(jiàn)，通過(guò)小組成員的相互協(xié)作以及各組之間激烈競(jìng)爭(zhēng)，使學(xué)生樹(shù)立正確的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，在競(jìng)爭(zhēng)中成長(zhǎng)。

4.堅(jiān)持注重突出技術(shù)支撐原則，提供智能服務(wù)

基于STEAM跨學(xué)科理念的智慧課堂注重突出技術(shù)支撐原則，充分利用智慧化環(huán)境。智慧課堂以利用信息技術(shù)賦能教學(xué)為指引，利用新一代的信息技術(shù)，將課堂打造成智慧化學(xué)習(xí)環(huán)境；利用大數(shù)據(jù)與人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)，精準(zhǔn)掌握學(xué)生學(xué)情，將基于教師經(jīng)驗(yàn)的傳統(tǒng)人工判斷轉(zhuǎn)變?yōu)榛跀?shù)據(jù)的精準(zhǔn)識(shí)別。動(dòng)態(tài)跟蹤學(xué)生數(shù)據(jù)，更有利于教師教學(xué)決策合理化、科學(xué)化。

（三）設(shè)計(jì)呈現(xiàn)

以STEAM理論為基礎(chǔ)的智慧課堂教學(xué)模式設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要素主要包括了跨學(xué)科教學(xué)活動(dòng)、技術(shù)支撐、教學(xué)主體、學(xué)生學(xué)習(xí)路徑等，設(shè)計(jì)原則包括以STEAM理論重塑智慧課堂、以問(wèn)題解決為指引、注重小組合作、體現(xiàn)技術(shù)支撐。教學(xué)模式設(shè)計(jì)決定了學(xué)生教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)，同時(shí)也決定了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果?；赟TEAM理論的智慧課堂教學(xué)模式設(shè)計(jì)如圖1所示。該模式以劉邦奇教授的智慧課堂三段式與李克東教授的跨學(xué)科STEAM教學(xué)活動(dòng)5EX式為構(gòu)建依據(jù)[6]，從跨學(xué)科活動(dòng)設(shè)計(jì)入手，旨在培養(yǎng)學(xué)生智慧環(huán)境中的跨學(xué)科思維、問(wèn)題動(dòng)手解決能力等綜合素養(yǎng)。在此基礎(chǔ)上，以智慧環(huán)境支撐教學(xué)方式為基礎(chǔ)，與教學(xué)主體、跨學(xué)科教學(xué)活動(dòng)相互有機(jī)連接，形成一個(gè)以學(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo)的多元交互的智慧教育環(huán)境。

在厘清教學(xué)主體與整個(gè)教學(xué)邏輯的基礎(chǔ)上，本研究設(shè)計(jì)了基于STEAM理論的智慧課堂實(shí)踐活動(dòng)。該實(shí)踐活動(dòng)分為3個(gè)階段，分別對(duì)應(yīng)了不同的教學(xué)活動(dòng)與教學(xué)目標(biāo)：課前的情景與問(wèn)題，課中的探究與教學(xué)、工程與制作、擴(kuò)展與創(chuàng)意，課后評(píng)價(jià)與反思。旨在以問(wèn)題為導(dǎo)向，設(shè)定接近真實(shí)的情境，在探究中用跨學(xué)科思維與工程學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法，通過(guò)多個(gè)環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣來(lái)完成并創(chuàng)新教學(xué)任務(wù)成果。最后，在課后評(píng)價(jià)體現(xiàn)STEAM的多維性。同時(shí)，從技術(shù)賦能跨學(xué)科教學(xué)活動(dòng)方面，分為具體的跨學(xué)科教學(xué)活動(dòng)以及相應(yīng)的學(xué)習(xí)路徑和技術(shù)支撐，將技術(shù)與STEAM教育理念融會(huì)貫通教學(xué)全過(guò)程。

課前作為教學(xué)過(guò)程準(zhǔn)備階段，主要是對(duì)學(xué)生學(xué)情進(jìn)行智能診斷，教師在了解學(xué)生學(xué)情的情況下，鼓勵(lì)學(xué)生提出疑問(wèn)，為后續(xù)的教學(xué)目標(biāo)做好鋪墊。與傳統(tǒng)的智慧課堂教學(xué)形式不同，在基于STEAM的智慧課堂上，教師利用智慧課堂大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，可以創(chuàng)設(shè)一個(gè)能夠引起學(xué)生興趣且與生活相關(guān)的跨學(xué)科場(chǎng)景，激發(fā)學(xué)生的聯(lián)想、創(chuàng)新、創(chuàng)造精神。提出問(wèn)題的過(guò)程是思考和創(chuàng)新的過(guò)程。學(xué)生根據(jù)自身需要，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)搜索各種資料，或是通過(guò)終端下載教師在平臺(tái)上上傳的資料，最后綜合各個(gè)角度的思考，運(yùn)用多方面知識(shí)，在教師的引導(dǎo)下，提出關(guān)于該項(xiàng)學(xué)習(xí)的問(wèn)題并思考。這一階段也是在培養(yǎng)學(xué)生的資料收集能力與思考判斷能力，流程步驟如圖2所示。

課中是培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科思維和綜合能力的關(guān)鍵，側(cè)重于對(duì)學(xué)生理論與實(shí)踐的結(jié)合，即動(dòng)手實(shí)踐能力的鍛煉。在此環(huán)節(jié)，首先，在進(jìn)行探究與教學(xué)階段，學(xué)生可以通過(guò)選擇教師在平臺(tái)上推送的各種類型的資料，例如，微課視頻、文本文檔、思維導(dǎo)圖等進(jìn)行問(wèn)題探究學(xué)習(xí)。對(duì)問(wèn)題的思考視角由狹隘變?yōu)楦鼜V泛和更復(fù)雜的理解。教師引導(dǎo)學(xué)生利用各種工具對(duì)問(wèn)題做出假設(shè)，用科學(xué)的方法對(duì)問(wèn)題解決的指標(biāo)進(jìn)行量化，用數(shù)學(xué)邏輯思維分析最終預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生需要觀察、理解、運(yùn)用數(shù)學(xué)數(shù)據(jù)來(lái)度量最后完成成果的可行性和成功率。其次，工程與制作階段是檢驗(yàn)學(xué)生預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)的可行性的關(guān)鍵，學(xué)生利用工程思維方法來(lái)明確任務(wù)、分析任務(wù)，并進(jìn)行方案設(shè)定與組員分工布置。由于教師設(shè)置的是模糊的任務(wù)，小組可以經(jīng)過(guò)討論和決策后，設(shè)置屬于自己小組的個(gè)性化活動(dòng)，在活動(dòng)過(guò)程中注重資源分享與疑問(wèn)討論。教師對(duì)不同小組給予不同指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生采用合適的工具與創(chuàng)作方法，展現(xiàn)學(xué)生的工具使用能力與創(chuàng)新能力。再次，通過(guò)平臺(tái)將小組完成的初步成果進(jìn)行展示，學(xué)生分工匯報(bào)，由其他組提出問(wèn)題后，進(jìn)行小組總結(jié)。在此過(guò)程中，充分鍛煉學(xué)生信息處理能力、溝通社交能力以及工具使用能力、語(yǔ)言組織能力與表達(dá)能力。最后，在擴(kuò)展與創(chuàng)意階段，通過(guò)學(xué)生互評(píng)與教師點(diǎn)評(píng)，教師進(jìn)行更高階任務(wù)的布置，并針對(duì)不同小組進(jìn)行個(gè)性化答疑，鞏固知識(shí)。各小組進(jìn)行知識(shí)擴(kuò)展、學(xué)習(xí)反思，并進(jìn)行創(chuàng)意嘗試，最后形成創(chuàng)意任務(wù)結(jié)果，并通過(guò)平臺(tái)呈現(xiàn)。課中流程步驟如圖3所示。

在課后與教學(xué)活動(dòng)中，利用平臺(tái)進(jìn)行練習(xí)反饋，以及利用智慧課堂線上記錄學(xué)習(xí)軌跡，例如答題情況、參與討論情況、答疑情況及最后小組作業(yè)展示情況。并對(duì)線下小組中的個(gè)人貢獻(xiàn)、小組合作表現(xiàn)等進(jìn)行量表考評(píng)，充分將診斷性評(píng)價(jià)、過(guò)程性評(píng)價(jià)及結(jié)果性評(píng)價(jià)相結(jié)合，線上與線下評(píng)價(jià)相結(jié)合，教師評(píng)價(jià)與學(xué)生評(píng)價(jià)相結(jié)合。具體的評(píng)價(jià)與反思流程如圖4所示。

五、基于STEAM理論的智慧課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

融入了STEAM理論的智慧課堂教學(xué)設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)智慧課堂的不同之處在于，其在課前、課中及課后充分融合了跨學(xué)科思維與智慧課堂技術(shù)支持，并利用同質(zhì)分層、異質(zhì)分組的分組原則進(jìn)行小組項(xiàng)目式實(shí)踐，以真實(shí)的問(wèn)題為驅(qū)動(dòng)，讓學(xué)生可以在動(dòng)手操作中解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，從而潛移默化地實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識(shí)深度構(gòu)建。

（一）教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

本研究針對(duì)重慶大學(xué)出版社出版的七年級(jí)《信息技術(shù)》下冊(cè)第三章“3D打印”中的“制作水杯”課程內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，以在真實(shí)情境中解決生活中的問(wèn)題作為切入點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生利用多個(gè)渠道進(jìn)行信息搜集，充分考慮到多種情況，進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)和邏輯判斷。同時(shí)，發(fā)揮小組合作精神和項(xiàng)目式探究學(xué)習(xí)優(yōu)勢(shì)，引導(dǎo)學(xué)生將跨學(xué)科知識(shí)利用到3D打印制作環(huán)節(jié)中，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維與創(chuàng)新創(chuàng)造能力。該部分的內(nèi)容是初中信息技術(shù)重點(diǎn)內(nèi)容，是前段理論知識(shí)的延伸和擴(kuò)展，如何使用3D設(shè)計(jì)軟件繪制和編輯出三維立體模型是這部分的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

（二）教學(xué)對(duì)象分析

教學(xué)對(duì)象是七年級(jí)下學(xué)期的學(xué)生，這個(gè)階段的學(xué)生可以合理有效地使用網(wǎng)絡(luò)工具和資源，對(duì)3D打印技術(shù)知識(shí)有初步了解且充滿好奇心，但課堂中的動(dòng)手實(shí)踐機(jī)會(huì)較少，對(duì)新型有吸引力的教學(xué)方式有一定的需求。

（三）教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

1.情境與問(wèn)題

在課前，利用智慧課堂平臺(tái)給學(xué)生推送3D打印技術(shù)概念、原理、運(yùn)用領(lǐng)域、設(shè)計(jì)方法等基礎(chǔ)問(wèn)題，根據(jù)學(xué)生作答情況及時(shí)對(duì)學(xué)生學(xué)情進(jìn)行把握。根據(jù)學(xué)生學(xué)情設(shè)計(jì)出一個(gè)真實(shí)的跨學(xué)科場(chǎng)景，在平臺(tái)播放制作水杯獻(xiàn)愛(ài)心視頻，明確本節(jié)課目標(biāo)。引導(dǎo)學(xué)生先通過(guò)平臺(tái)發(fā)放的微課學(xué)習(xí)資料，以及從網(wǎng)絡(luò)上查找的其他各種資料，綜合考慮水杯外觀、尺寸大小、建模方法等體現(xiàn)藝術(shù)、數(shù)學(xué)、技術(shù)等思維的跨學(xué)科角度，設(shè)計(jì)意圖在于激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造欲與動(dòng)手實(shí)踐動(dòng)力。通過(guò)初設(shè)水杯的步驟及方法，也讓學(xué)生思考并提出本次課程的問(wèn)題，通過(guò)同學(xué)互助、教師引導(dǎo)展開(kāi)本次課程。

2.探究與教學(xué)

在課中，學(xué)生通過(guò)選擇線上視頻以及利用平臺(tái)提問(wèn)等功能進(jìn)行自主探究學(xué)習(xí)，對(duì)初設(shè)的水杯的形狀、實(shí)施難度、設(shè)計(jì)含義等多方面進(jìn)行考量。對(duì)水杯模型問(wèn)題采用量化的方式，利用數(shù)學(xué)邏輯思維確定作品的外觀尺寸、圖形參數(shù)以及最后作品成功率等。設(shè)計(jì)意圖在于讓學(xué)生培養(yǎng)邏輯思維能力、獨(dú)立思考能力，為后面學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的針對(duì)性、計(jì)劃性做出合理安排和鋪墊。

3.工程與制作

在初步對(duì)制作水杯進(jìn)行規(guī)劃后，利用同質(zhì)分層，異質(zhì)分組的原則分成不同的小組。通過(guò)小組任務(wù)分析及不同意見(jiàn)綜合，確定最佳實(shí)現(xiàn)方案。利用工程思維將制作大任務(wù)分為一個(gè)個(gè)小任務(wù)，最終以小組合理分工合作的方式完成制作。在此小組學(xué)習(xí)過(guò)程中，若學(xué)生對(duì)3D one設(shè)計(jì)軟件存在操作問(wèn)題，可利用平臺(tái)隨時(shí)和老師、同學(xué)進(jìn)行討論，教師也可及時(shí)給予學(xué)生個(gè)性化指導(dǎo)。通過(guò)對(duì)3D one工具草圖繪制功能、基本實(shí)體命令、特征造型命令、渲染功能等技巧的使用，設(shè)計(jì)出屬于本組獨(dú)一無(wú)二的作品。設(shè)計(jì)意圖在于讓學(xué)生利用工程學(xué)的思維方式完整地設(shè)計(jì)并制作一個(gè)作品，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力與工具使用能力，并通過(guò)小組合作培養(yǎng)學(xué)生合作精神、分享意識(shí)。

4.拓展與創(chuàng)意

在完成設(shè)計(jì)水杯作品制作后，各小組通過(guò)平臺(tái)進(jìn)行作品展示。在此過(guò)程中，小組對(duì)自己的成果進(jìn)行展示、評(píng)價(jià)，其他小組和老師補(bǔ)充評(píng)價(jià)。教師對(duì)小組提出更高階的任務(wù)要求，促進(jìn)學(xué)生反思，打破學(xué)生思想桎梏，在學(xué)生改進(jìn)和創(chuàng)意完成作品之后，利用平臺(tái)進(jìn)行最終作品展示。設(shè)計(jì)意圖在于鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力與自我反思能力，通過(guò)再創(chuàng)作增加學(xué)生知識(shí)學(xué)習(xí)深度。

5.評(píng)價(jià)與反思

在課后，在平臺(tái)上發(fā)布知識(shí)點(diǎn)小結(jié)測(cè)試，安排學(xué)生獨(dú)立完成并上傳。根據(jù)學(xué)生完成情況、作品評(píng)價(jià)情況及平臺(tái)記錄討論發(fā)言軌跡，對(duì)學(xué)生個(gè)人進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)方式結(jié)合學(xué)前診斷評(píng)級(jí)、過(guò)程性評(píng)價(jià)及最后綜合性評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)內(nèi)容包括線上與線下的內(nèi)容，具體包括知識(shí)掌握情況、問(wèn)題發(fā)現(xiàn)、表達(dá)方式、思維邏輯、小組表現(xiàn)等多種元素。在反思后，鼓勵(lì)學(xué)生將設(shè)計(jì)的模型切片打印出來(lái)，體現(xiàn)STEAM延伸。設(shè)計(jì)意圖在于促進(jìn)教師和學(xué)生反思、進(jìn)步，充分發(fā)揮STEAM理念的作用，結(jié)合智慧平臺(tái)促進(jìn)教育教學(xué)水平提升。

六、結(jié)論

信息時(shí)代為智慧課堂的發(fā)展提供了技術(shù)支持與發(fā)展機(jī)遇，智慧課堂作為智慧教育實(shí)踐在具體教學(xué)過(guò)程中的產(chǎn)物，使技術(shù)與教育得到了融合，因此贏得了教育界的關(guān)注。STEAM理論在教學(xué)目標(biāo)上注重學(xué)生主體地位，注重學(xué)生個(gè)性化發(fā)展。這與智慧課堂教學(xué)目標(biāo)趨于一致。本研究設(shè)計(jì)了基于STEAM理論的智慧課堂教學(xué)現(xiàn)狀調(diào)查問(wèn)卷，調(diào)研結(jié)果顯示：傳統(tǒng)智慧課堂教學(xué)趨于形式化，工具的使用生硬化，教學(xué)評(píng)價(jià)過(guò)度關(guān)注數(shù)據(jù)，缺少學(xué)生發(fā)展性評(píng)價(jià)，學(xué)生動(dòng)手能力差，很少與STEAM跨學(xué)科教育融合，導(dǎo)致學(xué)生興趣低。因此，本研究提出了以STEAM理論為中心，構(gòu)建面向培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科思維的智慧課堂教學(xué)模式。該模式在課前、課中和課后有機(jī)融合了情境與問(wèn)題、探究與教學(xué)、工程與制作、創(chuàng)意與擴(kuò)展以及評(píng)價(jià)與反思五個(gè)環(huán)節(jié)。另外，本研究以學(xué)習(xí)路徑和技術(shù)支撐對(duì)設(shè)計(jì)的跨學(xué)科教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行解剖，并基于此模式設(shè)計(jì)了七年級(jí)信息技術(shù)“制作水杯”3D打印課程，以此達(dá)到STEAM理論與智慧教育的有效配合，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率。

基金項(xiàng)目：教育部人文社科規(guī)劃項(xiàng)目“‘雙一流視野下教師教育學(xué)科群及評(píng)價(jià)體系研究”（18YJA880061）；重慶市教委研究生教改項(xiàng)目“應(yīng)用型研究生培養(yǎng)模式改革的實(shí)踐探索與應(yīng)用推廣”（yjg193089）；重慶師范大學(xué)智慧教育專項(xiàng)“基于STEAM理論的中小學(xué)智慧課堂教學(xué)模式設(shè)計(jì)”（YZH21013）

作者簡(jiǎn)介：田蜜（1994 — ），女，重慶銅梁人，碩士研究生，研究方向?yàn)閯?chuàng)客教育、智慧教育；楊德剛（1976 — ），男，四川自貢人，博士，教授、碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)槿斯ぶ悄艿取?/p>

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（責(zé)任編輯 孫興麗）

Abstract： Smart classroom teaching is a hot product conforming to educational informatization and a powerful basis for the implementation of smart education in the classroom. It is of great significance for the integration of smart education into the campus in the future. And the interdisciplinary thinking emphasized by STEAM concept provides a new direction for the development of smart classroom in the future. Starting from the analysis of the internal relationship between STEAM concept and smart classroom， this paper analyzes the current situation of smart classroom teaching based on STEAM theory through literature review and investigation. Finally， a smart classroom teaching mode based on STEAM theory is constructed from five links： context and questions， exploration and mathematics， engineering and technology， creativity and expansion， and evaluation and reflection. The teaching design is carried out with the 3D printed content of Grade 7 information technology "making water cup"， which aims to organically integrate STEAM theory and smart classroom technology in the teaching process， and finally improve the efficiency of smart classroom teaching.

Key words： Smart classroom; STEAM education; Teaching mode; Artificial intelligence