曾海華

【摘 要】隨著科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展，基于STEAM的項目式學(xué)習(xí)的設(shè)計和實施指向讓學(xué)生更富創(chuàng)造性地解決問題。因此，我們要在STEAM項目式教學(xué)的引導(dǎo)下，使學(xué)生不僅能夠提高自身信息素養(yǎng)與認(rèn)識水平，而且還能夠提高自身的創(chuàng)造性思維能力和解決問題的能力。本文首先分析STEAM理念下的項目式教學(xué)設(shè)計中某一項目的真實數(shù)據(jù)調(diào)查，從中得到這一項目的數(shù)據(jù)分析，最后給出本項目的實現(xiàn)效果及總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】STEAM；項目式教學(xué)；調(diào)查；數(shù)據(jù)分析

【中圖分類號】G434 ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【論文編號】1671-7384（2023）07-044-03

信息科技能力是我國未來可持續(xù)發(fā)展的重要支撐。然而，盡管信息科技得到了廣泛應(yīng)用，學(xué)校中卻普遍存在信息科技課程建設(shè)滯后等問題。如在信息科技學(xué)科教學(xué)中，有的教師只是以知識傳授的方式教授學(xué)生，缺乏足夠的互動和實踐環(huán)節(jié)。此外，信息科技課程本身更多地關(guān)注知識和技能的傳授，缺乏與其他學(xué)科的融合。而學(xué)科融合正是提高學(xué)生核心素養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。

2022年教育部推出了義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)，更明確地提出了跨學(xué)科融合的新要求。信息科技課程內(nèi)容要“關(guān)注信息科技在其他學(xué)科中的應(yīng)用場景，強化學(xué)科之間的知識整合，統(tǒng)籌設(shè)計跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動，在滿足課程系統(tǒng)學(xué)習(xí)需要的同時，支持跨學(xué)科學(xué)習(xí)及與其他學(xué)科的融合學(xué)習(xí)”[1]。

因此，為使信息科技課程對于學(xué)生的綜合素質(zhì)和實踐能力的提高更為有效，需要結(jié)合其他學(xué)科，借助跨學(xué)科融合的教學(xué)方式，將信息科技知識嵌入到實際項目中，并通過實踐的方式進(jìn)行教學(xué)。這種基于STEAM理念的項目式教學(xué)，不僅有助于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)成績和職業(yè)競爭力，還有助于讓他們成為具有創(chuàng)造性思維和實踐能力的人才。

STEAM與項目式教學(xué)

STEAM是指科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、藝術(shù)（Arts）、數(shù)學(xué)（Mathematics）五種綜合學(xué)科的集合。多學(xué)科融合的方式，幫助學(xué)生更好地掌握知識和技能，培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力和團(tuán)隊協(xié)作精神。通過對實際問題的探究與發(fā)現(xiàn)，學(xué)生逐步發(fā)現(xiàn)問題的本質(zhì)，從而激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力。

項目式教學(xué)是一種以學(xué)生為中心、注重實踐和合作的教學(xué)方法。在項目式教學(xué)中，學(xué)生通過完成一個具體的項目來學(xué)習(xí)，并在項目過程中進(jìn)行自主決策、主動學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)。與傳統(tǒng)的課堂教學(xué)相比，項目式教學(xué)更注重學(xué)生的實踐和應(yīng)用能力，在項目中學(xué)會解決實際問題和解決實際挑戰(zhàn)的能力。

STEAM教育模式與項目式教學(xué)可以說是相輔相成的關(guān)系。項目式教學(xué)通常結(jié)合多學(xué)科知識，將學(xué)生的知識、技能和態(tài)度綜合運用，更符合現(xiàn)實世界的復(fù)雜性和多樣性。

基于STEAM的項目式教學(xué)設(shè)計思路

基于STEAM的初中信息科技項目式教學(xué)設(shè)計，可以從以下幾個方面進(jìn)行思考。

選擇具有實際意義的項目：選定一個具體可行的主題，通常是與信息科技相關(guān)的熱門話題、實際生活應(yīng)用或?qū)嶋H生活問題，通過項目學(xué)習(xí)的方式使學(xué)生了解實際應(yīng)用和增強應(yīng)對實際問題的能力。

注重團(tuán)隊合作：將學(xué)生分成3～4人一組的若干個小組，注重培養(yǎng)學(xué)生的合作能力和交流能力，鼓勵學(xué)生互相幫助、分享信息、協(xié)同工作。

強調(diào)多學(xué)科融合：在項目中融合科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)等學(xué)科，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計和管理、程序設(shè)計、UI設(shè)計等多個角度讓學(xué)生了解信息技術(shù)的各個方面，提升學(xué)生的跨學(xué)科思維。

實踐與創(chuàng)新并重：讓學(xué)生通過實際項目的構(gòu)建，掌握信息科技解決實際問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力。

綜合評價和反思：在項目結(jié)束后，學(xué)生需要對項目進(jìn)行總結(jié)和評價，從項目的學(xué)習(xí)、實踐和團(tuán)隊合作等方面給出自己的反思和評價，以提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新思維能力。

在STEAM項目式教學(xué)設(shè)計中，教師可以提供項目的設(shè)計和設(shè)想，并呈現(xiàn)各種豐富的資源，讓學(xué)生探索和發(fā)現(xiàn)。教師應(yīng)該鼓勵學(xué)生探索和思考，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)的能力，保證計劃的成功實施，并鼓勵學(xué)生在一個團(tuán)隊合作的環(huán)境中開展項目的實驗和操作。

基于STEAM的項目式教學(xué)案例分析

1.設(shè)計目標(biāo)

信息科技的教學(xué)內(nèi)容不只是簡單的知識傳授與技能操練，還需要通過跨學(xué)科整合的方式實現(xiàn)信息科技與多學(xué)科的融合，將信息科技創(chuàng)新教育理念落實于學(xué)習(xí)活動和動手實踐中[2]。本次項目旨在通過學(xué)生自主調(diào)查和數(shù)據(jù)分析的方式，了解學(xué)生最喜歡的一種運動，探究運動對學(xué)生身體和心理健康的影響，同時實現(xiàn)STEAM模式多學(xué)科知識的融合。

2.調(diào)查問卷設(shè)計

本項目的問卷設(shè)計，我們充分運用藝術(shù)學(xué)科（Art）的知識。比如問卷需要簡潔明了、容易閱讀并引人矚目，才能吸引回答者的興趣，提高回收率，從而獲取充足的數(shù)據(jù)。因此，我們從字體、顏色、布局等角度進(jìn)行美學(xué)設(shè)計。具體的問卷設(shè)計要求如下。

（1）使用簡短而明確的問題；（2）確保整個問卷有邏輯性和層次性，使回答者能夠清晰地了解問卷的全貌；（3）避免使用過多的圖形和圖片，因為它們可能會分散回答者的注意力，同時加重了學(xué)生的填表壓力和疲勞；（4）使用簡單、易于理解和回答的語言；（5）避免使用復(fù)雜的問句和術(shù)語。

對于問題的設(shè)計，我們不僅要考慮學(xué)生對運動的認(rèn)知和喜好，還要考慮其對運動的看法及對身體和心理健康的影響等方面的問題。比如問卷可以設(shè)計以下幾個問題：你最喜歡的運動是什么？你喜歡這項運動的原因是什么？你每周進(jìn)行這項運動的次數(shù)是多少？你認(rèn)為自己在這項運動中的表現(xiàn)如何？你覺得參加這項運動對你的身體和心理健康有多大的幫助？

3.數(shù)據(jù)收集與清洗

通過問卷星，我們邀請了一些學(xué)生完成調(diào)查問卷。最終收到了355份有效問卷（男生問卷178份，女生問卷177份）。在這一環(huán)節(jié)中，我們使用了技術(shù)學(xué)科（Technology）的知識。為了方便數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析，我們使用了Excel和Python這兩個工具。在數(shù)據(jù)清洗方面教師提醒學(xué)生需要注意以下要求：確認(rèn)因變量和自變量是否與問題對應(yīng)；避免出現(xiàn)重復(fù)數(shù)據(jù)的現(xiàn)象；刪除無效數(shù)據(jù)和異常值；對缺失數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

通過清洗數(shù)據(jù)，我們得到了以下結(jié)論：（1）學(xué)生最喜歡的運動是籃球和羽毛球，占比均為28.5%；（2）對于學(xué)生喜好的原因（圖1），63.9%的學(xué)生認(rèn)為它是鍛煉身體的好方式，14.4%的學(xué)生認(rèn)為它可以打發(fā)時間，9.9%的學(xué)生喜歡這項運動的原因是它能夠增強自信心；（3）周活動頻率5次及以上的學(xué)生占46.5%；（4）大多數(shù)學(xué)生表現(xiàn)好，僅有4.8%的學(xué)生認(rèn)為自己表現(xiàn)不佳；（5）96.9%的學(xué)生認(rèn)為參加這項運動對自己的身心健康有幫助。

圖1 ?學(xué)生喜歡運動的原因分析

4.數(shù)據(jù)分析與可視化呈現(xiàn)

我們從數(shù)據(jù)方面對調(diào)查結(jié)果圖表化并進(jìn)行分析。對于身體和心理健康方面的影響分析，我們需要運用科學(xué)學(xué)科（Science）的知識，從問題中提取相關(guān)因素，并進(jìn)行統(tǒng)計比較分析；對于計算和可視化數(shù)據(jù)，運用數(shù)學(xué)學(xué)科（Mathematics）的知識。具體來說，包括以下步驟。

（1）使用統(tǒng)計方法分析數(shù)據(jù)中的相關(guān)性；（2）利用視覺化工具，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為易于理解和比較的圖形和圖標(biāo)，如在數(shù)據(jù)可視化方面，可以使用Python的Matplotlib圖形庫繪制柱狀圖和雷達(dá)圖，也可以使用Excel工具插入圖表的方式進(jìn)行；（3）關(guān)于運動對人的身體和心理健康方面的影響，運用科學(xué)知識，我們了解到：適度運動有助于改善心臟功能和呼吸系統(tǒng)的健康狀況，提升免疫力、調(diào)節(jié)內(nèi)分泌系統(tǒng)的工作，從而有利于身體健康；同時，運動還可以減少身體內(nèi)的壓力代謝物，改善情緒和心理健康，從而提高心理素質(zhì)；（4）在運動訓(xùn)練計劃設(shè)計方面，我們根據(jù)數(shù)據(jù)分析的結(jié)果，布置不同類型、難度和影響程度的訓(xùn)練計劃，以便不斷地提高學(xué)生的運動技能和能力。通過數(shù)據(jù)分析結(jié)果，我們可以設(shè)計更適合學(xué)生的運動計劃，鼓勵他們進(jìn)行適度運動。

通過這些數(shù)據(jù)的可視化，我們得到了以下結(jié)論：（1）籃球與羽毛球是學(xué)生們最喜歡的運動，其次是跑步、跳繩、乒乓球和足球等（圖2）；（2）大部分學(xué)生認(rèn)為參加運動對身體和心理健康都有幫助；（3）根據(jù)學(xué)生們的回答，我們了解到了運動對身體健康方面的影響，如提高心血管健康等；（4）不同性別的學(xué)生在運動選擇方面略有區(qū)別。我們還根據(jù)數(shù)據(jù)分析，進(jìn)一步設(shè)計了運動訓(xùn)練計劃，幫助學(xué)生提高運動能力及了解需要增強的技能。

圖2 ?學(xué)生最喜歡的運動項目分析

5.STEAM模式融合

本項目實踐中，我們將計算機編程及統(tǒng)計學(xué)、體育、心理學(xué)等學(xué)科知識與技能相結(jié)合，開展了多學(xué)科知識的融合。一是編程知識的應(yīng)用。我們采用Python等計算機語言對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析及可視化，并借助互聯(lián)網(wǎng)在線工具進(jìn)行調(diào)查。同時，通過編寫計算機程序和設(shè)計相應(yīng)的工具，針對不同學(xué)生的身體數(shù)據(jù)、目標(biāo)、習(xí)慣等，為其設(shè)計了個性化、自適應(yīng)的運動訓(xùn)練計劃。二是運動科學(xué)知識的應(yīng)用。我們針對不同學(xué)生個體差異，根據(jù)每個學(xué)生的身體素質(zhì)、目標(biāo)、習(xí)慣等綜合因素，設(shè)計了不同類型、不同難度、不同內(nèi)容的訓(xùn)練計劃。三是心理學(xué)知識的應(yīng)用。針對學(xué)生們在平時的訓(xùn)練中出現(xiàn)的自信心不足、自我發(fā)掘不全面等問題，我們采用心理測評、咨詢輔導(dǎo)等手段，幫助學(xué)生們克服這些心理障礙。

6.實現(xiàn)效果與總結(jié)

通過本項目，學(xué)生們了解了大家喜歡的運動類型以及該運動對身體和心理健康的影響。他們學(xué)會了如何用數(shù)據(jù)分析和編程等技能，結(jié)合體育和心理學(xué)等知識，實現(xiàn)STEAM模式的多學(xué)科知識融合。他們了解了不同領(lǐng)域知識在實踐中的應(yīng)用，拓寬了知識面，充實了實踐經(jīng)驗，提高了解決實際問題的能力。除此之外，本項目的實踐很好地體現(xiàn)了跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的學(xué)習(xí)方式。我們深入學(xué)科知識，拓展思維，以實際項目為載體，通過數(shù)據(jù)分析、編程等方法，讓學(xué)生們獲得更全面、深入的知識體驗。

總之，STEAM教育模式可以協(xié)助教師在課堂中更靈活、更有創(chuàng)造性地引導(dǎo)和激發(fā)學(xué)生。同時，它可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強學(xué)生的應(yīng)用和探究能力，并為他們今后的職業(yè)生涯和社會生活奠定堅實的基礎(chǔ)，塑造出更具創(chuàng)造性和實踐能力的人才。

注：本文系廣東省中小學(xué)教師培訓(xùn)中心專項科研項目2021年度課題“指向深度學(xué)習(xí)的STEAM項目式教學(xué)課例開發(fā)與實踐研究”（課題立項號：GDSP-2021-Q008）的階段性研究成果，受廣東省周莉萍名教師工作室資助

[2] 李鋒. 新版課程標(biāo)準(zhǔn)解析與教學(xué)指導(dǎo)初中信息科技（2022年版）[M]. 北京： 北京師范大學(xué)出版社，2022： 8.