【摘 要】I-STEM教育融合四門學(xué)科核心概念，分為“知、思、行”三個領(lǐng)域，倡導(dǎo)“設(shè)計學(xué)習(xí)”教學(xué)?！霸O(shè)計營養(yǎng)菜譜”教學(xué)基于該理念，引導(dǎo)學(xué)生基于學(xué)科核心概念，自主設(shè)計調(diào)查表，進(jìn)行數(shù)據(jù)收集、存儲，運(yùn)用計算技術(shù)和自動化處理復(fù)雜數(shù)據(jù)，運(yùn)用數(shù)學(xué)模型和計算機(jī)模擬進(jìn)行推理預(yù)測，從實踐層面串聯(lián)學(xué)習(xí)核心概念，實現(xiàn)信息科技創(chuàng)新教學(xué)。研究發(fā)現(xiàn)，此理念有助于學(xué)生深入理解與應(yīng)用知識、促進(jìn)思維融合。

【關(guān)鍵詞】I-STEM；核心概念；創(chuàng)新教學(xué)；信息科技；數(shù)據(jù)

【中圖分類號】G434" "【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B

【論文編號】1671-7384（2024）04-092-02

隨著《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》的頒布，跨學(xué)科主題教學(xué)活動已成為課程內(nèi)容，它需要基于學(xué)科核心概念培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)。I-STEM教育模式作為一種整合性教育模式，其課程設(shè)計與開發(fā)強(qiáng)調(diào)基于課程標(biāo)準(zhǔn)，聚焦核心概念，融合真實情境，注重科學(xué)探究與工程設(shè)計的結(jié)合。其中“I”表示Integrative，即將不同學(xué)科的核心概念融合后審視同一個主題或者問題，促進(jìn)學(xué)生思維的融合，促進(jìn)學(xué)生對知識的深層次理解和遷移。I-STEM教育是通過四門學(xué)科（科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)）的核心概念跨學(xué)科建立有機(jī)聯(lián)系，不同學(xué)科間的核心概念在審視同一個主題或者問題時，有利于促進(jìn)學(xué)生思維的融合，促進(jìn)學(xué)生對知識深層次的理解和遷移。當(dāng)一線教師教授閩教版信息科技“分析處理表格數(shù)據(jù)”內(nèi)容時，一般以教授Excel軟件操作技能為主，忽視了“數(shù)據(jù)”這個核心概念的價值，無法促進(jìn)學(xué)生深層次的知識理解和遷移[1]。因此，筆者嘗試以“設(shè)計營養(yǎng)菜譜”主題為例，開展跨學(xué)科主題活動學(xué)習(xí)。

I-STEM教育理念內(nèi)涵與意義

STEM教育以領(lǐng)域為基礎(chǔ)，劃分主題，并依據(jù)學(xué)生特點細(xì)化教學(xué)流程。領(lǐng)域包括“知、思、行”，分別代表事實性知識、思維維度和學(xué)以致用；主題以內(nèi)容、特性、影響、情境和過程形式展開，內(nèi)容和特性屬“知”領(lǐng)域，影響屬“思”領(lǐng)域，情境和過程屬“行”領(lǐng)域。內(nèi)容以獨(dú)立學(xué)科展示，特性強(qiáng)調(diào)學(xué)科整合，影響關(guān)注對生活影響，情境面向真實世界，過程實踐串聯(lián)各學(xué)科本質(zhì)。教學(xué)過程采用“設(shè)計學(xué)習(xí)”（6E" learning" by" design）形式開展，包括參與（Engage）、探索（Explore）、解釋（Explain）、工程思維（Engineer）、豐富（Enrich）、評價（Evaluate）[2]。在I-STEM教育理念下，學(xué)生運(yùn)用不同學(xué)科的核心概念解決實際問題，通過自主設(shè)計調(diào)查表、收集和分析數(shù)據(jù)，將理論知識與實際操作結(jié)合，有助于學(xué)生跨學(xué)科思維和綜合實踐應(yīng)用能力的提高?！爸鳖I(lǐng)域強(qiáng)調(diào)學(xué)科整合，有助于學(xué)生在實際解決問題過程中打破學(xué)科壁壘，深入了解不同學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)。在“設(shè)計營養(yǎng)菜譜”項目中，學(xué)生需要學(xué)習(xí)營養(yǎng)學(xué)、數(shù)學(xué)、Excel軟件運(yùn)用等知識，從而實現(xiàn)學(xué)科整合。“行”領(lǐng)域強(qiáng)調(diào)學(xué)以致用，在學(xué)習(xí)過程中既可鍛煉動手能力又能培養(yǎng)團(tuán)隊協(xié)作能力。在該項目中，學(xué)生需分工合作，共同完成調(diào)查、數(shù)據(jù)分析等工作，有助于提升他們的實踐與合作能力?！八肌鳖I(lǐng)域強(qiáng)調(diào)學(xué)生關(guān)注對生活的影響，即運(yùn)用批判性思維分析和解決實際問題，學(xué)生需對現(xiàn)有的營養(yǎng)知識和菜譜進(jìn)行分析和評價，提出自己的建議，從而培養(yǎng)批判性思維和問題解決能力。此外，學(xué)生還能提升自主學(xué)習(xí)能力、社會責(zé)任感和公民素養(yǎng)等。

I-STEM理念重塑的教學(xué)活動實施

在“設(shè)計營養(yǎng)菜譜”項目中，通過系列實踐活動引導(dǎo)學(xué)生掌握核心概念，培養(yǎng)學(xué)生的實踐和創(chuàng)新能力。

1.創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)探究興趣

項目啟動前，創(chuàng)設(shè)一個真實情境，激發(fā)學(xué)生探究興趣。教師展示一些營養(yǎng)不良或過度營養(yǎng)導(dǎo)致的疾病案例，使學(xué)生認(rèn)識到營養(yǎng)均衡的重要性，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注飲食健康和營養(yǎng)搭配。在此基礎(chǔ)上，教師提出項目任務(wù)：目前我校食堂未開張，采用外包配餐，同學(xué)們對配餐食品意見多多。很多同學(xué)關(guān)注到食品的營養(yǎng)問題。那么如何設(shè)計營養(yǎng)菜譜才能滿足中學(xué)生生長需要？請同學(xué)們設(shè)計一日三餐的營養(yǎng)菜譜方案。

2.項目分析，確定學(xué)習(xí)目標(biāo)

教師從核心概念和跨學(xué)科視角引導(dǎo)學(xué)生對項目進(jìn)行分析，進(jìn)而將“知、思、行”三領(lǐng)域和學(xué)情結(jié)合考慮確定學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)，并告知學(xué)生?！爸保褐朗澄锝鹱炙⒄莆兆x懂營養(yǎng)成分表的方法、問卷星使用方法?！靶小保和ㄟ^相關(guān)數(shù)據(jù)的收集學(xué)會建立表格；通過運(yùn)用統(tǒng)計和概率知識，統(tǒng)計形成方案的數(shù)據(jù)依據(jù)，學(xué)會運(yùn)用表格公式、圖表命令等?！八肌保后w會到科學(xué)探究和方案設(shè)計是一個迭代優(yōu)化的過程。

3.運(yùn)用“6E設(shè)計學(xué)習(xí)”，學(xué)以致用核心概念

“6E設(shè)計學(xué)習(xí)”是“理解為先”的教學(xué)模式，強(qiáng)調(diào)從實踐層面理解和運(yùn)用知識。在教學(xué)實踐過程中將學(xué)習(xí)目標(biāo)融合到六個環(huán)節(jié)中。參考措施如下：（1）參與：證據(jù)收集，課堂介紹問卷星，設(shè)計一周內(nèi)同學(xué)們?nèi)筒俗V情況調(diào)查問卷，并向全校發(fā)放；收集并利用Excel表格記錄同學(xué)們一周的菜譜數(shù)據(jù)；深度訪談配餐公司每日配餐安排，并將數(shù)據(jù)整理成表格。（2）探索：教師引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已學(xué)核心概念，為方案設(shè)計做好科學(xué)性的準(zhǔn)備。（3）解釋：整理前期收集信息，解釋營養(yǎng)菜譜的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生的依據(jù)。（4）工程思維：制定一套適合自身需求的一日三餐的營養(yǎng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模型。（5）豐富：依據(jù)營養(yǎng)數(shù)據(jù)模型設(shè)計一份菜譜，交流與分享菜譜方案并改進(jìn)。（6）評價：引導(dǎo)學(xué)生利用自評和他評的方式對方案進(jìn)行評價，并形成記錄單。

以解釋環(huán)節(jié)教學(xué)片段為例：（1）融入情境，明確問題。在上一部分食物金字塔學(xué)習(xí)中，了解具體每天需要攝入多少營養(yǎng)素。根據(jù)營養(yǎng)成分表數(shù)據(jù)匹配分析目前大家一日三餐菜譜是否科學(xué)。（2）模型展示，數(shù)據(jù)處理。首先引導(dǎo)學(xué)生判斷數(shù)據(jù)來源的可靠性；其次引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)的組織與呈現(xiàn)，制作一日三餐的營養(yǎng)成分?jǐn)?shù)據(jù)表、常見食品的營養(yǎng)成分?jǐn)?shù)據(jù)表、學(xué)校食堂配餐菜品的營養(yǎng)成分?jǐn)?shù)據(jù)表；再次引導(dǎo)學(xué)生分析學(xué)校食堂配餐食物的營養(yǎng)成分，在Excel中利用公式、函數(shù)、圖表等知識處理信息，并將呈現(xiàn)信息與標(biāo)準(zhǔn)要求做對比，推測與發(fā)現(xiàn)學(xué)校配餐食物存在的問題。在此過程中學(xué)習(xí)信息科技“數(shù)據(jù)與分析”模塊的“收集、存儲、可視化和轉(zhuǎn)換、推理和模型”子概念。

4.創(chuàng)設(shè)支架，指引實踐探究方向

在實施“6E設(shè)計學(xué)習(xí)”過程中，學(xué)生可能會面臨難以整合跨學(xué)科核心概念進(jìn)行方案設(shè)計、問題審視出現(xiàn)偏差或技術(shù)應(yīng)用不熟練等困境，此時，教師應(yīng)盡量減少干預(yù)，給予學(xué)生更多自我克服困難的機(jī)會。然而，為了提高學(xué)習(xí)效率，學(xué)生需要具備明確的目標(biāo)，此時，教師應(yīng)適時提供學(xué)習(xí)支持。在提供支架時，教師需站在學(xué)生的角度，設(shè)計的實踐任務(wù)應(yīng)緊密關(guān)聯(lián)教材內(nèi)容，并符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律。例如，在解釋環(huán)節(jié)的實踐部分，根據(jù)信息科技課程中“數(shù)據(jù)與分析”的核心概念，設(shè)計了以下三個問題：（1）在制定科學(xué)菜譜過程中，哪些數(shù)據(jù)來源是有效的？請根據(jù)營養(yǎng)學(xué)核心概念進(jìn)行闡述。（2）應(yīng)建立哪些表格以收集有效數(shù)據(jù)？請設(shè)計相應(yīng)的表格。（3）如何利用Excel軟件對已收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以發(fā)現(xiàn)學(xué)校配餐中存在的問題？這些問題支架層層遞進(jìn)，有助于核心概念的學(xué)習(xí)。

5.交流與總結(jié)

在此環(huán)節(jié)，教師引導(dǎo)學(xué)生回顧項目過程，梳理核心概念，審視營養(yǎng)菜譜，組織分享設(shè)計過程的收獲，并引導(dǎo)學(xué)生思考對未來生活的影響。例如，課后項目布置設(shè)計老人營養(yǎng)菜譜，引導(dǎo)學(xué)生深度理解和遷移知識，運(yùn)用跨學(xué)科知識解決問題。

結(jié)束語

“設(shè)計營養(yǎng)菜譜”在I-STEM理念下，立足義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)，深化“數(shù)據(jù)”模塊的教學(xué)內(nèi)容，以“收集—存儲—可視化和轉(zhuǎn)換—推理和模型”數(shù)據(jù)核心概念為主線[3]，融合生物、數(shù)學(xué)、科學(xué)的相關(guān)核心概念，重塑教學(xué)活動。并根據(jù)需求創(chuàng)新教學(xué)活動，教學(xué)過程更注重串聯(lián)學(xué)科本質(zhì)、為學(xué)生提供合適學(xué)習(xí)支架，在“6E設(shè)計學(xué)習(xí)”中促進(jìn)學(xué)生打破學(xué)科壁壘，培養(yǎng)跨學(xué)科思維，提升解決問題的能力。

參考文獻(xiàn)

[2] 管光海. 基于標(biāo)準(zhǔn)聚焦核心概念的STEM整合教育模式：美國I-STEM模式的特點及啟示[J]. 開放教育研究，2017，23（6）：87-93.

中華人民共和國教育部.義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）[S]. 北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

編" "輯：徐靖程