【摘 要】在數(shù)智融合背景下，通過分析STEM教育的現(xiàn)狀和面臨的挑戰(zhàn)，針對如何有效實施STEM校本課程教學，本文提出了STEM課程教學策略，以“人體紅外感應燈”項目為例，介紹了該策略在實際教學中的具體應用和成效。研究發(fā)現(xiàn)，利用數(shù)智融合平臺的豐富資源、高度互動性和個性化學習支持，可以有效提升學生的創(chuàng)新能力和實踐技能，為未來STEM教育的優(yōu)化提供了有益的經(jīng)驗和啟示。

【關鍵詞】數(shù)智融合；STEM教育；校本課程；教學策略；人體紅外感應燈

【中圖分類號】G434" "【文獻標志碼】B

【論文編號】1671-7384（2025）02-070-04

隨著大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等新興技術的蓬勃興起與廣泛應用，在教育數(shù)字化基礎上，教育的數(shù)智化進一步強調(diào)數(shù)據(jù)的智能化處理和應用，它使得教育更加個性化、智能化和高效化[1]。在這一時代背景下，STEM（科學、技術、工程和數(shù)學）教育作為培養(yǎng)學生綜合素質(zhì)、激發(fā)創(chuàng)新潛能、培育未來科技人才的關鍵領域，其教學模式與策略正經(jīng)歷著前所未有的變革與挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的STEM教學模式，往往側(cè)重于知識的灌輸與技能的訓練，而忽視了對學生創(chuàng)新思維與實踐能力的培養(yǎng)，這種模式已難以滿足新時代學生多元化、個性化的學習需求。在數(shù)智融合的新時代背景下，混合式教學是教育研究與實踐關注的熱點[2]。因此，教師應充分利用數(shù)智技術的優(yōu)勢，打破傳統(tǒng)教學的時空限制，構(gòu)建線上線下相結(jié)合的混合式教學模式，積極探索并實踐更為高效、靈活、富有創(chuàng)意的教學策略與方法。同時在教學過程中要注重培養(yǎng)學生的自主學習、合作學習和創(chuàng)新學習能力，以期在STEM教育中培養(yǎng)出更多具備創(chuàng)新思維與實踐能力的未來科技人才。

數(shù)智融合下STEM課程現(xiàn)狀與問題分析

1.數(shù)智融合概述

數(shù)智融合是數(shù)字化技術與智能化手段的深度融合與創(chuàng)新應用[3]。隨著大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等前沿技術的不斷進步，以及社會對數(shù)據(jù)價值認知的顯著提升，數(shù)智融合的概念應運而生。在這一融合過程中，“數(shù)”扮演著至關重要的角色，它代表著數(shù)據(jù)，而“智”則象征著智能化。數(shù)智融合，將“數(shù)”與“智”緊密結(jié)合，形成了一個高效協(xié)同的整體，數(shù)據(jù)是基礎，智能化是手段，共同推動著決策與服務的智能化升級。

數(shù)智融合不僅改變了信息處理的方式和效率，還推動了各行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。在教育領域，數(shù)智融合為STEM課程的教學提供了全新的平臺和工具，使得教學內(nèi)容的呈現(xiàn)更加直觀、生動，教學方法更加多樣、靈活。

2.STEM課程現(xiàn)狀

STEM是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學（Mathematics）的縮寫，而STEM教育旨在通過四門學科之間的有機結(jié)合，運用這四門知識解決生活實際問題，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和綜合實踐應用能力[4]。STEM教育以建構(gòu)主義理論為基礎，為學習者設計學習活動，因此更注重學習者的體驗、情境、合作和設計[5]。近年來，STEM教育在全球范圍內(nèi)得到了廣泛的關注和發(fā)展。各國紛紛將STEM教育納入基礎教育體系，通過開設STEM課程、舉辦STEM各類比賽等方式，推動STEM教育的普及和深化。國內(nèi)STEM教育和創(chuàng)客教育融合研究，可將熱點知識分為“融合發(fā)展研究”“教學模式研究”“人工智能研究”“系統(tǒng)綜述研究”四個種類[6]。盡管STEM教育的重要性日益凸顯，但在STEM課程的實際教學過程中，仍存在一些問題和挑戰(zhàn)，如教學資源分散、師生互動不足、個性化學習難以實現(xiàn)等。學校作為STEM教育的主要陣地，其校本教學情況直接關系到STEM教育的成效。學校的STEM校本課程通常是以STEM興趣小組、特色課程等方式呈現(xiàn)，然而，每周僅設一次課程，就會有課時量不足和課后延續(xù)性缺失的問題。每周一次的課程難以保證學生有足夠的時間深入學習和實踐，而課后又缺乏有效的學習資源和指導，個性化學習難以實現(xiàn)，學生的STEM學習過程與成果也很難進行記錄與展示，導致學生的學習效果難以持續(xù)提升。

3.存在問題分析

根據(jù)前期研究發(fā)現(xiàn)，在開展STEM教育實踐中主要存在以下幾個問題：一是教師專業(yè)發(fā)展與技術應用之間出現(xiàn)脫節(jié)；二是教學資源開發(fā)滯后和利用效率不高；三是學生學習方式的轉(zhuǎn)變緩慢；四是教學評價機制不夠完善。這些問題的存在，限制了STEM教育潛力的充分發(fā)揮，亟需通過有效的教學策略進行改進和優(yōu)化。為此，本文開展了基于數(shù)智融合教學平臺下STEM教學策略的探究。

數(shù)智融合下STEM課程教學策略探索

未來的教育信息化將更關注學生的全面發(fā)展，更倡導“線上+線下”的混合式教學法，更注重教師的數(shù)字素養(yǎng)能力提升，更關注培養(yǎng)學生的自主學習和個性化發(fā)展[7]。數(shù)智融合下的STEM課程教學，通過“AiClass教學平臺”實現(xiàn)，該平臺不僅提供了豐富的學習資源和互動工具，還支持學生課后的自主學習和作品優(yōu)化迭代，打破時間和空間的限制，為學生提供更加靈活、便捷的學習方式，有效提升了STEM教育的連續(xù)性和深度。教學中學生通過平臺進行學習、提交成果和進行評價，讓學生有機會展示自己的才華和創(chuàng)意，還能促進學生之間的交流與合作，激發(fā)學生的興趣和動力，具體教學策略如圖1所示。

1.教學目標的明確與調(diào)整

在數(shù)智融合背景下，STEM課程的教學目標應更加注重培養(yǎng)學生的信息素養(yǎng)、創(chuàng)新能力和跨學科思維。這要求教師明確課程目標，將知識傳授與技能培養(yǎng)相結(jié)合，同時注重培養(yǎng)學生的問題解決能力和批判性思維。

2.教學內(nèi)容的整合與創(chuàng)新

教學內(nèi)容應圍繞核心概念和基本原理進行整合，同時融入最新的科技成果和案例研究。教師可以利用智能教學平臺提供的豐富資源，設計跨學科的學習項目，鼓勵學生通過實踐活動深入理解STEM領域的綜合知識。

3.教學方法的創(chuàng)新與應用

教學方法的創(chuàng)新是提升STEM教育質(zhì)量的關鍵。教師可采用項目式學習、合作學習等現(xiàn)代教學方法，結(jié)合在線交流和討論平臺，促進學生的主動學習和深度思考。此外，教師還應利用數(shù)據(jù)分析工具對學生的學習過程進行實時監(jiān)控和反饋，以實現(xiàn)個性化教學。

數(shù)智融合下STEM課程教學策略應用實踐

數(shù)智融合下，選擇合適的STEM實踐項目是實施教學策略的第一步。本文以“人體紅外感應燈”項目為例，其教學內(nèi)容不僅涵蓋了電子工程、物理學和計算機編程等多個學科的知識，而且具有實際應用價值，能夠激發(fā)學生的學習興趣和創(chuàng)新思維。

本課的教學內(nèi)容為校本STEAM課程的第一個項目，教學對象為小學四年級學生。本項目的學習，讓學生了解紅外感應技術的基本原理和應用，掌握紅外感應燈的制作方法，并通過實踐操作和小組合作，培養(yǎng)學生的動手能力和團隊合作精神，提高學生的問題解決能力進而激發(fā)學生對科學的興趣和熱愛，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和探索精神。

在“人體紅外感應燈”項目中，教學活動分為課前準備、課中探究和課后迭代三個階段。課前，學生通過網(wǎng)絡學習空間預習相關知識并參與討論；課中，學生分組進行問題研討和動手實踐，教師提供必要的指導和支持；課后，學生對作品進行迭代優(yōu)化，并在網(wǎng)絡學習空間分享成果和體會。教學活動以線上、線下結(jié)合的STEAM學習形式開展，并貫穿課前、課中、課后。在網(wǎng)絡學習空間的支持下，課前學生在周末、課余時間，利用平板電腦登錄網(wǎng)絡學習空間提前學習微課，并與老師、學生互動學習與交流。課中教師進行探究學習、動手造物，課后進行評價交流、迭代優(yōu)化，并分享感想。學習活動變成了一種自然且自發(fā)的行為，學生學習變得更加積極主動。

1.課前準備階段

在授課的5天前，教師在網(wǎng)絡平臺發(fā)布課程、調(diào)查問卷，上傳學習資料和微課視頻。學生利用課余時間登錄平臺進行學習。

（1）設計調(diào)查問卷

教師設計并發(fā)布節(jié)約用電調(diào)查問卷，了解學情。

（2）學習資源的設計和準備

教師在網(wǎng)絡學習空間上傳主控板、相應的傳感器等元器件的資料文檔和相關知識微課，力求資源的豐富性和準確性，為學生的學習提供強而有力的支撐。

（3）匯總分析調(diào)查問卷

教師根據(jù)調(diào)查問卷，深入挖掘數(shù)據(jù)，就相關問題與學生線上交流。

2.課中實施階段

教師利用微課、課件引入項目，從問題出發(fā)，始于創(chuàng)意，師生共同研討確定解決方案，學習開源硬件及相關傳感器知識，結(jié)合基于開源硬件的編程創(chuàng)作智能化作品，以解決生活中的問題。在教學中引導學生學習、創(chuàng)作，完成作品，并進行討論、分享。項目的活動過程包括以下四個環(huán)節(jié)。

（1）構(gòu)建情境，問題驅(qū)動

教師播放視頻并提問：電力是我們?nèi)粘Ｉ钪幸环N重要的能源，沒有了電，生活將會變得不可想象。而我國是一個用電大國，也是一個電力資源緊張的國家，所以節(jié)約用電是十分必要的。在家居生活中，如何做到更有效地節(jié)約用電呢？

（2）小組研討，確定方案

首先，對問題進行逐步分解，引導學生進行小組研討：電是如何形成的？發(fā)電的方式有哪些？如何安全用電？過度用電會有什么后果？如何節(jié)約用電？

然后，通過探究學習的方式，確定了解決問題的具體方案。利用視頻和課件的展示，教師引導學生深入了解紅外人體感應燈的原理和應用。在此基礎上，教師引導學生設計節(jié)約能源的方案：利用課前自主學習的開發(fā)板以及相應的傳感器制作紅外人體感應燈。

（3）講解原理，動手造物

確定解決問題方案后，教師通過“明確任務—講解原理—演示操作—動手制作”四個活動流程，引導學生操作。

首先教師通過展示紅外感應技術的相關圖片和視頻，激發(fā)學生的學習興趣和好奇心，講解紅外感應技術的基本原理和應用，以及紅外感應燈的制作方法和步驟。接著教師現(xiàn)場演示紅外感應燈的制作方法和步驟，強調(diào)制作過程中的注意事項。然后，學生分組進行按“傳感器連通、源代碼實現(xiàn)、外觀設計、作品集成”這四個步驟進行實踐操作，教師指導并幫助學生解決制作過程中遇到的問題。在教學時可引導學生從自然語言、流程圖到程序代碼的過渡，如圖2所示。

（4）評價交流，分享感想

學生通過拍照、錄制作品上傳到數(shù)智平臺，教師出示評價標準，引導學生按評價標準對各組的制作過程和作品進行自評、互評。教師對學生的作品進行評價和總結(jié)，肯定學生的努力和成果，同時指出存在的問題和不足。學生以小組形式展示成果及感想，以多種形式展示學習收獲，根據(jù)本節(jié)課的情況填寫并提交評價表，如圖3所示。

3.課后迭代分享

課后教師讓學生通過多種形式展示學習收獲，讓學生進行作品的迭代優(yōu)化，并再次上傳至平臺，同時把感想寫下來分享，再次對修改后作品自評與互評。

教學效果與反思

教師對比實踐前后的學生作品、問卷調(diào)查和訪談等方式評估教學效果。結(jié)果顯示，學生在動手能力、團隊合作精神和創(chuàng)新意識等方面均有顯著提升。同時，教師也反思了資源整合、互動交流深度和個性化學習推進等方面的不足，為后續(xù)教學提供改進方向。

1.教學效果

通過本項目活動的教學實踐，學生不僅掌握了紅外感應技術的基本原理和應用，還學會了制作紅外感應燈的方法和步驟。學生的動手能力和團隊合作精神得到了鍛煉和提高，他們在實踐操作中相互協(xié)作，共同解決問題，展現(xiàn)出了良好的合作精神和創(chuàng)新能力。此外，學生對科學的興趣和熱愛得到了激發(fā)，他們更加關注身邊的科技應用，積極探索科學的奧秘。

在數(shù)智融合學習平臺的支持下，時間和空間的限制被打破，學生可以隨時隨地進行自主學習和互動交流，學習效率和效果得到了顯著提升。學生可以通過網(wǎng)絡學習平臺獲取豐富的教學資源，拓寬自己的知識視野。同時，網(wǎng)絡學習空間的實時反饋功能使得教師能夠及時了解學生的學習情況，為學生提供個性化的指導和幫助。

2.教學反思

在數(shù)智融合背景下的STEM教學實踐中，筆者深刻體會到資源整合與優(yōu)化對于教學效果的深遠影響。盡管數(shù)智平臺提供了豐富多樣的教學資源，但如何有效地整合和優(yōu)化這些資源，使之更加符合STEM課程的教學需求，仍是目前面臨的一大挑戰(zhàn)。為了確保學生的學習成效，必須進一步篩選和整理這些資源，確保教學資源的針對性和有效性。同時，定期更新STEM課程的相關內(nèi)容，并引入更多優(yōu)質(zhì)的外部教學資源，能夠大幅提升學習效率，豐富學生的學習體驗，從而進一步推動教學效果的提升。

對于互動交流環(huán)節(jié)，筆者認為也需要優(yōu)化。盡管數(shù)智平臺提供了便捷的在線交流和討論功能，但學生的交流往往缺乏深度和廣度。因此，作為教師，應積極引導學生進行深入交流，通過設置具有啟發(fā)性和探討性的討論話題，激發(fā)他們的思考熱情。在討論過程中，要及時糾正偏離主題的討論，確保討論的方向和深度。同時，尊重和鼓勵多元觀點的碰撞，培養(yǎng)學生的批判性思維和創(chuàng)新能力，是互動交流中應始終秉持的原則。

此外，在個性化學習的實施與推進方面也面臨諸多挑戰(zhàn)。盡管數(shù)智平臺支持個性化學習，但如何根據(jù)學生的實際情況和需求進行精準推薦，卻是一個亟待解決的問題。為此，需要通過問卷調(diào)查、訪談等方式深入了解學生的學習需求和發(fā)展?jié)摿?，為學生制定個性化的學習路徑和資源推薦方案。同時，利用數(shù)智平臺的實時反饋功能跟蹤學生的學習進度和效果，及時調(diào)整學習路徑和資源推薦方案，確保每位學生都能在適合自己的節(jié)奏下學習，真正實現(xiàn)個性化學習的目標。

結(jié)束語

數(shù)智融合為STEM教育帶來了新的發(fā)展機遇，也提出了更高的要求。本文通過探索和實踐數(shù)智融合下STEM校本課程教學策略，展示了利用數(shù)智平臺優(yōu)化教學過程、提升教學質(zhì)量的可能性。未來的STEM教育應繼續(xù)深化數(shù)智融合的應用，不斷創(chuàng)新教學策略和方法，以培養(yǎng)更多具備創(chuàng)新精神和實踐能力的復合型人才。

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編" "輯：王曉波