融合STEM教育理念创新高中信息技术课堂教学*

（常州市第一中学，江苏 常州213003）

随着新一轮高考的改革，普通高中信息技术课程标准也进行了重新的修订，2018年初中华人民共和国教育部印发了《普通高中信息技术课程标准》（2017年版），新课标指出：普通高中信息技术课程是一门旨在全面提升学生信息素养的基础课程，学科课程紧紧围绕信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任这四个学科核心素养[1]，新的课程标准理念与STEM教育理念是相吻合的。目前，关于STEM教育理念融合到高中信息技术课程教学中的相关研究和实践都较为缺乏，本文从这个点入手开展研究，力求能为提高新课标下高中信息技术课堂教学效果提供策略，帮助一线教师提升教学业务能力，切实保障信息技术教育实效。

一、STEM教育理念概述

STEM教育起源于美国，是指科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）多学科交叉融合的教育。STEM教育理念强调以整合的教学方式通过基于问题解决的过程，加强各学科之间的交叉融合，促进学生在掌握多学科知识与技能的基础上，将知识与技能加以灵活迁移应用，提升学生创新意识与能力，培养学生在问题解决过程中的科学素养、技术素养、工程素养与数学素养这四方面的STEM素质，使其能直面应对真实世界的现实问题与挑战。

二、STEM教育理念与高中信息技术课堂教学

放眼当下的高中信息技术课堂教学，教学目标的制定过于关注对学科基础知识与操作技能的机械化、重复性、单一化的训练，而弱化了对学生信息技术学科核心素养、综合素质的培养；教学情境的创设与教学任务的设置有距离感、陌生感，而脱离学生的真实生存环境与现实生活经验，无法满足学生的学习生活需求；教学内容的编排过于依赖教材，陈旧、固定、程序化，缺乏应有的生活真实感以及与时俱进的时代感；教学效果的评价还停留在操作使用信息技术工具的层面上，而忽略了对学生应用信息技术学科思维方式来迁移解决社会生活问题能力的评价，也局限了学生对信息技术课程本质的思考和理解。在新课改新课标新要求的情势下，这些都是迫在眉睫亟待解决的问题。

STEM教育是开放式的，它强调要把现实生活中的真实问题作为切入口，注重理实一体，将知识的传授置于真实而有吸引力的问题情境中；强调提倡采用整合的教学方式（如项目化、问题驱动式、主题探究式、体验参与式、模仿游戏式等）进行教学，鼓励学生将习得的经验知识与技能在现实生活中加以灵活迁移应用；强调学生的积极参与以及学生间的合作与实操能力，注重培养学生合作探究、实践创新等方面的能力。

因此，将STEM教育理念融合到高中信息技术课堂中，对高中信息技术教学进行全新的认识、分析与创新，不仅可以有效应对当前课堂教学中存在的诸多问题与困境，促进课堂教学质量的稳步提升，也能为学生深入学习信息技术学科知识、增强信息社会意识、提升信息素养提供坚实的保障。

三、融合STEM教育理念的高中信息技术课堂教学策略

STEM教育采用整合的方式开展教学，具有跨学科、情境性、体验性、协作性、设计性等核心特征[2]。融合STEM教育理念的高中信息技术课堂，不仅能打破传统固化教学模式的局限，打造新颖的教学模式，还能有效改善学生的学习体验，切实让学生得到多方位的进步与发展。

1.跨学科挖掘素材，实施融合教育

跨学科是STEM教育理念最重要的核心特征。高中信息技术课程中有很多知识是与数学、科学、工程等学科交叉融合的，教师在进行教学设计时，不用过于关注信息技术学科界限，可以打破学科壁垒，深入挖掘教学素材，让学生利用科学、技术、工程或数学等学科相互关联的知识来解决问题，实现跨越学科界限、从多学科知识综合应用的角度，真正实现提高学生问题解决能力的教育目标[3]。

例如：新课标的必修课程模块1《数据与算法》和选修课程模块1《算法初步》中，都要求学生能够掌握算法与程序设计的基本知识，这些知识在江苏凤凰教育出版社高中数学必修3第一章《算法初步》以及机器人编程中都有涉及。因此，教师不仅要精通本学科专业知识，还应主动关注其他相关学科的科学知识，将各学科知识进行交叉融合，实施跨学科教学，使学生的学习置于其生活周围广阔的环境中，这样既能实现知识的意义建构和技能的有效培养，培养学生跨学科运用知识发现问题、分析问题以及处理复杂问题的能力，又能让学生保持浓厚的学习兴趣与欲望，增强课堂教学活力[4]。

2.创设真实情境，开展情景教学

情景认知视野中的学习观提出，在真实情境下学习，学习行为才能真正的发生。融合STEM教育理念的高中信息技术课堂教学的开端，是以向学生提出基于生活、富有挑战的真实问题为切入点，强调通过创设真实的问题情境来吸引学生注意，调动学习动机与好奇心，激发学生进行探究性学习的欲望与兴趣。作为教师，要密切关注学生的生存环境与现实生活经验，找准现实生活与学科知识之间的契合点，让学生感受到信息技术课堂教学的真实真切。当学习发生在这样的真实情境中，学习情境的有效性会帮助学习者有效构建自己的知识体系内化知识。

譬如：2018年高考数学（江苏卷）填空题第4题的作答要点是循环结构的应用，教师在进行程序设计中基本程序结构之循环结构这一知识点的教学时，可以请学生一起来做高考题为切入点创设情景开展教学。数学中关于算法知识的学习通常是在高一下学期开展，甚至更晚，学生在学习信息技术中程序设计结构前并没有相关的知识储备，在导入阶段请学生做高考题，不仅可以大大激发学生的学习欲望，吸引学生注意，还可让学生感受到信息技术的无穷魅力，激发学生对信息技术课程的学习兴趣。

3.组织体验活动，实行体验式教学

STEM教育强调学生应动手动脑，积极参与体验知识获得的全过程，这种在参与、体验中习得的知识，将对学生今后的学习、工作以及生活的长远发展都会产生深刻的影响。因此，在高中信息技术课堂教学中，要以实践活动为学习探究的主要形式，强调学生在学习过程中的参与性与实践性，让学生在动手实践和切身感知中加深对知识的理解，解决现实问题。

比如：新课标选择性必修课程模块2《网络基础》中提出要引导学生合理使用网络、解决简单的网络问题。在具体教学中，教师可在课前精心布置授课教室，给计算机或网络设备故意设置一些日常生活中常见的网络问题，模拟出故障环境，请学生走下座位，打开硬件设备，分析判断找出故障缘由，探索解决故障的方法，并动手解决故障问题。这样不仅可以让学生解决实实在在的问题，也可以培养其创新和开拓能力。

4.实施合作学习，组织协同教学

STEM教育中的问题往往源于现实生活，问题的解决离不开生生、师生之间的合作。高中信息技术课程中诸多知识都需要学生在教师的指导下，在小组合作的基础上，进行思维或想法的碰撞，学生在相互帮助、相互启发的过程中进行知识的建构与迁移应用，并以此来提高学生的沟通能力，进而培养学生的社会适应性与社会责任感，更好地服务于社会。

新课标的必修课程模块1《数据与算法》中要求学生能认识到数据在信息社会的重要价值，教师可以借助全民参与的淘宝“双11”活动，引导学生采用小组团结协作的方式，开办“双11”活动的经验分享交流暨总结大会，为紧接而来的淘宝“双12”营销活动出谋划策。针对淘宝“双11”活动中产生的大量数据，可以引导学生从商品销售类别、消费人群年龄段、支付宝时刻交易金额等角度开展合作探究，协同探讨并挖掘这些大数据背后蕴含的内在规律，再利用挖掘出来的规律去指导现实决策，真正领悟数据的重要价值。

5.设计创意作品，践行实践教学

美国学者莫里森认为，设计是认知建构的过程，也是学习产生的条件（Morrison，2005）[5]。STEM教育强调设计是取得成功的关键因素，学生通过设计出富有个性创意的作品，可以更好地完成学习、解决问题。在高中信息技术课程中，很多模块下的教学内容都可以引导学生通过自己的创新思维完成学习、设计作品。在学习开始前，教师需制定出作品的设计标准，让学生遵循科学原则，通过自主学习或合作探究，动手实践来完成作品的设计与制作、展示与交流，加深对知识的理解、对操作技术的掌握和使用。

如：新课标的选择性必修课程模块5《三维设计与创意》、模块6《开源硬件项目设计》，主要是让学生在实践过程中，利用三维设计技术、开源硬件去设计制作完成作品。再如：必修课程模块1《数据与算法》学习到数据相关知识时，可以让学生设计完成数据采集分析报告，学生在自主实践探究、团队合作的过程中，不断思考完善设计分析报告。这样的学习过程，不仅能培养学生的问题解决能力，也能锻炼学生的创新意识。

四、结束语

将STEM教育理念融入高中信息技术课程的课堂教学中，改变传统教学手段，实施跨学科融合教育，创设真实情景，引导学生参与体验，开展协作学习，完成作品设计制作并加以展示分享，能够真正有效地提升教学质量，培养学生跨学科运用知识发现问题、分析问题以及处理复杂问题的能力，全面提升学生的信息素养，使其能真正成为数字化技术时代合格的中国公民。