STEM教育视角下的计算机专业课程教学活动构建

卢曦 潘良 王岩

摘要：将STEM多学科融合的教育理念引入计算机专业本科教学中，让学生在专业学习的过程中能够综合运用科学、技术、工程、数学等多学科知识来分析和解决问题，有利于激发学生对专业课程的兴趣，培养与提升学生的综合素养。以《移动应用开发》课程为例，阐述围绕STEM教育理念完成一个手机防盗器项目开发的完整教学活动设计过程。

关键词：STEM教育;计算机;教学活动设计

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）36-0123-02

1概述

随着STEM教育理念的引入，将STEM教育的特点与优势与国内本科教育的实际情况相结合，通过不断的探索和实践，最终的目的是培养出具有较强综合素质、能够适应未来社会需要的创新型人才。

2 ADDIE教学设计模型

教学系统设计的概念最早出现在20世纪50年代，1975年ADDIE第一次被提出。如今，ADDIE模型已经成为教育技术解决问题的一种方法论。ADDIE模型主要包含了分析、没计、开发、实施和评估，反映教学设计过程的系统性。

（1）分析：收集数据、全面分析。对学习者特征、已有认知及环境进行系统的分析。

（2）设计：形成课程的基础要素。教师需确定学习目标，制定评价策略。

（3）发展：完成课程整体内容。教师利用收集的信息，在教学中开发最佳学习方案。

（4）实施：严格流程，完善并行。教师针对测试对象、内容，反馈后进行教学实践。

（5）评估：体现价值的关键。教师利用调查问卷等方式了解学习反馈并调整与改善。

3面向STEM的计算机专业课程教学活动构建

本文以建构学习理论为基础，将STEM教育理念和ADDIE教学设计模型相结合，提出面向STEM的计算机课程教学活动构建模型，围绕STEM教育将教学活动分成五个环节。

（1）面向STEM的计算机专业课程教学环境分析

教学环境分析包括学校教学环境和课堂教学环境。其中课堂教学环境包括学习对象特征信息、教师TPACK能力、教学场地空间等。通过对教学环境的分析才能选择匹配学习者学习需求的STEM学科融合方式和教学方法。

（2）面向STEM的计算机专业课程教学活动设计

本阶段的主要任务是围绕STEM教育理念完成学习情境、学习目标和学习活动设计。在学习情境设计方面是指以不同的STEM学科作为主题来为学习者构建认知情境。在学习目标的制定上采用STEM学科和目标领域间的学习目标矩阵。在学习活动设计方面包含活动过程与活动内容的设计。

（3）面向STEM的计算机专业课程教学活动与教学资源的开发

教师需要为学习者提供文本、视频、软件硬件资源等，以便学习者能够课外自主学习。教师还需对教室、实验器材等预先布局，对设备预先调试与验证，以便教学活动的顺利开展。

（4）面向STEM的计算机专业课程教学活动实施

活动实施是讲预先设计好的教学活动进行实践的过程，但这个过程应该根据不同学习对象的特性、理解程度、活动参与度等实际情况做出灵活的调整。

（5）面向STEM的计算机专业课程教学活动评价

教学评价是教与学双方活动的综合评价，包括对知识的理解、应用能力评价，对解决问题达成目标的过程评价。评价的形式应多元化，包括白我评价、他人评价与总结性评价等等。

4《移动应用开发》课程教学案例

4.1课程与学习者分析

《移动应用开发》课程包含Android应用程序开发环境搭建、手机防盗器、新闻阅读器、地图相册等七个项目，共80课时。本文主要围绕手机防盗器项目开展研究。 本课程的实施班级为2016级软件工程专业（本科）1601班，共52名学生。本班学生在自愿的前提下按照多元化规则进行分组，分为14个小组，每个小组3人。通过前期网上的问卷调查可知大部分学生对移动应用开发课程的学习表现出了较大的兴趣和期待。

4.2教学环境分析

本课程在专业实验室进行，实验室可以支持全班52名同学同时进行实验活动。

4.3手机防盗器项目的学习与应用

手机防盗器项目着重阐述传感器、短信和电子邮件发送技术，涉及传感器、工程、物理、数学、计算机软硬件等不同的学科领域，即包含了STEM教育的多个跨学科领域。

（1）教学目标

本案例教学活动是让学生了解服务（service）组件、传感器、短信和电子邮件发送技术，并掌握其使用方法，具体见表l。

（2）教法与学法

教学活动围绕项目学习法展开，通过任务驱动法突出教学重点。手机防盗器项目包含三个子项，共6课时。第一节课介绍了设计原理和思路，明确了关键技术的实现技巧和方法、学习任务等，第二、三节课主要由学生自由支配设计与实现该项目。整个教学过程中以学生为主体，教师的主要任务是讲授基础知识，帮助学生解决问题，引导学生白主地解决问题。

（3）教学过程

课堂教学过程包含项目导入，理论与案例讲解，小组协作学习，成果展示、交流分享五个环节，其中评价部分贯穿教学整个过程。表2呈现了项目的完整教学过程，以学生为主体。

5总结与反思

本文所采用的面向STEM的计算机专业教学活动设计旨在培养具有较强综合素质、能够适应未来计算机行业的实用型、创新型人才。以移動应用开发课程为例，从项目完结报告、课堂观察、满意度调查等方面综合分析可知，学习对象在完成了一学期的课程以后初步形成了创造创新的意识，在将想法投入到实践的过程中动手实践能力得到了提升。

参考文献：

[1]王娟.STEM整合视野下的机器人教学活动设计[D].温州：温州大学，2014.

[2]肖如，顾倩颐.面向STEAM教育的App Inventor课堂教学研究[J].中国信息技术教育，2016（17）.

[3]秦赛.项目教学视野下学前STEM教学活动的建构与反思[D].西安：陕西师范大学，2018.

【通联编辑：光文玲】

收稿日期：2019-09-13

基金项目：本文系江苏高校哲学社会科学研究基金项目“STEM教育视角下的高校计算机专业学生技术与工程素养培养研究”（项目

编号：2017SJB1297）的研究成果

作者简介：卢曦（1984-），女（蒙古族），江苏南通人，硕士研究生，讲师，主要研究方向为计算机软件技术、数字图形图像处理。