基于教育信息化2.0环境的STEAM课程设计研究

游兴星 涂鑫 陈莹 伊栩含

摘要：STEAM教育就是集科学、技术、工程、艺术、数学多领域融合的综合教育，是培养综合性人才的一种跨学科素质教育。教育信息化的发展促进教育事业信息化、智能化改革，也为STEAM教育提供了发展机遇。文章对教育信息化2.0的基础建设进行了阐述并简要介绍了STEAM的教学现状，以我国重阳节传统习俗中的有关纸鸢的设计与制作为例，设计STEAM课程教学，以期促进学生核心素养的提高，学生创新、创造、创业能力的提升，为STEAM教学的发展提供新的思路。

关键词：教育信息化2.0;STEAM教育;课程设计

一、教育信息化2.0背景简述

所谓教育信息化指在教育领域的教学、管理以及科研等方面深入应用现代信息技术促进教育的改革和发展的过程。在教育信息化的大环境下，教育部印发的《教育信息化2.0行动计划》通知中提出了2022年基本实现“三全两高一大”的发展目标，这也标志着教育信息化从1.0时代正式进入2.0时代[1]。教育信息化2.0是指通过教育信息化推动教育现代化，从而开启智能时代的教育。在教育信息化2.0时代，STEAM教育的普及和发展就显得十分重要，信息化教学是“推动教育理念更新和模式变革”的重要来源和支撑，如何通过信息化教学提升教育的质量和能效，进行教学观念和教学环境的重构、教学过程的重组、将STEAM教育继续发展下去成为了我们关注和重视的话题[2]。

二、STEAM 教育综述

（一）研究现状

据调查显示，仅17.33%的教师任职学校正在开展STEAM课程，高达82.67%的教师任职学校仍未开展STEAM课程。[3]针对课程体系而言，我国在短短的十几年发展时间内，还未建设出适合本国教学国情的本土STEAM教学体系，对课程的教学实践还处于摸索状态。并且STEAM作为跨学科教学，十分考验教师的知识整合能力与实践能力。但由于长久以来的“应试教育”强调教师对于本学科的专业知识能力，忽视教师对其他学科的了解与本学科的整合，所以我国也正处于一个STEAM教育人才缺失的状态。

（二）使用原因

1、社会人才培养需求

社会经济的进一步发展，我国传统教育逐渐出现了形式过于单一，对于学生自主创新与思考的能力训练较少等弊端。在这种情况下，STEAM教育课程重视对学生综合素质和创新能力的培养，能够为国家发展提供创新型人才，在社会经济发展和教育改革中发挥着非常重要的作用[4]。

2、教育改革发展需求

2015年9月，中国教育部发布了《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见 （征求意见稿）》，在意见中明确提出：要积极探索 STEAM 教育、创客教育等教育新模式[5]。

我国正大力推动素质教育改革发展，STEAM教育作为跨学科培养学生创新能力与实践综合能力的教育模式，完美契合我国对学生的素质要求，是教育改革中的重要发展方向。

三、纸鸢STEAM课程案例

（一）关于放纸鸢的介绍

根据民间传统，在重阳节除了有登高这一活动外，放纸鸢也是其一个特征。放纸鸢即我们大家如今所说的放风筝，放纸鸢是在南方过重阳节重要的习俗之一。光绪《惠州府志》亦有记载。纸鸢在我国传统文化中颇具特色，至今仍是受欢迎的娱乐方式之一。将其与STEAM教育的跨学科教学方式结合应用，丰富STEAM教育的内涵和特征，促进中华优秀传统文化的有效传承。

（二）从STEAM角度看

（三）放纸鸢课程实施设计

1、教学准备

制作纸鸢的工具：

长竹条、胶水、宣纸、颜料、画笔、剪刀、尺子

相关教学视频

2、教学目标

（1）知识与技能：

了解保证纸鸢飞起来的因素有哪些

了解三角形稳定性的结构保证纸鸢的稳固性

了解纸鸢中蕴含对称的原理以及对称对纸鸢的作用

掌握做一个完整纸鸢的技能

（2）过程与方法：

在与小组成员制作纸鸢的过程中学会小组合作学习

学会分析并解决问题

学习并能较好的运用对称画法

（3）情感态度价值观：

加强学生对中国古代文化知识的了解，感受传统文化的艺术魅力

培养对科学的认知

锻炼学生的发散思维能力，培养学生的审美

3、教学重难点

重点：纸鸢的制作过程，相应的计算、对轴对称的运用等

难点：根据纸鸢上升过程中各个力的作用，了解到其相关概念及原理

4、教学过程

（1）创设情境导入，吸引注意

教师借用各种媒体或工具来创建于本节课程相符的情境，將学生置于当下的情境中，激起学生兴趣。本节课程教师可以运用多媒体播放风筝的相关演示视频，引出今天学习的主要对象或者可以拿出不同形状花纹的风筝模型供学生参考比较，让学生先自行观察。

（2）提出问题，引发思考

基于问题的教学方法是由教师将现实环境中存在或者学生发现的真实问题引入教学中，由教师适当设置难度，将学生分成各个小组，使其自行探究学习，在必要时教师给予指导，进而由师生共同解决问题。

在对纸鸢有了初步的了解之后，向学生进行提问：

同学们你们知道这些不同的纸鸢模型有哪些区别和共同之处吗？

纸鸢起飞又需要哪些条件呢？

纸鸢由哪些部分组成的呢？

那我们怎样才能制作出能放飞起来的纸鸢呢？

纸鸢怎么才能在空中长时间飞行呢？

接下来就让我们一起去探索其中的奥秘吧！

在這些问题的引导下，能够引起学生思考，自主的进行后续的探究性学习。主要促进学生自身对此问题的了解，确定解决问题需要掌握的技能以及明确问题任务。

（3）动员学生，参与实践

教师要让学生都参与到课堂当中去，凸显学生主体性，把课堂还给学生，强调“做中学”的教学理念。

本节课程教师要准备有关制作纸鸢的相关材料，将材料分配给各小组，让各小组之间相互协作，互相配合完成搭建。在学生动手制作纸鸢的过程中了解到轴对称、结构的稳定性在使纸鸢飞行起来的重要性以及分析纸鸢飞行过程中它的受力是怎样的，什么样的条件下才能让纸鸢飞得更高。

实验过程

给学生分组然后分发实验材料，先将纸根据示例图或自行进行设计裁成不同的形状，保证对称以及纸鸢合适的横截面积。

每组成员利用颜料工具给纸鸢绘画上色。

制作纸鸢的骨架，先将竹签固定在纸张的中间位置，利用三角形的稳定原理，搭建三角形纸鸢骨架，小组探究怎样才能制作出一个完整的纸鸢。

每组进行试飞，失败后分析原因记录下来，（可能是没有做到绝对对称，可能是三角形的骨架不太稳固）再一次进行改造。

改变纸鸢放线的高度，探究不同高度对纸鸢的放飞速度的影响。

小组分享总结探究的相关结果。

实验现象

小组成员如果没有保证纸鸢合适的横截面积、对称以及三角形稳定结构基本要素是很难做到起飞的，在探究飞的高度对纸鸢速度影响的试验中可以得出，并不是越高或者越低纸鸢的速度越快。

（4）验收学习成果，实时反馈

教师需对每个小组的学习成果做出评价，小组各成员之间也要进行相互评价，随后教师再对本节课程内容进行整合回顾，并且能够让学生学会总结知识要点，加深对本次课堂的理解。

根据各小组的试飞结果，最后得出哪个小组的纸鸢飞得最高，并对其进行展示，小组成员在旁讲解制作过程以及方法，最后由老师来统一讲解分析。

老师对各个小组试飞进行总结，得出结论：在确定飞行室外条件相同的情况下，当纸鸢的角线与地面成60度时才能够飞得稳，上方的线与纸鸢垂直。下方的线与上方的线成30度角，上下两根线相加起来的长度是纸鸢最大宽度的2倍最合适，如果风比较大，可以把上方的线与纸鸢的角度调大些。

在放纸鸢时，一般都是一抽一放。抽的过程中，因为纸鸢提线一般放于纸鸢面较靠上的位置，增加牵引力可以调整纸鸢角度变小，从而上扬力增加，纸鸢逐渐稳步上升;放的期间，平衡纸鸢的牵引力减弱，在风力和扬力的相互作用下，使得纸鸢飞高飞远，但是必须很快又抽，来再次维持纸鸢的角度稳定。当风力正盛的时可以多放线，风力稍有下降，就收一些线。

（四）教学评价

教学评价是根据教学目的对教学过程及最后的结果进行价值判断并为教学决策服务的活动，是对教学活动现有的或潜在的价值做出判断的过程。教学评价是研究教师的教和学生的学的价值的过程。

1、学生自我评价

在这次小组制作风筝的活动中，学生对自我的表现进行评价。

2、学生相互评价

学生在本次课堂中还需对小组成员进行评价，针对小组成员的参与度、发言以及动手参与等角度来进行评价。

3、教师评价

教师的评价是对学生学习过程的总结，经过学生自评、互评后，教师对每个小组的表现情况以及各组的风筝进行评价和点评。

四、如何推进STEAM教学实施

（一）STEAM教学带来的变化

使教学模式多样化。STEAM教育属于不完全逻辑化的线性教育，教育模式更具有灵活性，教师可以在学习中时刻根据教学具体形式调整教学策略;改变了传统单一的学习方式。STEAM教育将教学环境变成一种教育科技的工作坊，注重动手的学习体验。PBL项目式学习理念融入STEAM教育中，可以在培养学生的学科知识的前提下，更注重专业技能的培养，学生的工程设计思维、计算思维和创造性思维以及解决各种复杂问题的方法也进一步得到更有力的提升。

（二）在教育信息化2.0背景下开展STEAM教育的相应措施

1、社会应提供相应的支持

从社会的层面上提高学生的参与度和参与事务的可能性，对拓宽学生的视野和能力是有必要的。有条件的社区和企业等应当明确发展STEAM教育对社会国家发展的重要性，并且联合创办STEAM相关项目，为学生提供发展创造力、发挥个人好奇心、探索精神的创客空间，让学生在新型的空间中学习，在教育信息化2.0的先行空间环境中探寻世界与科学。

2、教师应转变观念，提升信息素养

在当今实行信息化2.0的大环境下，从自我发展来说，教师要做的是教学观和价值观的转变，更新教学理念。进一步关注自身信息素养的培养及提升，为搭建适合学生的STEAM课程教学结构，要学会利用好智慧信息技术工具，在STEAM教育理念的支撑下，创设教育情景，指导学生多学科融合解决实际问题，发展学生思维。

五、结语

教育信息化2.0时代，使用信息技术融合教学是前提，融合创新是目标，强调多学科理念的STEAM教育更注重对学生实践能力、问题解决能力和创新能力的培养，基于教育信息化2.0的时代发展，STEAM教育用项目式学习的方式对传统教学进行根本性的变革，形成新的课程结构。变量不只是信息技术，还有教学方式和教学内容。课程的教学实践活动也会受到越来越广泛的应用和重视。

参考文献：

[1]教育信息化2.0行动计划[J].西部素质教育，2018，4（10）：123-123.

[2]杨琨，黄卫静，张丽等.教育信息化2.0背景下课堂教学的创新与重塑[J].邢台职业技术学院学报，2018，35（2）：12-13.

[3]王梦娜，王娟，顾雯.互联网+时代下中小学STEAM教育现状与对策研究[J].电脑知识与技术，2020，16（09）：120-123.[1]王盈.全球化时代美国教育政策的战略调整[J].世界教育信息，2007（02）：11-12.

[4]闫伟丽. STEAM教育课程在现阶段教育中的实施现状及对策探析[C]. 中国环球文化出版社、华教创新（北京）文化传媒有限公司.2020年南国博览学术研讨会论文集（一）.中国环球文化出版社、华教创新（北京）文化传媒有限公司：华教创新（北京）文化传媒有限公司，2020：775-777.

[5]张文兰.基础教育教学信息化发展的理念与实践策略——基于 《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意 见》的解读与思考[J]. 教育信息技术，2016，（03）：3-6.