图形化编程教学中STEM教育理念的应用与实践

王震 武小芬

中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：（2021）-07-277

STEM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（ Engineering）、数学（ Mathematics）英文首字母的缩写，最早由美国国家科学基金会于2001年提出。STEM教育不是简单地把四门学科进行线性叠加，而是把原本独立、分散的不同领域的学科知识和技能以问题解决为基础，以多样的学习活动形式支持学生在解决问题的过程中实现不同学科知识与方法在不同情境中的整合、运用和迁移，并进一步生成新思路、 新方法、新技术和新产品。

在泰山版小学信息技术第三册编程教学中，STEM教育理念无处不在。笔者在教学中进行了深入挖掘，找到每一个编程案例中的融合点和延展点，不断进行实践，不断提升学生的跨学科学习能力，让学生不再被单一学科所束缚，促进学生综合素养的提升。

编程案例1《几何图形旋美丽》

本课重点是应用Scraino中“Pen”积木来绘制正方形，并且利用“重复……次”来实现绘制一个有规律、绚丽的图形。在开展项目式教学中，以制作传统八卦风筝为主题：传统文化课堂了解传统的八卦风筝，研究图案中包含的博大精深的文化精髓;信息技术课堂进行图案的绘制，清晰明确绘制的步骤;数学课堂，高、长、宽的测量以及比例的算法，绘制风筝草图，充分理解轴对称的原理;美术课堂利用面积不同的彩色纸片，结合了解的点、线、面知识，通过拼摆、粘接，创造出一幅有趣的拼图作品;综合实践课堂动手制作完成八卦风筝去操场放飞。这样完整的STEM+课程更有利于学生知识的迁移与对知识点的理解和掌握。

编程案例2《安全停车有感知》

本课用的关键积木块是：侦测模块中“碰到……”，通过编写倒车程序，能够体验人工智能技术的实现方法，在信息技术课堂上只是实现了模拟与感知，未能真正的体验到實实在在的停车。在STEM项目教学中设计《智慧停车》课程，科学课堂利用简单机械、声和光的原理，探究杠杆平衡条件，不同类型杠杆的特点及应用，初步了解超声波传感器的工作原理;数学课堂数与代数、统计与概率，统计停车场的车位，实现“智慧停车”;人工智能课堂利用机械臂以及相关套件，模拟智能停车场，动手动脑中提升学生跨学科学习能力、合作学习能力和创造力;语文课堂进行停车场广告语的征集，增加停车场的文化色彩和底蕴。

编程案例3《时钟转动巧设计》

课本中重点知识是时钟表盘刻度的绘制以及“面向…方向”实现指针的转动。在STEM课堂中设计梦想指针项目，科学课堂认识齿轮，了解齿轮的运动原理，明确钟表中大小齿轮不同放置位置的原因;数学课堂认识钟表，知道时、分、秒和他们之间的进率及根据时间会画、会读，培养学生科学管理时间;综合实践课堂手工制作时钟，结合科学课堂上齿轮的运动原理，做一个运行的钟表;美术课堂表盘的设计装饰，培养学生欣赏美、创造美的艺术素养。数学知识、工程思维、艺术美感、计算编程等都在课堂上进行很好的展示，STEM融合的理念渗透其中。

在编程教学中，编程教学的案例不能局限于课本，要去研究学生，充分挖掘学生的兴趣点在哪里，多设计学生感兴趣的案例。在进行编程教学时还需掌握以下编程教学策略：

一：选好主线，留有悬念

“思维通常总是开始于疑问或者问题，开始于惊奇或者疑惑，开始于矛盾。”这就要求在教学过程中不要把全部教学内容和盘托出，而是有意识地制造一定的空白地带和悬念，让学生自己去推测和预计可能的结论，实施这种教学策略的主要目的在于提高教学过程的创造性，促使学生积极参与。例如：在《用图章做风车》案例中，演示程序完成后让他们猜测：风车的翅膀需要画几个，让他们自己去探索;在风车翅膀画好之后，并不是在中心点上，而是杂乱的，这个时候又会给了他们很大的悬念，他们尝试用不同的方法来解决这个难题，不知不觉中调动他们探索的积极性，教师再以总结、补充的方式把相应内容讲解清楚，清除“悬念”，这样学生接受知识的过程就变成了一个有趣的“迷宫探宝”过程。

二：德育渗透，学科育人

韩愈说：“师者，所以传道授业解惑也”，道出了教师的职责—传道是置于首位的，必须突出德育的地位。信息技术教学不能仅仅理解为是对学生技术的操作和解决实际问题的能力的培养。作为一门课程，它既含有丰富的科学性，又蕴含着深厚的人文知识，在教学目标上则体现为丰富的情感目标。发展和探索编程教学中德育渗透的教学理念和手段，能促进教师的德育水平和学生的终生发展。例如：《红包飘飘我来抢》、《幸运大转盘》编程案例的设计，让孩子们体验抢红包的乐趣、转转盘的乐趣，但是也说明了幸运是偶然的，要想一直幸运下去，一定要努力学习，越努力越幸运;《我来当守门员》告诉孩子生命在于运动，请大家充分享受阳光、享受运动带来的快乐和活力。

（本文为淄博市教育科学研究院“十三五”规划2019年度重点课题（课题编号：2019ZJZ046）研究成果）

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