在小学信息技术教学中应用STEM教育模式的方法——以机器人教学为例

■福建省漳州市教师进修学校 陈晓芳

随着全球化经济发展速度的加快，为了能更好地培养出创新型人才，需要利用STEM教育方法对当前小学阶段的教学方法和教学内容进行创新和改造，使其能起到提升学生学习兴趣和培养学生的创新能力的作用。在小学信息技术教学的过程中，教师可以利用STEM教育方法来对当前的教学内容进行改革，并且使其实现学科交叉融合，在提升学生学习兴趣的基础上锻炼学生技能。

一、STEM教育的优势所在

（一）STEM教育的内涵

STEM教育理念是一种经过时间检验且科学的知识构建方法，这种教学方法能通过教学的过程来把科学、技术、工程和四种学科融合在一起，是一种多元视角下的独特教学方式。这种跨学科的教学方法能通过改变当前教学方式和教学内容的做法进一步提升学生的创新能力，使学生能利用跨学科的方法解决本学科中存在的问题，让学生可以在学习的同时提升自己的创新能力。同时这种教育方法也能实现把原本较为孤立的四种学科有机地结合起来，为学生创造出一种新型的看待世界的方式。为了能更好地促进STEM教育方法长远发展，应该采取一种整体的眼光看待。综上所述，在对STEM教育的内涵进行定义的时候，应该将其定位为一种运用跨学科的知识解决真实问题的教学方法。

（二）STEM教育的理论依据

STEM教育具有情境真实性，能为学生提供全新的教学环境和学习体验，并且由于STEM教育方法有着重视学生实际动手实践的特点，所以能让学生在协作的过程中完成合作和探索，共同构建知识。教师应该在教学的过程中发挥跨知识体系的教学作用，让学生能真正对其他学科的知识触类旁通，增强学生的综合性学习能力。而为了能更进一步让STEM教育理念贴近学生的日常生活，教师在构建相关教学情境的时候也要尽量构建出贴合生活实际的情境，让学生可以在生活化的情境下进行学习和创造。除此之外，STEM教育理念还应用了构建主义的学习理论。这种学习理论是一种出现在发展和认知中的心理学观点，认为世界是不能够被直接认知的，而是由头脑强加给它的构造进行认知。这种认知办法代表着一种认知论的观点，是STEM教育的重要理论依据之一。而由于知识的构建离不开活动，在活动中人们可以体验到更加真实的知识，并且由于构建活动的不同，体验也有所区别。

（三）STEM教育的主旨观点

STEM教育教育强调着多学科的融合教育，其核心理念是基于问题和项目的设计实现跨学科的整合练习。这种教学方法不仅是把不同学科的教学内容进行整理和组合，而且按照不同学科的教学逻辑将知识以项目和问题的逻辑进行重组，确保在STEM教育理念下设计出的问题能够实现对所涉及学科的知识内容全方面覆盖，可以说，STEM教育理念着重强调的是教学问题和项目过程的设计。教师在应用STEM教育理念开展教育教学的工作时，应该将不同学科的核心内容进行深度整合，形成具有特定目标的知识体系，从而培养学生掌握具体的知识，提高学生解决具体问题的能力。同时，在开展以STEM教育方法为核心的综合教学时，也应该发挥出过程性学习的重要作用。

二、在小学信息技术教学中应用STEM教育模式的方法

（一）结合学科教学特点

通过对相关文献的总结和整理，应用STEM教育模式可以结合学科教学特点。可以发现小学信息技术课程中通常具有以下特点：第一个特点是趣味性，由于小学生往往好奇心较强，容易被新颖的事物所吸引，所以为了提高小学信息技术的教学效果，可以利用STEM教育的方法将不同学科的知识和信息技术教学的知识进行融合，以此培养学生对信息技术学科的兴趣。第二个特点是基础性。随着信息化时代的不断发展，信息相关的知识内容逐渐成了时代影响下的基础性学科。第三个特点是应用性。对小学阶段的信息技术教学内容进行分析，可以看出小学信息课程中的内容更加强调学生解决实际问题的能力，要求学生能正确应用所学知识解决实际问题。第四个特点是整合性，这和STEM教育的特点相符，要求学生在学习的过程中应用信息技术解决实际问题。

（二）生成学科整合

和传统教学理念的想法相比，STEM教育的教学理念有明显的差别，由于其较为重视学科和学科之间的相互联系，所以在进行教学的过程中可以涉及一些学生从未接触到的学科，生成学科整合。例如，在进行信息化教学过程中的机器人教学时，可以适当增加一些学生没有接触过的学科，并且引导学生在跨学科的学习中更好地发现问题、探究问题和解决问题。为了能让学生在参与机器人设计和制作的过程中更进一步地发挥出STEM教学的优势，应该让教师借助该教学理念积极创新和融合信息技术学科的教学内容，让学生能综合应用不同的学科知识，让学生能在局限的课程中获得更好的发展。

（三）设计开放课程

兴趣是成功的保障，是引导学生提升学习能力的重要保障。在小学信息技术教学的过程中，为了能更好地把STEM教育理念渗透到教学的过程中，应该在开展授课内容的前期设计出开放的课程，充分调动学生的学习兴趣。教师可以采取创设学习情境的方式引导学生参与到机器人设计的学习中。在上课之前，教师可以先为学生播放一段机器人跳舞的视频，从而吸引学生的注意力，激发学生学习机器人相关知识的积极性，让学生能自发地参与到机器人设计和机器人搭建方面的学习中。这种做法也有着一定的开放性，能以调动学生直观感知的方法让学生获得真切的体验，让学生萌发对机器人的兴趣，从而更好地投入学习中。

（四）施行任务驱动

学习任务可以起到驱动学生主动探索和主动学习的作用。为了能更进一步地提高学生学习动力和学习积极性，教师要在发挥以兴趣为导向的教学方法之外，采取任务驱动的方式让学生更加积极和主动地参与学习，从而在学习的过程中能积极利用所学知识解决问题，并且在解决问题的过程中锻炼信息技术。例如，在学习“机器人的搭建”一课时。教师可以先在情境创设的过程中引入机器人相关知识，并且引导学生动手实践。制作机器人的教学任务作为教学中的一项环节介绍给学生，让学生能在学习期间以此为驱动对教学内容开展积极主动的探索，从而自发性地学习机器人相关知识。教师可以采取问问题的方法来引导学生探索与机器人核心相关的知识，并且让学生以阅读的方式来了解机器人的模块和功能。

（五）推动探究学习

实践性和设计性是STEM教育最基础的特征。设计是创作的基础和前提，为了能让学生在学习机器人时更好地应用STEM教育的教学理念，提高学生的综合能力和综合素质，教师应引导学生开展跨界思维训练，让学生能在进行设计的时候以探究学习的方法接触其他学科的知识内容，如科学思维、工程思维、技术思维和数学思维等。工程设计学科的内容是小学阶段信息科技学科渗透STEM教育的重要部分，也是将信息技术知识与能力应用的集中表现。学生能通过探究学习的方法在信息技术学科学习的过程中开展跨界思维，把工程设计相关的知识迁移到信息技术的学科中，形成合理的创造方案，以此提升创造性思维。

要注意学生在长时间理论知识学习后，会产生疲惫和枯燥的感觉，为了避免学生出现这类负面心理和情绪，教师要在教学过程中注重培养学生在生活中应用所学知识的能力，使学生可以在实际生活以及实践活动中对所学的理论知识进行印证，以此加深学生对理论知识的理解和记忆，进而对学生所学信息技术知识的实际应用能力进行提高，并减轻学生的学习疲劳感。此外，教师还可以通过实践活动的方式缓解学生在学习过程中出现的疲惫感，进而对学生的精神进行刺激，使学生可以更加深刻地了解到信息技术在实际生活中起到的重要作用，激发学生自主学习信息技术知识的积极性，通过这种方式使学生学习信息技术知识的效率得到提高。例如，教师可以在“机器人的搭建”这一课程教学中，让学生在课前对生活中应用的机器人进行资料的收集，在课堂上讲述其收集的机器人资料，以此让学生了解到机器人在学生的日常生活中发挥的重要作用，激发学生了解机器人搭建知识的热情，并且由于学生在日常生活中没有对应用机器人进行了解，对未知的事物产生了极大的兴趣，从而使学生在课堂上的注意力得到了集中，进而提高了学生对机器人相关知识以及机器人搭建技巧的掌握程度。除此之外，小学生正处于精力充沛且对各种新事物充满好奇心的阶段，教师可以充分利用小学生的这一特点，在学生进行信息技术知识学习时，通过组织趣味性活动的方式激发学生的学习积极性。例如，教师可以将学生分成小组的形式，让优秀学生帮助信息技术基础较差的学生，并组织开展学生小组间的竞赛，使学生在竞赛中形成竞争意识，利用学生的竞争心理，提高学生的学习效率以及信息技术知识的掌握能力。

（六）实现学以致用

学以致用是信息技术教学在开展的过程中要达到的一个最终效果，也是教师在开展信息技术教学的过程中的一个努力方向。所以为了能更好地发挥出STEM教育理念的引导作用，教师应在开展教学活动的时候设置综合的实践活动，让知识学习能向应用化的方向发展，并且最终实现学以致用。例如，教师在教学“机器人的搭建”一课的过程中，除了为学生演示机器人的简单搭建方法外，更重要的是要引导学生自行搭建出机器人，实现学以致用。在开展活动的前夕，教师应该以分组的方式为学生安排不同的分工，让学生能在学习的过程实践不同的学科内容，并形成探索的精神和合作的意识，让学生能在学习的过程中真正实现学以致用。

（七）反思思维设计

信息技术的课程设计其根本任务是激发学生思维，让学生能在信息技术课程中创造出具有独特性的作品，所以具有创新性精神的机器人设计课程也要贯彻这一教学理念，以反思思维设计进一步提升机器人设计一课的教学效果。教师在引导学生完成机器人设计和制造的时候，要在制造和设计完成后及时对学生的设计结果进行点评，并引导学生反思在设计的整个过程中的有待改进的地方。如此学生能充分提高个人的主观能动性，更进一步地专注于机器人设计和制造，提升学生的机器人设计技巧。同时教师在利用反思思维对学生进行教学的过程中也应该贯彻STEM教育的教学理念，让学生能利用信息技术的相关内容反思实际存在的问题。

（八）推动合作性学习

“实践出真知”，成果产出是STEM教育的重要特征，实践是整个教育的过程中极为重要的环节。由于STEM教育教学理念中综合性地应用了较多学科的内容，所以学生能在学习的过程中通过动手和动脑，创造性地把科学、技术等学科的知识都融入作品中，使作品在具有独创性的同时也具有包容性。这个环节还能起到培养学生工程创造能力和技术应用能力的作用。而要想更好地实现实践，就离不开合作性学习。教师应该在开展以STEM教育为引导的机器人制作教学时，通过开展互助合作的方式进一步开展教学合作作业，让学生在进行操作的时候主动进行合作协力，不仅锻炼个人的动手操作能力，也提升学生的团结互助精神和合作能力。

（九）做好教学评价

创新是技术进步的动力，而创新本身也离不开评价。为了能打破传统精神的束缚，真正让学生通过创新向新的方向前进，就要采取教学评价的方法对学生的创新成果进行评价，以此让学生能够更进一步地提升个人的创新能力，并且改进创新技术。教师应该在进行基于STEM教育理念的信息教学过程中设置教学测评改进环节，通过对学生所制造出的作品的测试和评价，为学生提供交流和思维碰撞的机会。例如，在学生按照教师的要求搭建好机器人后，教师就可以组织学生把搭建好的机器人进行展示，并且教师要根据不同组的完成效果对学生的机器人搭建效果进行合理评价，以此激发出学生改进机器人的兴趣，让学生更进一步地学习相关学科知识，激发学生的创造积极性。

三、结语

综上所述，在小学信息技术教学的整个阶段中，教师可以充分利用STEM教学的理念对当前的教学内容和教学方法进行改革，以此推动学生发展，实现教学理念和教学方法的整体变革，让小学信息技术教学的价值以最大化的方式表现出来。所以教师在开展以机器人教学为例的小学信息技术教学过程中，要发挥出STEM教育的作用，让学生能在授课期间掌握更多的知识。