STEM教育理念下初中信息技术教学培养学生综合能力的方法

【摘要】STEM教育更加注重培养学生的综合能力，因而推进STEM教育有助于学生综合能力的发展。教师在开展初中信息技术教学时，可以基于自己对初中信息技术学科的特点以及学生学情的掌握情况，融合STEM教育，关注学生综合能力的培养。

【关键词】STEM教育；综合能力；初中信息技术

作者简介：邱秋芳（1992—），女，福建省龙岩市武平县象洞初级中学。

在新课改背景下，教师不难发现学生的创造能力和动手实践能力对于学生综合素质的发展起重要作用。教师开展信息技术教学，需要为学生提供开展自主学习活动的机会，使学生体验动手实践的乐趣。教师可以基于初中阶段学生的认知特点，融合STEM教育，激发学生的学习兴趣，拓宽学生的学习视野，推动学生学以致用。

一、STEM教育的内涵

STEM教育指的是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）四门不同学科相融合。此外，有的研究者提出在STEM的基础上加上A（Art，艺术），以培养学生的艺术修养和审美能力。由此可见，教师融合STEM教育，需要对多学门科的知识有所把握，同时需要创新教学方式，引导学生联系不同学科的知识开展学习活动。这对于提高学生的综合能力有着重要的作用［1］。

深究STEM教育的内涵，能够发现它将不同学科的思维方式整合，使学生在学习知识的过程中，不仅能够把握知识本身，而且还能增强逻辑思维能力与知识应用能力，实现灵活运用知识。

STEM教育注重引导学生运用跨学科的思维解决当前出现的各种问题。学生在应用多学科思维解决问题时，能够逐步避免碎片化地学习知识以及死记硬背知识。如此，学生能够追本溯源把握相应的知识，而且能够联系不同学科的知识解决问题。

教师应注重信息技术与其他学科的融合，将核心理念教学与实践教学进行整合，提升学生的综合素养。与此同时，教师在融合STEM教育时，可以利用互动式的小组合作学习，推动学生在学习的过程中互动交流，使学生增强团队合作意识和团队合作能力。

二、初中信息技术融合STEM教育的策略

（一）以游戏的形式推进课程

学生在学习信息技术的过程中，往往不能长时间地集中自己的注意力。如此，学生难以感受学习信息技术的乐趣，难以准确把握学习内容，更难以实现深度学习。为了解决这一问题，教师可以基于对STEM教育的把握，尝试以游戏的形式推进课程，使学生在游戏的氛围中，集中自己的注意力，并与教师进行良性互动。

以闽教版信息技术八年级上册“调节平面设计素材色彩”一课为例，此课需要学生应用信息技术，掌握常用的选取工具和填充命令的应用，制作具有梦幻效果、剪影效果的图像。为了达到这一教学目标，笔者基于对学生学情的把握，融合STEM教育指导学生，使学生能够夯实基础，灵活运用此课的知识点。

笔者以游戏的形式推进课程，促使学生在游戏的氛围中，实现与笔者的良性互动，激发学生学习信息技术的乐趣。笔者给学生布置游戏任务：尝试制作简单剪影的艺术效果，并且应用评分系统给自己评分。剪影是一种常见的艺术表现形式，使用Photoshop软件制作简单剪影的艺术效果，需要融合艺术学科的知识。

具体来说，学生选择人物、建筑等对象，创建选区，然后给选区填充颜色。有的学生选择工具箱中的“油漆桶工具”，有的学生选择编辑菜单中的“填充”命令，还有的学生选择用快捷键填充颜色。学生在游戏任务的推动下，激发了競争意识，积极动手尝试，深度参与课堂。

（二）以视频的形式推进课程

对于部分学生来说，他们常常会应用死记硬背的学习方式完成对知识点的记忆。在死记硬背的学习过程中，学生不能感受学习的乐趣，也不能高效记忆知识。针对这一问题，教师可以尝试应用信息技术播放教学视频，让知识“活起来”，激发学生学习的兴趣，推动学生由被动式学习转变为主动式学习，提高学生的学习效率［2］。

以闽教版信息技术八年级下册“广泛应用的物联网”为例，对于大部分学生来说，物联网是一个全新的领域，而物联网包含科学、技术、工程、数学、艺术等多个学科的知识，符合STEM教育培养学生综合能力的目标。因此，笔者搜集有关物联网的视频资料在课堂上给学生播放，以丰富课堂的教学内容，激发学生的学习兴趣。

首先，学生通过观看“物联网与生活”的视频，明确了物联网就是物物相连的互联网，即把所有物品通过信息传感设备与互联网链接起来，进行信息交换，以实现智能化识别和管理。学生还认识了物联网在智能交通、智能建筑、农业生产等方面的广泛应用。

其次，学生通过观看“主板连接扩展板”“物联网连接扩展板”“设置参数”“测试数据”等视频，了解了搭建物联网温度报警器的过程、物联网模块端口及其对应功能等知识。

再次，笔者组织学生动手搭建物联网温度报警器，让学生能够联系科学、技术、工程等学科动手实践，感受学习信息技术的乐趣。学生在动手实践的过程中，使用“Mind+”软件设置WiFi参数和物联网平台参数，体验了创造的乐趣。

最后，笔者鼓励学生根据自己的学习体会和自己的生活经验，分享自己关于物联网的想法。这样，营造了良好的课堂讨论氛围，锻炼了学生的口语表达能力和思维能力。在学生分享完自己的想法后，笔者对学生的想法进行评价，充分地肯定学生。

（三）以问题情境推进课程

部分学生在学习的时候不能集中注意力，也不能充分把握课堂时间，这不利于提高课堂的效率和质量。为了解决这一问题，教师可以创设问题情境，将信息技术理论知识转化成问题的形式，引导学生深入地分析问题、解决问题，并且与学生一起在问题情境下进行良性的互动交流，从而培养学生分析问题和解决问题的能力［3］。

以闽教版信息技术七年级下册“循环结构”为例，此课包含数学计算等跨学科知识，符合STEM教育培养学生综合能力的目标。计算思维是信息技术学科的核心素养之一，具体是指学生运用计算机科学领域的思想方法，在形成问题解决方案的过程中产生的一系列思维活动。学生如果具备计算思维，就能够运用计算思维识别与分析问题，也能够抽象、建模及设计系统性解决方案。

首先，笔者提问学生：“循环结构的含义是什么？”鼓励学生阅读教材，寻找有关循环结构含义的内容。学生总结道：“循环结构指在程序中需要反复执行某个功能而设置的一种程序结构，是程序设计的三种基本结构之一。”笔者补充道：“在解决问题的过程中，经常需要用顺序结构进行程序设计，但对于需要反复执行某个功能的情况，则可以使用循环结构优化程序。即循环结构能解决重复计算和重复操作的问题。”由此，笔者引出此课的重点内容—for循环。

其次，笔者出示顺序结构与循环结构的程序代码对比图片，并向学生指出重复执行的内容。笔者提问学生：“for语句语法格式是什么？”鼓励学生小组合作，寻找答案。学生归纳的for语句语法格式如图1所示。

笔者继续提问学生：“表达式1、表达式2、表达式3分别指什么？”学生回答：“表达式1为循环变量的初值；表达式2为循环变量的终值；表达式3为自增或自减操作。”笔者补充道：“当循环控制变量的值在初值和终值所限定的范围内时，执行循环，否则退出循环。初值、终值和步长均为数值，步长为1时，可省略；初值＜终值，步长为正数，循环变量＞终值时，停止循环；初值＞终值，步长为负数，循环变量＜终值时停止循环；步长不能为0，否则将陷入死循环。”

最后，笔者提问学生：“生活或学习中有哪些循环结构的例子？”鼓励学生小组合作，联系生活和学习等方面思考问题。有的学生回答：“扫地机器人打扫房间的轨迹是反复往返的，是运用循环结构的例子。”有的学生回答：“针对《张丘建算经》一书中提出的‘百钱买百鸡问题，可以运用循环结构重复执行枚举法，从而解决问题。”

在教学过程中，教师循序渐进地提出问题，以问题情境引导学生深入思考并理解有关知识，激发了学生的创新思维，实现了良性的生生、师生课堂互动，推进了课程的建设。此外，教师基于STEM教育理念，利用数学学科的相关知识，发展了学生的综合性思维能力，让学生体验到了跨学科研究和创造的乐趣，这对提高信息技术的教学质量有着重要的作用。

（四）开展信息技术活动

为了进一步地激发学生学习信息技术的热情，促进学生核心素养的发展，教师可以基于STEM教育理念，在教学过程中开展信息技术活动，营造良好的信息技术教学氛围，满足学生多样化的学习需求［4］。

学生在丰富多彩的活动中，能够激发用信息技术知识解决问题的欲望，主动寻求恰当的方式或工具，自主或者合作学习，创造性地解决问题。与此同时，学生能够在活动中发现自己在信息技术学习中存在的问题，有针对性地进行反思和改进。

应注意的是，教师在开展信息技术活动的过程中，应充分了解学生的学习需要，为学生提供合作、交流、互助的空间，因材施教指导学生，保证学生能够学习到新的知识，并较好地运用算法、语句解决问题。

以闽教版信息技术七年级下册“分支结构”为例，此课的学习目标有以下五点。第一，了解关系运算符及其用法。第二，了解逻辑运算符及其用法。第三，利用逻辑运算符完成复杂的逻辑判断。第四，了解if语句的格式和执行流程。第五，掌握编写简单的分支结构程序的方法。关系运算符、逻辑运算符与数学学科的关系密切，学生需要利用数学学科的相关知识解决问题，这符合STEM教育培养学生综合能力的目标。

首先，笔者开展抢答活动，抢答成功的学生需要将答案写上黑板。笔者提问学生：“算数运算有哪些运算符？”此问题比较简单，学生积极抢答，并写上“＋、－、×、÷”。笔者接着提问：“比较运算有哪些运算符？”学生抢答并写上“＞、＜、＝”。此时，部分学生有不同意见，认为应补充“＞＝、＜＝、！＝”。笔者鼓励学生继续思考：“逻辑运算有哪些运算符？”此题难度较大，学生思考的时间较长，但最终写出了“&&、||、！”。通过抢答活动，学生认识并理解了运算符的用法。

其次，笔者开展探究活动，引导学生利用学习平板的“if语句格式”文件，补充完整if語句，比一比谁最快。学生通过探究活动了解了if语句的格式和执行流程，体会了算法的特征，认识了算法的重要性。

最后，笔者开展小组合作活动，引导学生设计一个共享单车计价程序，要求程序能够通过用车路程计算对应的费用。学生小组合作，根据程序设计的基本流程，同时结合数学学科的知识，一起分析问题、设计算法、编写程序、运算调试，最终完成了小组合作任务。学生在小组合作活动解决问题的过程中，有效地提升了思维，拓宽了视野，获得了新的启发。

结语

总而言之，教师基于STEM教育理念实施初中信息技术教学，实现跨学科资源、思想、方法的有效融合，有利于学生理解知识、掌握技能、发展能力，对学生综合能力的培养有着十分重要的意义。

【参考文献】

［1］孙传玲.基于核心素养的初中信息技术教学策略探索［J］.基础教育论坛，2021（33）：62.

［2］鞠晨阳.STEM理念下的初中信息技术课程教学策略研究［J］.考试周刊，2021（8）：114-115.

［3］耿佃征.STEM教育理念下的初中信息技术教学实践分析［J］.中国多媒体与网络教学学报（下旬刊），2020（1）：36-37.

［4］彭启波.STEM教育理念下的初中信息技术教学实践分析［J］.科学咨询（教育科研），2019（10）：102.