以STEAM教育理念为指导设计“校园预防地震”教学活动

张桂源 赵兴悦

〔摘    要〕  地震对人类生命财产安全造成了极大的威胁，防灾素养的培养因此成为社会关注的焦点。STEAM教育通过实践性的教学活动设计，激发学生的创新性思维和灾难应对能力；跨学科的教学方式提高学生的综合素养和协作能力；以学生为主体的学习方式培养学生的自主学习能力和创造能力。教学活动以“校园预防地震”为例，结合STEAM教育理念和Unreal Engine 4软件的应用，设计了一个虚拟场景，帮助学生进行模拟防护。通过这项活动，学生将更好地提高防灾素养和实践能力，并为灾难教育提供新的思路。

〔关键词〕  Unreal Engine 4；防灾素养；STEAM教育理念；教学活动设计

〔中图分类号〕  G424                〔文献标识码〕  A         〔文章编号〕  1674-6317    （2024）  03    064-066

地震在影响人类生命财产安全的同时，也给教育领域带来了挑战与机遇。以地震为契机，学校应加强灾难教育，应当把灾难的发生当作改革教育的动力，并借助信息技术开展灾难教育。我国2022年版《义务教育科学课程方案》强调，应加强课程内学科的融合，并统筹设置融合课堂和跨学科主题的学习项目，以增强课堂协同教育作用。STEAM教育通过创设情境，以解决实际问题为驱动、以学生为主体的学习，融合多种学科进行教学，让教育更符合学生的成长和认知规律，作用远远超越了传统教育模式。因此，以STEAM教育理念为指导，在教学活动项目化的基础上，通过模拟真实场景进行灾难教育，既能提高学生的动手能力，“STEAM+防灾”的教育融合又能培养学生的创新思维和防灾素养，促进学生全面发展，帮助他们更从容地应对灾难，为未来的学习生活做好准备。

一、防灾素养概念界定

灾难是指自然灾害或者人为所造成的经济损害和痛苦。灾难大体上可以分为三类，即自然灾难、人为灾难以及其他大规模创伤性事件。

防灾素养是指个人和社会在面对自然和人为灾害时所具备的知识、技能、态度和行为等方面的能力。它包括了对于灾害的认知、了解灾害的发生和应对方法、掌握应急技能、具备危机意识和风险意识等方面的素养。随着自然灾害和人为灾害的频繁发生，防灾素养在现代社会中的重要性日益凸显。具备防灾素养的个人会能够更加有效地应对灾害，减少灾害损失。防灾素养的提高不仅可以减少灾害造成的人员和财产损失，还能够提高个人的适应能力和抗压能力。

二、基于防灾素养的STEAM活动要素分析

STEAM 教育理念融合了自然科学和人文社会学科特点，形成了科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、人文艺术（Arts）、数学 （Mathematics） 等多学科相融合的教育框架。

首先，通过STEAM教学活动，学生可以学到制作应急自救工具、灾难场景等技能，提高学生的动手能力和实践能力。在教学活动中，学生可以通过模拟真实场景，了解灾害的应对方法，提高应对灾害的能力。其次，STEAM教育可以通过跨学科的教学方式，提高学生的综合素养和协作能力。在活动中，学生需要融合多个学科的知识，完成一个完整的项目。这种跨学科的教学方式可以帮助学生更好地理解灾害的本质和应对方法，提高学生的综合素养和协作能力。最后，STEAM教育可以通过以学生为主体的学习方式，培养学生的自主学习能力和創造能力。基于上述目标，为培养学生的防灾素养和综合实践能力，可以将灾难教育活动作为践行STEAM教育理念的切入口，进行双概念融合，通过使用Unreal Engine 4软件进行设计编程，发展学生创新性思维和实践能力，以灾难教育活动为载体，进行多学科的融合学习活动。Unreal Engine 4是一款强大的3D引擎，不仅可以制作游戏，还可以用于教学场景的制作。本次教学活动以地震为背景，通过Unreal Engine 4制作了一个虚拟场景，包括校园环境、教室等多个场景。学生可以在虚拟场景中进行探索和交互，了解发生地震的原理、防护措施和治疗方法，同时还注重培养学生的团队合作能力和创新思维，让学生在制作虚拟场景的过程中充分发挥自己的想象力和创造力。

防灾素养具有很高的综合性，结合小学生的信息技术水平，将科学、技术、工程、艺术、数学相互联系、相互融合，将许多影响因素以一种创造性的、适当的方式协调起来实现STEAM教育。教师创设一个地震的场景，引导学生通过软件场景，实现自由探索和自主学习。学生通过网络搜集地震资料，了解地震波的振幅，并在虚拟现实中用数学模型展示出来，并设置虚拟人物，思考如何躲避建筑物伤害身体的有效措施，并在虚拟现实中模拟出来。用可视化的方式模拟地震过程，能让学生更直观地体验到地震造成的破坏，增强学生的防灾意识。在完成作品的过程中，能有效地应用跨学科的知识，潜移默化地向学生渗透灾难教育，提高他们的防灾素养。

三、“校园预防地震”教学活动设计

当前我国小学教育正面临着对灾难教育缺乏关注、教学形式单调、学校防灾能力淡薄等问题，灾害教学大多以简单的防灾减灾基本知识与技术作为主要内容，而缺乏对多元化素质与跨学科学习能力的培养。运用STEAM教育理念，能帮助学生更快更容易地掌握知识，提高学生的跨学科综合学习能力，培养学生将知识与技能贯通的能力，从基本技能发展为能力，最终形成关键的防灾素养。教师通过以下教学活动实施有针对性的灾难教育，从而提高学生的防灾能力，为可能发生的灾难做准备，使学生能通过情境反应，做出适宜的防灾举措（如图）。

（一）创设情境，激发兴趣

教师播放使用Unreal Engine 4软件制作的灾难场景视频，学生观看后得到切身的感受，让学生对生命保持敬畏，产生对主题活动有进一步了解的意愿。接着简单介绍Unreal Engine 4软件的功能和用途，通过学生的行为表现，发现学生的兴趣点，以此为切入口设计适合学生的STEAM灾难教育活动。

（二）小组讨论，明确主题

学生对灾难活动主题有所了解后，分组进行有关防灾素养的讨论。通过讨论，学生意识到自己的不足之处和有待提高的地方，进而把握核心内容、明确学习主题、激发对知识的渴望，为进一步的学习打下基础。

（三）查阅资料，深度探究

教师提供与教育技术相关的设备与软件支持学生的深度体验，启发学生对灾难发生的独到见解和临场感受。通过查阅资料了解地震发生时的场景，增强学生的灾难现场体验感，提升学生的防灾素养。

（四）自主创造，场景复现

教师运用Unreal Engine 4软件搭建校园地震场景的可视化模型，让学生观看并了解制作过程。教师提供一定方向的思路，引导学生运用发散性思维设计学校灾难场景，要求学生运用Unreal Engine 4软件创设“校园地震”场景，完成人物、校园场景可视化、躲避地形的建模。

学生阅读教师提供的学习文档，搭建出人物模型，这些人物模型不局限于学生，还可以设计多种人物类型，如有老师、保洁人员、保安人员等等。在校园建模的过程中，教师应鼓励学生发挥自己的想象力，创造出各具特色的建筑模型。教师可以引导学生从校园建筑的特点、历史、文化等方面入手，激发学生的创意灵感。此外，学生还可以融入一些现代元素，如智能化设备、环保材料等，让建筑模型更加符合现代生活要求。最困难的是地震现场模拟建模阶段，教师通过讲解地震的基本知识，引导学生使用Unreal Engine 4软件进行地震可视化建模，同时还需注意地震的细节表现，如余震间隔的时间等。最后，还要设计一些防灾避难的场所，比如承重墙角落。在此过程中，教师对学生的操作进行指导，提供技术支持和解决问题。

将以上四者结合起来，运用虚拟现实技术模拟现实场景进行灾难教育，并控制人物在模拟的校园场景中避免地震的伤害。运用信息技术实践，让学生形成正确的灾难意识和行为习惯，保障自身健康安全，增强防灾减灾能力。

（五）作品展示，互相学习

学生在展示作品的过程中，能有效提高言语表达能力；将STEAM教育理念融入灾难教育，有助于培养和锻炼学生的计算思维。交流分享是STEAM教育理念的重要組成部分，也是学生展示劳动成果的重要途径。学生在听取他人介绍的同时，能够互相学习，拓展技术思路，从而促进了学科核心素养和防灾素养的全面发展。因此，将STEAM教育理念融入防灾素养培养，能有效提高学生的综合素质和核心素养，为未来的应对灾难提供有力的支持。

（六）总结评价，巩固提高

学生通过回顾活动学习的过程，评价自己的学习表现。例如，学生制作的振幅可视化模型是否符合地震的基本特征；能否熟练运用建模软件进行制作；能否清晰地讲解自己制作的校园模型、表达自己的想法和思路。学习过程性评价量表包括：自我效能感、学习兴趣、编程能力、防灾素养。帮助学生通过灾难教育活动习得防灾素养，并将学习经验迁移到生活中。在课堂教学的基础上，教师应帮助学生将能力拓展至更多不同的领域或维度，促进学生素养全面发展，而不局限于课堂所学的内容。教师要引导学生学会自行研究和发现问题，在创作新作品的同时，提高他们的跨学科能力和自主学习能力。

灾难教育的目标是帮助学生形成应对灾难相关知识、技能、情感及态度等基本素养，是新时代生命教育不可或缺的组成部分。本文以地震和素质教育改革为背景，基于STEAM理念和学科核心素养对灾难教育进行研究，并结合教学活动进行实践。通过自主学习、探究学习等方式，在解决实际问题的过程中，培养学生的创新意识和创新思维。STEAM教育已成为教育实践中的重要探索，将STEAM教育理念融入灾难教育，符合教育发展的新要求，只有不断推动STEAM教育的发展，才能更好地培养具有创新精神和实践能力的综合型人才，为国家和社会的发展做出更大的贡献。各级各类学校应当贯彻落实教育部的指示精神，反思学校灾难教育的现状，积极运用多种有效信息技术途径，切实抓好小学生灾难教育。

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