張 穎

（天津市第五十五中學(xué)，天津 300070）

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，互聯(lián)網(wǎng)+、人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、智慧教育等新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，不僅改變了我們的生活和學(xué)習(xí)方式，而且對面向未來的人才培養(yǎng)模式提出了更高的要求。未來社會知識量將以幾何級數(shù)迅速增長，各學(xué)科之間呈現(xiàn)出多元化、邊緣化、綜合性的發(fā)展態(tài)勢，教育教學(xué)理念也應(yīng)該隨著社會的發(fā)展而逐漸進(jìn)步，得到創(chuàng)新。文章對STEAM教育、項(xiàng)目學(xué)習(xí)等教育新理念、新方法進(jìn)行了深入研究，將兩者緊密結(jié)合并進(jìn)行了一系列的教學(xué)探索與實(shí)踐研究。

一、相關(guān)概念

（一）STEAM教育

STEAM教育倡導(dǎo)基于問題解決的跨學(xué)科教育，以適應(yīng)未來社會全球性、復(fù)雜性、合作性的發(fā)展需要。STEAM教育集科學(xué)（Science)、技術(shù)(Technology)、工程(Engineering)、數(shù)學(xué)(Mathematics)、藝術(shù)(Art)五門學(xué)科知識于一體[1]。通過跨學(xué)科的形式實(shí)現(xiàn)不同知識領(lǐng)域的相互融合，尊重并倡導(dǎo)學(xué)生采用個(gè)性化的學(xué)習(xí)方式和學(xué)習(xí)進(jìn)程進(jìn)行學(xué)習(xí)。STEAM教育提倡情境參與式、實(shí)踐體驗(yàn)式教學(xué)，關(guān)注學(xué)生素養(yǎng)和能力的發(fā)展，重視培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和STEAM素養(yǎng)。

（二）項(xiàng)目學(xué)習(xí)

項(xiàng)目學(xué)習(xí)（簡稱PBL）以某一學(xué)科的基本概念和原理為中心，整合多學(xué)科的知識和技能，依托多種資源展開探究活動，并在有限時(shí)間內(nèi)解決多種問題的探究性學(xué)習(xí)模式。項(xiàng)目學(xué)習(xí)可以在最短的時(shí)間內(nèi)，將大量的知識與技能教給學(xué)生。項(xiàng)目學(xué)習(xí)打破了傳統(tǒng)的以單一學(xué)科知識為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)，著力培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科知識和能力的綜合運(yùn)用。

用于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的主題活動，主要選擇適合學(xué)生年齡特點(diǎn)，貼近學(xué)生日常生活的項(xiàng)目。學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣和喜好選擇項(xiàng)目，把分散于各學(xué)科中的問題進(jìn)行統(tǒng)整融合，學(xué)生通過項(xiàng)目實(shí)踐、自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)等有效的學(xué)習(xí)活動來解決生活中遇到的實(shí)際問題和復(fù)雜問題，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)。

二、STEAM教育理念與項(xiàng)目學(xué)習(xí)結(jié)合的優(yōu)勢

STEAM教育的理念是目的明確、思路清晰地運(yùn)用跨學(xué)科領(lǐng)域的知識和技能方法來解決學(xué)習(xí)中遇到的問題或完成項(xiàng)目主題活動，實(shí)現(xiàn)多學(xué)科整合學(xué)習(xí)[2]。STEAM教育的理念和項(xiàng)目學(xué)習(xí)的思想不謀而合[3]。因此，基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)方式為STEAM教育的開展提供了著眼點(diǎn)。STEAM項(xiàng)目學(xué)習(xí)為學(xué)生提供了一種新型的跨學(xué)科學(xué)習(xí)理念和學(xué)習(xí)方式。

STEAM項(xiàng)目學(xué)習(xí)不僅注重完成項(xiàng)目的過程，更關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)的過程。STEAM項(xiàng)目學(xué)習(xí)以分組的形式完成項(xiàng)目需求，在項(xiàng)目方案的選擇中學(xué)生需要深入細(xì)致的分析每種方案的優(yōu)缺點(diǎn)并與小組成員進(jìn)行充分的溝通和交流，從而培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維能力。

三、基于STEAM項(xiàng)目學(xué)的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

在STEAM項(xiàng)目學(xué)習(xí)主題活動中，以項(xiàng)目為基礎(chǔ)，從項(xiàng)目活動選擇-項(xiàng)目活動對象分析-項(xiàng)目活動目標(biāo)-項(xiàng)目活動流程設(shè)計(jì)-項(xiàng)目活動評價(jià)-項(xiàng)目活動效果等多方面進(jìn)行課程教學(xué)探索。下面以《智能水族箱》項(xiàng)目為例進(jìn)行闡述。

（一）項(xiàng)目活動選擇

在項(xiàng)目活動選擇中，筆者以當(dāng)今信息技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)領(lǐng)域—物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，不僅綜合了生物學(xué)、物理學(xué)、美學(xué)等多學(xué)科的綜合知識，而且還立求在項(xiàng)目活動中，接近學(xué)生的實(shí)際生活，才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，主動參與到項(xiàng)目活動中，最大限度地發(fā)揮學(xué)生的能動性[4]。

“水族箱”至今已有150余年的歷史。隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展與進(jìn)步，魚族箱已經(jīng)不是傳統(tǒng)意義上養(yǎng)魚的器具，被賦予了新的功能，已經(jīng)成為一個(gè)小型完整的生態(tài)系統(tǒng)。由于現(xiàn)代社會人們的工作繁忙或者出差、旅行，經(jīng)常會遇到無法及時(shí)給魚換水、喂食的困擾。目前觀賞魚的種類繁多，人們在養(yǎng)魚時(shí)，無法保證適合每種魚的水質(zhì)環(huán)境，從而大大降低了魚的成活率。為了解決這一系列的問題，人們利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，研發(fā)出智能水族箱，它能夠非常方便地完成時(shí)時(shí)關(guān)注水溫和水中的含氧量、檢測水的PH值、給魚喂食等工作，使養(yǎng)魚變得更方便、更安全、更舒適，使生活更加富有情趣。

（二）項(xiàng)目活動對象分析

教學(xué)實(shí)踐對象是七年級學(xué)生，他們精力充沛、思維活躍，對新事物充滿好奇，對信息技術(shù)有著濃厚的興趣，學(xué)習(xí)新技術(shù)的熱情高漲。但該年齡段的學(xué)生，由于剛從小學(xué)階段過渡到中學(xué)階段，習(xí)慣于教師傳道授業(yè)解惑這種被動接受式的傳統(tǒng)教學(xué)模式，缺乏獨(dú)立發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)的綜合能力較低。在本項(xiàng)目活動前，學(xué)生已經(jīng)通過前期的學(xué)習(xí)掌握了物聯(lián)網(wǎng)的基本知識和基本操作過程，能夠利用ArduBlock進(jìn)行簡單的程序設(shè)計(jì)，并且積累了一些創(chuàng)客活動的經(jīng)驗(yàn)。

（三）項(xiàng)目活動目標(biāo)

1.通過智能水族箱項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，提升學(xué)生的信息意識、內(nèi)化計(jì)算思維，培養(yǎng)學(xué)生數(shù)字化學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力和科學(xué)精神。

2.通過采集各種數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)處理的能力，讓學(xué)生建立起對數(shù)據(jù)的管理和挖掘的習(xí)慣。

3.比較各種傳感器和元器件的技術(shù)參數(shù)，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)搭建智能水族箱的數(shù)據(jù)采集和反饋控制系統(tǒng)。

4.認(rèn)識傳感器在各個(gè)場景中的應(yīng)用，構(gòu)建項(xiàng)目開發(fā)的初步概念，培養(yǎng)學(xué)生從項(xiàng)目任務(wù)出發(fā)，明確任務(wù)中需要解決的問題，然后尋找解決問題的方法，再進(jìn)行項(xiàng)目的制作，經(jīng)歷技術(shù)設(shè)計(jì)與開發(fā)的全過程。

5.通過智能水族箱的設(shè)計(jì)和制作，體驗(yàn)利用信息科技開展創(chuàng)新實(shí)踐活動的過程，提高利用信息科技進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)的能力。

（四）項(xiàng)目活動流程設(shè)計(jì)

在項(xiàng)目活動的設(shè)計(jì)中，項(xiàng)目活動的內(nèi)容以項(xiàng)目任務(wù)的方式提出，整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，都是以學(xué)生的主動探究為主，培養(yǎng)學(xué)生從項(xiàng)目任務(wù)出發(fā)，明確任務(wù)中需要解決的問題，然后尋找解決問題的方法，再進(jìn)行項(xiàng)目的制作，讓學(xué)生經(jīng)歷技術(shù)設(shè)計(jì)與開發(fā)的全過程。具體流程設(shè)計(jì)如表1所示。

表1 智能水族箱項(xiàng)目的流程設(shè)計(jì)

（五）項(xiàng)目活動評價(jià)

項(xiàng)目活動的評價(jià)不應(yīng)采用傳統(tǒng)的、單一性的評價(jià)方式，應(yīng)在不同學(xué)習(xí)階段，采用多元化的評價(jià)方式。在智能水族箱項(xiàng)目中將自我評價(jià)、小組評價(jià)與教師評價(jià)相結(jié)合，把過程性評價(jià)分為階段成果總結(jié)、合作學(xué)習(xí)評價(jià)兩個(gè)階段，在最終成果展示階段采用作品展示的評價(jià)方式。教師針對項(xiàng)目活動中不同的學(xué)習(xí)階段，制定了項(xiàng)目主題活動學(xué)習(xí)評價(jià)量規(guī)表（如表2）。

表2 項(xiàng)目主題活動評價(jià)量規(guī)

四、教學(xué)效果分析

筆者在課堂教學(xué)中，采用基于STEAM項(xiàng)目學(xué)習(xí)的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)，分別設(shè)計(jì)了8個(gè)不同的項(xiàng)目，共計(jì)18個(gè)學(xué)時(shí)的課程，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，并采用威廉斯創(chuàng)造力傾向測量表進(jìn)行分析。通過對學(xué)生的前后測數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析，利用spss軟件進(jìn)行配對樣本T檢驗(yàn)，得出表3成對樣本統(tǒng)計(jì)量表、表4成對樣本相關(guān)系數(shù)表和表5成對樣本檢驗(yàn)表的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

表3 成對樣本統(tǒng)計(jì)量表

表4 成對樣本相關(guān)系數(shù)表

表5 成對樣本檢驗(yàn)表

由表3、4和5可知，實(shí)驗(yàn)對象在創(chuàng)造力總分、冒險(xiǎn)性、好奇心、想象力、挑戰(zhàn)性方面的平均值均有所提升，其中冒險(xiǎn)性、好奇心、總成績的sig值均小于0.05，達(dá)到了顯著水平，想象力和挑戰(zhàn)性的sig值分別為0.065和0.053大于0.05未達(dá)顯著水平。由此分析，在STEAM項(xiàng)目學(xué)習(xí)中學(xué)生的創(chuàng)造力有了較為明顯的提高。

五、結(jié)語

教學(xué)實(shí)踐證明，將STEAM與項(xiàng)目學(xué)習(xí)進(jìn)行整合的主題實(shí)踐活動，有利于培養(yǎng)學(xué)生在生活情境中發(fā)現(xiàn)問題、提取問題的基本特征，對問題進(jìn)行抽象、分解、建模，制訂解決方案的能力。最大限度地使學(xué)生的主體性得到了發(fā)揮，以學(xué)生扎實(shí)理解為基礎(chǔ)，真實(shí)體驗(yàn)為重點(diǎn)，適合在信息技術(shù)教學(xué)中采用。這種主題實(shí)踐活動既讓學(xué)生學(xué)到知識，體驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)與開發(fā)的全過程，又能夠激發(fā)學(xué)生興趣，培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科知識整合的思維能力，實(shí)現(xiàn)全面提升學(xué)生跨學(xué)科的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力，使學(xué)生的綜合實(shí)踐能力得到全面提升，適應(yīng)未來社會人才的需求。