基于STEAM理念下高中信息技术教学流程的构建——以智能家居为例

基于 STEAM理念下高中信息技术教学流程的构建——以智能家居为例

黄俊玲

广州市增城区新塘中学

本文是2020年度广州教育政策研究课题“STEAM视角下的‘慧眼识别’课程体系构建研究与应用”研究成果，课题编号：ZCYJ20038

摘要：新课标指导下，本研究以实际出发，探究用STEAM理念指导高中信息技术一线教学，为新教材提供有效的教学案例和教学流程。本研究把STEAM理念的情景性、综合性、探究性、合作性等内涵，在实践中用以指导教学的设计思路和教学流程，通过智能家居的项目活动，探究流程的实施效果，为新课改提供研究案例支撑。

关键词：STEAM教育，高中信息技术，教学流程

一、前言

STEAM是多学科综合的教育理念，是指教师引导学生，用跨学科知识发现问题、解决问题，使学生能力得到提升的教学思想。[1]2015年，我国正式提出该理念。[2]2016年在《教育信息化“十三五”规划》中，指出学校要运用信息化多样的教学手段，培养学生的创新能力，提高学生的综合素质。因此把STEAM教育理念引入高中信息技术学科，用于指导学科教学，逐渐得到教育界的认同。用STEAM理念指导高中信息技术教学，在提升学生综合素质、培养学生信息社会中跨学科思维能力方面，逐渐得到学界的认可。[3]

《普通高中信息技术课程标准（2017 年版）》指出：教师在教学中要紧扣学科大概念体系，依据信息技术学科理论性、工具性和实践性并重的特征，设计活动情景，注重学生在项目中学习；巧设疑问，引导学生发现问题、解答问题。[4]STEAM 教育理念聚焦真实生活情境中的问题，鼓励学生动手实践，重视学生的体验。[5]高中信息技术新课标中提到，鼓励教师开展大单元项目教学，用项目的形式整合知识点，让学生开展项目探究，解决项目情景中的问题，这恰恰与STEAM理念不谋而合。

基于新课标的要求，本研究力图在STEAM理念的指导下，以粤教版信息技术必修2《信息系统与社会》第三章“信息系统的组建——设计智能家居系统”项目为切入点，把STEAM理念贯穿到教学设计和教学实践的过程中，探究并构建一线课堂教学的流程，并在教学实践中探究其教学效果。

二、教学流程构建

（一）教学流程总体设计思路

高中信息技术必修2《信息系统与社会》，主要教学目标是根据生活中的情景，让学生依据不同的任务需求，通过一定的技术平台和软件工具，从而开展自主学习、合作探究，善于利用各种信息平台工具认识信息系统，并学会判断信息系统存在的风险，学会规避风险，从而增强信息社会责任感。在进行教学流程设计时，本文把STEAM理念的情境性、跨学科、做中学、合作性、创新性等内涵作为总的指导思想。[6]根据教学目标和学习者现有的情况，笔者借助STEAM理念在教学中的指导思想，把其渗透到教学思路中，从而进行教学情景的构建、教学素材的选择、教学活动的设计、教学效果的评价等环节的设计。以下是教学流程的总体设计思路：

图 2-1 STEAM理念下教学流程设计思路

（二）STEAM理念下的教学流程构建

本研究的实践案例是以设计智能家居系统项目展开的，在构建教学流程时把STEAM理念贯穿到教学设计与实施的每一个环节，在教学设计时充分考虑STEAM的情景性、问题性、探究性、合作性等特点，以便用于指导真实的教学过程。基于STEAM理念下的高中信息技术教学流程有“STEAM情景引入”“情景与知识点剖析”“师生交流探究”“形成问题解决方案”“尝试动手解决问题”“活动评价与总结”共六个环节。教学流程如下图所示：

图 2-2 基于STEAM理念下的高中信息技术教学流程

在本教学流程中STEAM教育的情景性、综合性、探究性、合作性等内涵全部贯穿其中。学生的学习以情景引入为前提；带着对情景的初步认知进入情景知识点的剖析，情景中涉及到的知识点也是新课的知识点，情景的导入也让学生对课本知识有了初步认识，把情景与课本知识联系既增加了知识的趣味性，又加深了知识的识记，为学业水平考试做好准备，也为后面的活动开展进行知识铺垫；然后师生对知识点进行交流探究；学生再根据老师的引导，初步形成项目的问题解决方法；在与同伴的合作探究中尝试动手解决问题；最后是评价与总结，该部分是学生知识升华的过程。基于STEAM理念的教学活动既满足了跨学科、交互性知识点的普及需求，又满足了学生探索问题、解决问题的求知欲望。

三、案例的实施

本研究结合“设计智能家居”项目开展教学，学生根据项目要求，理解情景和教材相关知识后，开展小组协作，探究和设计一个智能家居系统，并用思维导图绘制出它的设计图。本节课的教学实施是从导入情景开始，让学生挖掘教材知识点后形成问题方案，在问题解决中得到能力提升的一个过程。下面是环节的具体介绍：

（一）STEAM情景引入

STEAM情景引入是课程教学的起始环节，是整节课的关键。情景是案例也是问题，学生带着情景学习，能快速地进入到课程的学习中。在智能家居的教学中，采用了最新的智能家居宣传片作为情景导入素材，情景能引起学生的兴趣，带动学生思维的方向，唤起他们的已有经验，为深度剖析跨学科技术问题做好准备。

（二）情景与知识点剖析

在了解具体的情景后，老师引导学生思考问题，并结合教材中的内容，对知识点进行挖掘。教师先设计好项目任务单，指导学生在情景中挖掘知识点，理解情景与教材知识点的联系，学生完成任务单的学习。新课标要求学生要完成学业考试，该环节对知识点的分析，既为学业考试做好准备，也为后面学生思考问题做准备，学生将根据新知识形成更加科学的问题方案，因此该环节非常重要。在智能家居教学中，主要是让学生探讨信息系统与物联网，引出物联网与智能家居的关系；学生跟着项目任务单进一步了解信息系统与外部世界的连接方式，感受物联网的传感与控制机制。在经过这些情景与知识分析后，学生已对智能家居系统有了更加充分的了解，为家居方案奠定了基础。

（三）师生交流探讨

在理解了教材中的知识点后，教师提示学生根据项目任务单，继续探讨本项目的问题，同时介绍智能家居的关键设备、具体技术，让学生带着任务清单完成学习。教师把智能家居设备带入课堂，通过教具演示距离传感器控制风扇转速的智能风扇，让学生感受传感器的魅力。同时学生进一步了解了智能家居的技术特点，有利于总体把握后面的智能家居设计方案。同时也消除学生心里的疑问和不确定性，有助于整个项目的开展。

（四）形成问题方案

学生学习了相关知识后，都想尽快尝试自己动手完成一个作品。老师顺势引导学生开展讨论，并根据任务需求，每个小组选择家居的一个地方进行设计，比如客厅、卧室、厨房、书房、卫生间……并完成设计方案。小组在讨论后根据自己对智能家居的理解，结合老师的任务需求，分析智能家居某场室需要的功能和设备，确定本小组的智能家居方案，并完成项目任务单的填写。

（五）尝试动手解决问题

教师指导小组进行任务分层，让不同的组员负责不同的任务，同时提示学生智能家居设备选择的要点，以及对思维导图的绘制要求。学生根据小组问题方案开始动手绘制设计图，在完成基本元素绘制的同时，插入一些修饰元素，让画面更加丰富。

（六）活动评价与总结

根据新课标的指导，教师需根据评价要求，指导学生开展项目活动，教师做好学生的过程性评价记录。在课程的最后一个环节，教师作为“主持人”，引导学生参与活动，让学生评价项目作品，让学生说说各小组的优点和缺点，这时候老师作为评价活动的“主持人”，引导和鼓励学生大胆地说出想法并适当点评，在评价作品的同时，让学生归纳总结本课的知识点，加深对知识点的理解。

四、研究成果与展望

（一）研究成果

本研究的主要成果有以下几点：

（1）本研究是新课改新教材在教学中的实践探究，根据新课标要求，本文探究与之相符合的教学理念用以指导教学。本研究采用STEAM教学理念，结合人工智能的应用案例——智能家居系统，探究该理念下的高中信息技术教学流程。实践证明，所构建的教学流程教学效果较好，可作为后续研究的参考。

（2）本研究采用智能家居的教学案例，可作为有效案例在教学中实施，在探究新教材教法上，大胆采用STEAM理念作为支撑，也是教学的新尝试。

（二）研究的优势与不足

（1）研究的优势

新课标指导下，2019年正式启用新教材，本研究以实际出发，探究用STEAM理念指导一线教学，为新课改下的教法提供了参考。把STEAM理念的情景性、综合性、做中学、合作性等内涵运用到信息课堂的教学中，有效地培养学生跨学科运用信息技术平台解决问题的综合能力。

2. 研究的不足

在STEAM理念的指导下，根据实践研究，初步提出了高中信息技术课六个环节的教学流程，在教学实践中还需要根据实践课、理论课、综合探究课等不同的课型把教学流程补充丰富，使教学流程更灵活更有效。

（三）研究的展望

本研究把STEAM理念应用到高中信息技术课的实际教学中，为高中信息课程开展STEAM教学提供了借鉴，在今后的教学实践中，需要有更多的课例研究，为STEAM理念在信息技术学科教学中提供不拘一格、丰富多样的教学流程选择。

STEAM理念提倡多学科的综合应用，希望多学科共同参与STEAM教学师资的培养，才能更好的开发STEAM多学科综合的课程，为国家综合性人才的培养贡献力量。

参考文献

1. 欧娜.基于STEAM教育理念的高中信息技术课程教学设计与实践研究[D].西北师范大学,2020:

2. 王书馨.基于STEAM教育理念的高中信息技术教学设计研究[D].宁夏大学,2019:

3. 熊恩来,熊蕾,杨教平,徐立泽,周友恒.STEAM教育理念下的高中信息技术课堂教学[J].西部素质教育,2020,6(10):124-126.DOI:10.16681/j.cnki.wcqe.202010056.

4. 中华人民共和国教育部.《普通高中信息技术课程标准（2017 年版）》[M].朱从娜.北京市:人民教育出版社,2018:

5. 范文翔，赵瑞斌，张一春.美国STEAM教育的发展脉络[J].计算机教育,2018,40(06):17-16[2021-06-15].

6. 李小涛，高海燕，邹佳人，万昆.“互联网+”背景下的STEAM教育到创客教育之变迁——基于项目的学习到创新能力的培养[J].远程教育杂志,2016,34(01):28-36[2021-06-15].