STEAM教育背景下高中信息科技教學(xué)思考

摘要：STEAM教育的核心理念是將多個(gè)學(xué)科知識(shí)進(jìn)行有效融合，再通過(guò)大量實(shí)踐的方式來(lái)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主思考，最終促使學(xué)生以創(chuàng)造性的方式解決各種實(shí)際問(wèn)題，從而全面提升學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。文章立足STEAM教育理念，先是簡(jiǎn)要概述了STEAM教育的定義與核心要素，而后從高中信息科技教學(xué)的角度闡述了STEAM教育在具體實(shí)施過(guò)程中遇到的問(wèn)題，最后針對(duì)性地提出了相應(yīng)的教學(xué)實(shí)踐策略。以期進(jìn)一步完善高中信息科技教學(xué)體系，為學(xué)生提供更為優(yōu)質(zhì)的教學(xué)服務(wù)。關(guān)鍵詞：STEAM教育理念；高中信息科技；跨學(xué)科；教學(xué)設(shè)計(jì)隨著社會(huì)對(duì)創(chuàng)新型人才的需求不斷增加，傳統(tǒng)教育模式已逐漸難以滿足現(xiàn)代化社會(huì)的發(fā)展要求。STEAM教育作為一種新型的教育理念，強(qiáng)調(diào)將科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、藝術(shù)（Arts）和數(shù)學(xué)（Mathematics）五個(gè)領(lǐng)域的學(xué)科進(jìn)行融合，旨在通過(guò)多角度教學(xué)引導(dǎo)，培養(yǎng)并提升學(xué)生的創(chuàng)新思維與實(shí)際問(wèn)題解決能力。在這種教育大背景下，高中信息科技課程教學(xué)亟須跳出傳統(tǒng)教育思維，深度學(xué)習(xí)STEAM教育核心理念，并借此來(lái)推進(jìn)教學(xué)創(chuàng)新與改革。因此，文章從實(shí)際教學(xué)出發(fā)，先后闡述了高中信息科技教學(xué)實(shí)踐中存在的問(wèn)題，以及遵循STEAM教育理念的課程實(shí)踐優(yōu)化措施，希望以此來(lái)推動(dòng)高中信息科技教學(xué)體系的不斷完善，為學(xué)生構(gòu)建一個(gè)更為科學(xué)、積極的信息科技學(xué)習(xí)環(huán)境。一、STEAM教育理念概述（一）STEAM教育的定義與核心要素STEAM教育是一種跨學(xué)科融合教育模式，它將科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)五個(gè)學(xué)科領(lǐng)域融合在一起，并借此來(lái)引導(dǎo)學(xué)生形成更為完善的學(xué)科認(rèn)知體系，有效提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)。通過(guò)研究總結(jié)，STEAM教育的核心要素主要包括跨學(xué)科整合、創(chuàng)新思維培養(yǎng)以及重視實(shí)踐三個(gè)方面。其一，在該模式下，傳統(tǒng)的學(xué)科界限被打破，教師要引導(dǎo)學(xué)生在科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)等領(lǐng)域之間建立有效關(guān)聯(lián)，增強(qiáng)學(xué)科間的相互作用，從而讓學(xué)生通過(guò)多角度的視野對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行深入理解和靈活應(yīng)用。其二，通過(guò)跨學(xué)科的課程設(shè)計(jì)，學(xué)生有機(jī)會(huì)在解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中運(yùn)用和擴(kuò)展他們的思維方式，這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力、批判性思維能力以及解決復(fù)雜問(wèn)題的能力有著非常好的促進(jìn)作用。其三，與傳統(tǒng)的以理論為主的教學(xué)方式不同，STEAM教育強(qiáng)調(diào)通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí)。因此，通過(guò)設(shè)計(jì)多樣化的實(shí)踐活動(dòng)，可以有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)一步增強(qiáng)他們的實(shí)際操作能力。另外，借助實(shí)踐活動(dòng)的高互動(dòng)性，可以構(gòu)建更為和諧、積極的班級(jí)學(xué)習(xí)氛圍，讓學(xué)生獲得更好的課堂學(xué)習(xí)體驗(yàn)。（二）在高中信息科技教學(xué)實(shí)踐中實(shí)施STEAM教育理念的必要性隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，行業(yè)之間的專(zhuān)業(yè)界限越來(lái)越模糊，跨專(zhuān)業(yè)復(fù)合型人才成為各大企業(yè)競(jìng)相競(jìng)爭(zhēng)的“香餑餑”，而這類(lèi)人才的一個(gè)相同特點(diǎn)就是能夠具備較高的實(shí)踐問(wèn)題解決能力。因此，在此社會(huì)背景下，將STEAM教育理念應(yīng)用到高中信息科技教學(xué)中是非常有必要的。首先，在全球化和技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，傳統(tǒng)的教育模式已難以滿足產(chǎn)業(yè)和社會(huì)對(duì)多元化技能人才的需求，而STEAM教育將科學(xué)理解、數(shù)學(xué)邏輯、工程實(shí)踐以及藝術(shù)創(chuàng)造等多個(gè)維度進(jìn)行有效整合，可以更好地培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，這對(duì)于高中生在未來(lái)的學(xué)習(xí)和職業(yè)生涯發(fā)展有著非常積極的促進(jìn)作用。其次，實(shí)施STEAM教育能夠通過(guò)跨學(xué)科的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中，應(yīng)用并融合科技、藝術(shù)、工程等知識(shí)，從而更好地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，而這正是傳統(tǒng)信息科技教育所難以觸及的。最后，信息科技學(xué)科本身就具有非常強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)適用性，它可以與多個(gè)專(zhuān)業(yè)產(chǎn)生聯(lián)動(dòng)，提前將STEAM教育理念應(yīng)用其中，可以幫助學(xué)生更早地建立對(duì)信息科技學(xué)科重要性的認(rèn)識(shí)，并在一定程度上激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，提高課堂教學(xué)有效性。二、高中信息科技教學(xué)實(shí)踐中存在的問(wèn)題（一）教學(xué)資源和設(shè)施的不足在當(dāng)前的高中信息科技教學(xué)實(shí)踐中，教學(xué)資源和相關(guān)設(shè)施情況對(duì)實(shí)踐教學(xué)有著非常大的影響。首先，信息技術(shù)正處于高速發(fā)展階段，想要給學(xué)生提供更為優(yōu)質(zhì)的實(shí)踐條件，就必須配備與時(shí)代發(fā)展同步，且具有較廣應(yīng)用范圍的軟件和設(shè)備。但實(shí)際教學(xué)中，許多高中缺乏先進(jìn)的信息科技設(shè)備和足夠的實(shí)驗(yàn)材料，導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法實(shí)時(shí)接觸和掌握最新的信息科學(xué)技術(shù)。例如，一些學(xué)校的計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備落后，無(wú)法運(yùn)行當(dāng)前流行的軟件工具，或者實(shí)驗(yàn)室的數(shù)量和規(guī)模不能滿足學(xué)生的實(shí)際操作需求[1]。另外，除了硬件設(shè)施的不足，教學(xué)資源的更新和維護(hù)也非常重要，但部分高中存在教學(xué)資源更新緩慢，教材內(nèi)容陳舊，不符合當(dāng)前科技和產(chǎn)業(yè)的實(shí)際需求等問(wèn)題，這在一定程度上限制了課堂教學(xué)內(nèi)容，也影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和未來(lái)就業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。因此，高中信息科技教育的資源和設(shè)施建設(shè)需要得到重視和加強(qiáng)，以提升教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的綜合能力。（二）教師專(zhuān)業(yè)能力和教學(xué)方法的局限事實(shí)表明，教師在信息科技領(lǐng)域的知識(shí)更新速度往往無(wú)法趕上科技的發(fā)展速度，這主要是由于教師的專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)側(cè)重傳統(tǒng)教育技能，而非實(shí)時(shí)跟進(jìn)最新技術(shù)趨勢(shì)，導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容可能與現(xiàn)代科技應(yīng)用存在不同程度的脫節(jié)。傳統(tǒng)的教學(xué)方法如講授法和演示法在信息科技教學(xué)中仍然占據(jù)主導(dǎo)地位，這種單向傳遞的教學(xué)模式不利于激發(fā)學(xué)生的探究精神和創(chuàng)造力。此外，在實(shí)施STEAM教學(xué)模式的時(shí)候，需要教師具備較強(qiáng)的跨學(xué)科知識(shí)背景和整合能力，但現(xiàn)實(shí)中多數(shù)教師在跨學(xué)科教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施上經(jīng)驗(yàn)不足，難以有效整合資源，進(jìn)行有效的課程設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)踐?；诖耍咧行畔⒖萍冀處熢趯?zhuān)業(yè)知識(shí)更新、教學(xué)方法革新以及跨學(xué)科教學(xué)能力上的不足，極大地限制了教學(xué)效果和學(xué)生能力的提升，需要教育行政部門(mén)和學(xué)校管理層重視起來(lái)，并采取措施進(jìn)行改進(jìn)。（三）學(xué)生主動(dòng)性與創(chuàng)新能力的發(fā)展不足一方面，教育系統(tǒng)往往強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)的傳授和標(biāo)準(zhǔn)化考試的成績(jī)，導(dǎo)致教學(xué)方法和內(nèi)容趨于單一和保守，限制了學(xué)生探索未知領(lǐng)域和實(shí)踐創(chuàng)新思維的機(jī)會(huì)，使得學(xué)生在信息科技學(xué)習(xí)過(guò)程中往往缺乏主動(dòng)探究和解決問(wèn)題的動(dòng)力。另一方面，由于學(xué)校在資源配置上的限制，如實(shí)驗(yàn)設(shè)施不足、先進(jìn)技術(shù)工具的缺乏等，學(xué)生難以通過(guò)實(shí)際操作來(lái)加深對(duì)信息科技的理解和興趣。因此，高中信息科技教育需要關(guān)注并尋找方法來(lái)激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)新能力，從而真正實(shí)現(xiàn)技術(shù)教育的目標(biāo)和價(jià)值。三、基于STEAM教育理念的高中信息科技教學(xué)實(shí)踐策略（一）建立跨學(xué)科項(xiàng)目式學(xué)習(xí)模式在當(dāng)前的教育體系中，建立跨學(xué)科項(xiàng)目式學(xué)習(xí)模式是實(shí)現(xiàn)STEAM教育理念的關(guān)鍵策略之一。以粵教版高一信息技術(shù)必修1中的“數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新”課程為例，通過(guò)整合科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的知識(shí)與技能，能夠更好地讓學(xué)生在解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中，發(fā)展其創(chuàng)新思維與問(wèn)題解決能力。在“數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新”課程中，教師可以設(shè)計(jì)一個(gè)以“智能家居系統(tǒng)”為主題的跨學(xué)科研究項(xiàng)目，此項(xiàng)目不僅涉及信息技術(shù)知識(shí)，如編程和系統(tǒng)設(shè)計(jì)，還需要物理學(xué)的電路知識(shí)、設(shè)計(jì)美學(xué)及數(shù)學(xué)邏輯思維等內(nèi)容。具體實(shí)踐中，可以將學(xué)生分成若干學(xué)習(xí)小組，要求每個(gè)小組學(xué)生共同設(shè)計(jì)一個(gè)既實(shí)用又具有藝術(shù)美感的智能家居模型。其間，教師應(yīng)提前準(zhǔn)備相關(guān)的學(xué)科資源，如軟件編程工具、設(shè)計(jì)軟件等，并對(duì)學(xué)生進(jìn)行基礎(chǔ)的跨學(xué)科知識(shí)培訓(xùn)，讓學(xué)生了解具體設(shè)計(jì)過(guò)程和軟件操作流程，再教導(dǎo)學(xué)生如何將編程與電路設(shè)計(jì)、數(shù)學(xué)建模與藝術(shù)設(shè)計(jì)等知識(shí)融合應(yīng)用。最后，在項(xiàng)目完成后，學(xué)生需要整理項(xiàng)目報(bào)告并進(jìn)行展示，教師則應(yīng)組織一個(gè)評(píng)估會(huì)，邀請(qǐng)信息技術(shù)、物理、藝術(shù)和數(shù)學(xué)等不同學(xué)科的教師共同參與，對(duì)學(xué)生的項(xiàng)目進(jìn)行多維度的評(píng)估，挖掘?qū)W生的創(chuàng)新潛力，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)探索和學(xué)習(xí)的積極性。（二）強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐設(shè)施建設(shè)在高中信息科技教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐設(shè)施的強(qiáng)化是落實(shí)STEAM教育模式的關(guān)鍵，它直接關(guān)系到學(xué)生實(shí)際操作能力與創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。首先，學(xué)校應(yīng)提高高科技設(shè)備和工具的投入力度，如計(jì)算機(jī)硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、機(jī)器人工具包、傳感器和其他編程接口。這些設(shè)備不僅可以支持信息科技的基本教學(xué)，還能為更高級(jí)的項(xiàng)目如機(jī)器人設(shè)計(jì)、網(wǎng)頁(yè)開(kāi)發(fā)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理提供實(shí)踐平臺(tái)。此外，引入3D打印機(jī)和激光切割機(jī)等設(shè)備可以使學(xué)生在設(shè)計(jì)和制作過(guò)程中獲得直觀體驗(yàn)，增強(qiáng)其工程實(shí)踐能力。其次，學(xué)?？梢栽O(shè)立專(zhuān)門(mén)的項(xiàng)目實(shí)踐區(qū)，配備靈活的工作站、可移動(dòng)的設(shè)備和多功能工具等，讓學(xué)生可以在一個(gè)多功能的環(huán)境中學(xué)習(xí)如何將科技應(yīng)用到不同領(lǐng)域，增強(qiáng)創(chuàng)新思維[2]。例如，藝術(shù)與科技結(jié)合的項(xiàng)目可以在此區(qū)域中使用數(shù)字繪圖板和專(zhuān)業(yè)編輯軟件進(jìn)行創(chuàng)作；工程與計(jì)算技術(shù)的結(jié)合項(xiàng)目可以使用機(jī)器人工具包和編程軟件進(jìn)行機(jī)器人設(shè)計(jì)與編程。最后，學(xué)校應(yīng)設(shè)立專(zhuān)項(xiàng)資金，用于定期購(gòu)買(mǎi)最新的技術(shù)設(shè)備，并為現(xiàn)有設(shè)備配備相應(yīng)的維護(hù)和支持，確保所有設(shè)備都能高效運(yùn)行。另外，更新教學(xué)材料和實(shí)驗(yàn)指南也是必要的，這可以確保教學(xué)內(nèi)容符合當(dāng)前科技和工程的最新發(fā)展。通過(guò)以上措施，高中信息科技教學(xué)的實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐設(shè)施可以得到顯著提升，從而更好地支持學(xué)生在科技領(lǐng)域的學(xué)習(xí)與成長(zhǎng)，培養(yǎng)他們的問(wèn)題解決能力和創(chuàng)新精神。（三）強(qiáng)化師資培訓(xùn)，提升教師跨學(xué)科教學(xué)能力教師作為教學(xué)活動(dòng)的直接執(zhí)行者，其專(zhuān)業(yè)能力和教學(xué)方法直接影響教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。因此，在基于STEAM教育理念的高中信息科技教學(xué)實(shí)踐中，強(qiáng)化師資培訓(xùn)是提升教師跨學(xué)科教學(xué)能力的必要措施。首先，為了提升教師的跨學(xué)科教學(xué)能力，學(xué)校應(yīng)定期組織跨學(xué)科的專(zhuān)業(yè)發(fā)展研討會(huì)，邀請(qǐng)科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)領(lǐng)域的專(zhuān)家舉辦講座，使教師們能夠直接從領(lǐng)域?qū)＜夷抢飳W(xué)習(xí)最新的教學(xué)理念和技術(shù)。此外，研討會(huì)也應(yīng)該提供一個(gè)合作交流平臺(tái)，讓教師們分享自己的經(jīng)驗(yàn)，從而促進(jìn)知識(shí)的交流和教學(xué)方法的革新。其次，學(xué)校應(yīng)鼓勵(lì)并支持教師組成跨學(xué)科教學(xué)小組，盡可能由不同學(xué)科的教師組成，共同設(shè)計(jì)和實(shí)施跨學(xué)科項(xiàng)目。通過(guò)這種方式，教師可以在實(shí)踐中學(xué)習(xí)如何將不同學(xué)科的知識(shí)和技能融合到一起，并通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作提升自身的創(chuàng)新教學(xué)策略。例如，信息科技教師可以與藝術(shù)教師合作，從學(xué)生的興趣出發(fā)，開(kāi)發(fā)結(jié)合編程和數(shù)字藝術(shù)的創(chuàng)新課程項(xiàng)目。最后，為了使教師能夠靈活地提升自身的專(zhuān)業(yè)技能，學(xué)校應(yīng)當(dāng)開(kāi)發(fā)和整合在線教育資源，如視頻教程、在線課程等。這些資源應(yīng)涵蓋STEAM各個(gè)領(lǐng)域的核心知識(shí)，同時(shí)提供實(shí)際操作的示范和案例分析，從而讓教師可以根據(jù)自己的時(shí)間和需求選擇合適的學(xué)習(xí)內(nèi)容，使其在工作之余持續(xù)進(jìn)行自我提升[3]。（四）鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，提供個(gè)性化和差異化教學(xué)方案在STEAM教育理念的環(huán)境下，如何激發(fā)高中學(xué)生在信息科技課程中的主動(dòng)學(xué)習(xí)精神，以及如何實(shí)施個(gè)性化和差異化的教學(xué)策略，成為教育工作者面臨的一大挑戰(zhàn)。以粵教版高一信息技術(shù)必修課程中的“算法基礎(chǔ)”單元為例，傳統(tǒng)以講授為主的教學(xué)方法已經(jīng)不能滿足學(xué)生對(duì)教育發(fā)展的需求，但STEAM教育提供了一種全新的視角和實(shí)施策略。一開(kāi)始，推進(jìn)并落實(shí)個(gè)性化教學(xué)方案意味著教師需對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、興趣和知識(shí)有深入了解。因此，在教授算法基礎(chǔ)時(shí)，可以通過(guò)測(cè)試或觀察來(lái)識(shí)別學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)和需求。例如，對(duì)于那些對(duì)算法邏輯感興趣的學(xué)生，教師可以提供更多的編程實(shí)踐機(jī)會(huì)和挑戰(zhàn)性任務(wù)，如設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的算法來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題。對(duì)于理解能力較強(qiáng)但缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生，可以通過(guò)模擬軟件或在線編程平臺(tái)提供虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，使他們能夠在安全且可控的環(huán)境中不斷試錯(cuò)。而后，可以將學(xué)生分為不同的小組，根據(jù)他們的學(xué)習(xí)進(jìn)度和興趣安排不同難度的跨學(xué)科實(shí)踐任務(wù)，以適應(yīng)學(xué)生的多樣性，弱化傳統(tǒng)的“一刀切”教學(xué)模式帶來(lái)的負(fù)面影響。例如，可以讓學(xué)生們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)，通過(guò)編程模擬城市交通流量，以優(yōu)化交通燈的變換時(shí)序，教師可以根據(jù)學(xué)生的興趣和能力，提供個(gè)性化的指導(dǎo)和資源，幫助他們?cè)陧?xiàng)目中發(fā)揮最大的潛力，從而實(shí)現(xiàn)知識(shí)的深入學(xué)習(xí)和應(yīng)用，從而達(dá)到“以學(xué)定教，以教促學(xué)”的教學(xué)目標(biāo)。與此同時(shí)，教師應(yīng)創(chuàng)建一個(gè)支持和激勵(lì)的學(xué)習(xí)環(huán)境，具體通過(guò)定期的信息反饋以及修改教學(xué)策略，來(lái)響應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)展和反饋。例如，可以針對(duì)性地提供課外學(xué)習(xí)資源和拓展活動(dòng)，如在線課程、學(xué)科競(jìng)賽案例等，從而提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，并讓學(xué)生掌握學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生成為能夠自主學(xué)習(xí)和解決復(fù)雜問(wèn)題的未來(lái)創(chuàng)新者和問(wèn)題