STEAM教育理念实践谈

1、    steam教育理念实践谈    彭志强随着人工智能时代的来临，编程教育成为大家关注的焦点，并受到国家层面的重视。2019年3月，教育部公布了2019年教育信息化和网络安全工作要点，要求中小学逐步推广编程教育。一、steam教育理念steam教育理念（如图1）最早是美国政府提出的教育倡议，为加强美国k-12（一种从幼儿园到十二年级的教育学制）关于科学、技术、工程、艺术以及数学的教育，强调可行性、整合性。我们知道，任何事情的成功都不可能依靠某一种能力就可以实现。比如在电子手表的制作过程中，不但需要运用科技手段创新产品的功能，还需要设计合理、精致的外观

2、，即艺术等方面的综合技能，才可以将其生产制作出来，因此单一技能的运用已经无法支撑未来人才的发展。steam课程为培养未来综合型人才提供了方向和途径。二、中小学编程教育是steam教育理念的有效载体steam教育理念与中小学编程教育有什么联系？可从以下几点进行分析探讨。（一）中小学编程教育包含steam教育理念中的“s”：编程教育教给孩子的并不只是编程知识，更多的是思考及解决问题的科学性。凡是科学都具有客观规律性、系统性和实践指导性等特点，编程是体现计算机科学的重要方面之一。（二）中小学编程教育包含steam教育理念中的“t”：编程需要掌握的编程语言、编程软件、编程工具等都包含技术性，其本身就是

3、一门技术。（三）中小学编程教育包含steam教育理念中的“e”：编程以项目制学习方式进行，编程的过程就像在完成一个项目，这个过程需要团队协作，共同达成目标。（四）中小学编程教育包含steam教育理念中的“a”：编程大多以游戏为表现形式，游戏画面的视觉效果就包含了艺术。学生能在编程过程中锻炼其艺术创造力。（五）中小学编程教育包含steam教育理念中的“m”：编程最重要的部分就是算法，而算法需要扎实的数学根基。三、steam教育理念下的中小学编程教学流程运用中小学编程知识，完成编程项目开发，其开发过程一般可以分为项目分析界面设计算法设计代码编写调试发布。在编程项目开发的每一个步骤中都涉及了多学科知

4、识要点，如界面设计涉及美术知识、算法设计涉及数学知识等。在编程教学的过程中，我们会因项目的需求融入不同学科的知识要素，通过对项目进行分析，并对学科知识进行综合应用，不断创新设计创作，以此实现项目所需功能。秦德增、秦瑾若两位学者曾提出“核心素养视角下的 steam跨学科融合框架”。该框架包括“a确定核心素养b选择具体学科c设计主要问题d着手解决问题e开展评价反馈”共五个层层递进、互相渗透的教学阶段。以该框架为指导，依据编程项目开发流程，经过教学实践，我设计出中小学编程教学流程，如图2所示。下面我以我校steam校本课程中的编程教学项目快递助手为例，阐述具体的教学过程。（一）确定项目内容在平时的教

5、学过程中，注重培养学生观察、记录的习惯，并与学生进行沟通，从学生的反馈中了解其在真实生活情景中遇到的问题，确定项目内容。例如，在“双十一”“双十二”等网络购物节期间，由于太多人网购，快递公司的派件压力很大，学生家中的快递无法正常收取，学生希望能帮助快递员更高效地完成配送任务。基于从解决实际问题出发的原则，我选择开展以“制作一个解决快递派送时效的小工具”为项目的编程教学。（二）分析项目，确定融合学科通过上网查询，了解相关研究的现状，从中探寻课题研究的重点、难点和创新点。根据项目的内容，分析问题，将项目分为前期调研、查阅文献资料、设计编程模型、实现设计方案四个部分。根据这四部分内容寻找学科间的知识

6、关联，分析得到主要融合的学科是综合实践、语文、数学、信息技术，主要涉及调查、数据分析、归纳总结、信息技术编程等综合能力。（三）明确项目教学目标快递助手编程教学项目的目标如下。1.知识与技能（1）了解、掌握解决问题的基本步骤与方法。（2）懂得用创造性的方式解决生活中遇到的困难。（3）掌握编程知识中列表及函数的运用。2.过程与方法（1）能针对问题，通过查阅资料、观察等方法收集资料或证据。（2）能尊重事实，在汇总资料的基础上提出合理的解决方案并与他人分享。（3）能倾听和尊重不同的观点、评议，反思和改进自己的方案，并将探究过程中学到的知识运用于新的情境中。3.情感态度与价值观（1）用学过的知识解决生活

7、中的问题，提升生活品质。（2）了解项目成品的应用场景，激发改进热情。（3）愿意与他人合作及交流，具备团队合作意识。（四）项目开展准备本项目教学准备：学生调研表、调研场所的安排，项目内容涉及的学科教学课件等。（五）实施项目教学1.前期实地调研。（1）利用综合实践活动课，讲解调查的相关知识。（2）到快递站点进行实地调研。（3）汇总调研资料并分析。2.结合调研报告，查阅文献资料，讨论分析，确定项目解决方案。学生通过分析发现：派送过程中耗时最多的环节一是分区配货上车，二是送货上门，这也是可以进一步优化效率的两个方面。3.根据解决方案，设计功能需求并绘制流程图。快递程序助手包含三个功能模块：分拣、派件、

8、收件。分拣模块主要采用遍历算法，对区域快件总数进行统计，当快递员重新录入新快件数据时，可以实时更新快件总数。派件模块主要采用遍历算法及广播模块功能，实现提前发送短信告知收件者，减少派送的时间。收件模块主要采用无人机模拟收件，当点击收件按钮时，触发无人机收件程序，无人机飞到指定地点进行收件。4.进行编程学习，实现项目需求。（六）项目的评价与反馈項目的分享既是必要的环节，又是最精彩的环节，更是学生学习和创新的强劲动力。通过编程项目成果展示，结合项目设计能力评估表、创造与创新能力评估表、批判性思维能力评估表、项目终结性评价量表，对参与项目的学生进行评价及反馈，主要分为未达标、有待改进、达标、优秀四个等级。