邊萌

新一輪高中課程標(biāo)準(zhǔn)修訂將立德樹人作為課程標(biāo)準(zhǔn)修訂的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)，突出了發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)對(duì)課程建設(shè)的統(tǒng)領(lǐng)作用。同時(shí)，《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》也明晰了信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)包括“信息意識(shí)”“計(jì)算思維”“數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新”及“信息社會(huì)責(zé)任”四個(gè)核心內(nèi)容。

STEM跨學(xué)科課程具有天然的優(yōu)勢(shì)，它整合了科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)和人文藝術(shù)等多個(gè)學(xué)科、多個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)與技能，這種綜合不是簡(jiǎn)單的集合和拼湊，而是圍繞一個(gè)問(wèn)題或項(xiàng)目，運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)解決問(wèn)題，因此，它是提升學(xué)生核心素養(yǎng)的當(dāng)下良計(jì)。

● STEM跨學(xué)科融合類課程的設(shè)計(jì)理念

STEM跨學(xué)科融合類課程和傳統(tǒng)課程最大的區(qū)別是，它打破、消除了傳統(tǒng)的分科課程界限，讓課程更具生活化、綜合化、趣味性，對(duì)學(xué)生的問(wèn)題解決能力、學(xué)科之間的遷移能力提出新的要求。

在教學(xué)實(shí)踐中，很多教師對(duì)“如何設(shè)計(jì)或找到理想的STEM課程”感到困惑，無(wú)所適從，那么，如何設(shè)計(jì)一門（落腳點(diǎn)：讓學(xué)生形成適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的核心素養(yǎng)）適合教育環(huán)境、適合學(xué)情的STEM課程呢？筆者建議可以關(guān)注以下幾點(diǎn)：

①STEM課程應(yīng)采用項(xiàng)目式教學(xué)方式，根據(jù)知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)真實(shí)情境問(wèn)題。

②STEM課程應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用綜合性學(xué)科知識(shí)分析解決問(wèn)題。

③課程設(shè)計(jì)應(yīng)從學(xué)生的生活和需求出發(fā)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引領(lǐng)學(xué)生深入理解學(xué)科核心概念。

④課程設(shè)計(jì)不應(yīng)重結(jié)果，要重視過(guò)程體驗(yàn)，善于捕捉基于學(xué)科思想方法的思維火花。

⑤課程實(shí)施過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)學(xué)生開展實(shí)踐調(diào)查，培養(yǎng)他們的創(chuàng)造性思維，讓他們斟酌思考、探索、決策，并不斷測(cè)試自己的想法。

⑥課程實(shí)施過(guò)程中，教師是輔導(dǎo)者，倡導(dǎo)學(xué)生分小組合作式學(xué)習(xí)，提升個(gè)人交流技能，同時(shí)增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

⑦STEM課程鼓勵(lì)多種交流溝通方式，包括科技寫作、博客、視頻、創(chuàng)意海報(bào)展示、社交媒體傳播及與專家交流等，關(guān)注問(wèn)題解決過(guò)程中的情感態(tài)度和價(jià)值觀。

⑧STEM跨學(xué)科融合類課程應(yīng)充分體現(xiàn)以生為本，關(guān)注學(xué)生的思維發(fā)展和成長(zhǎng)過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)。

● 基于核心素養(yǎng)，STEM跨學(xué)科融合類課程的實(shí)踐研究

下面，筆者嘗試從大視角——國(guó)家課程（信息技術(shù)）對(duì)接核心素養(yǎng)、單視角——研究性學(xué)習(xí)課程對(duì)接核心素養(yǎng)、單視角——校本課程對(duì)接核心素養(yǎng)、微視角——?jiǎng)?chuàng)客課程對(duì)接核心素養(yǎng)四個(gè)視角，進(jìn)行多元化的案例剖析，深入探討STEM跨學(xué)科融合類課程的實(shí)施，真正意義上對(duì)接核心素養(yǎng)。

1.大視角——國(guó)家課程（信息技術(shù)）對(duì)接核心素養(yǎng)

（1）信息意識(shí)

信息意識(shí)是什么？是指?jìng)€(gè)體對(duì)信息的敏感度和對(duì)信息價(jià)值的判斷力。

實(shí)例剖析：在《探秘電子表格》一課中，教師引領(lǐng)學(xué)生根據(jù)解決問(wèn)題的需要，自覺(jué)、主動(dòng)地尋求恰當(dāng)?shù)姆绞将@取與處理信息，通過(guò)趣、拆、巧、延四個(gè)層面加強(qiáng)學(xué)生信息意識(shí)。

①趣——注重激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

課前，通過(guò)課前問(wèn)卷調(diào)查、呈現(xiàn)調(diào)查結(jié)果等創(chuàng)設(shè)情境。學(xué)生熱情高漲地計(jì)算，當(dāng)?shù)玫浇Y(jié)論時(shí)，學(xué)生不由自主地驚嘆……由需求到自主探究，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣成為解決問(wèn)題的內(nèi)驅(qū)力。

②拆——難點(diǎn)拆開講解。

課中，任務(wù)導(dǎo)學(xué)，學(xué)生要學(xué)習(xí)“三種引用”。為化解難度，將“三種引用”拆開講解，隨用隨講，讓學(xué)生有充分的時(shí)間去吸收消化，化解了學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，準(zhǔn)確把握信息。

③巧——巧妙的公式設(shè)計(jì)。

課中，分小組學(xué)習(xí)，數(shù)據(jù)引用小公式“=學(xué)生調(diào)查結(jié)果！C3”，簡(jiǎn)單易懂，既可運(yùn)用填充柄快速填充數(shù)據(jù)，又可幫助學(xué)生理解“相對(duì)引用”，在小組合作解決問(wèn)題的過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生與團(tuán)隊(duì)成員共享信息，實(shí)現(xiàn)信息的最大價(jià)值。

④延——微課延伸課堂。

課后，錄制微課《三種引用》——以數(shù)學(xué)課中九九乘法表為例，注重STEM跨學(xué)科知識(shí)的遷移和融合，協(xié)助學(xué)生體會(huì)三種引用的特點(diǎn)與功能，讓學(xué)生敏銳感覺(jué)到信息的變化，利用課下充分的時(shí)間更有針對(duì)性地進(jìn)行學(xué)習(xí)。

（2）計(jì)算思維

什么是計(jì)算思維呢？計(jì)算思維對(duì)計(jì)算機(jī)學(xué)科至關(guān)重要，但與此同時(shí)計(jì)算思維也用于解決其他學(xué)科的問(wèn)題，是一種通用的解決問(wèn)題的方法。

實(shí)例剖析：在《算法與程序設(shè)計(jì)》一課中，教師可以通過(guò)完成一個(gè)個(gè)充滿趣味性的小任務(wù)來(lái)學(xué)習(xí)計(jì)算思維中所包含的不同要素（如問(wèn)題分解、抽象化），并運(yùn)用這些要素來(lái)解決現(xiàn)實(shí)生活中的問(wèn)題（如統(tǒng)計(jì)學(xué)校每天中午的訂飯人數(shù)），然后應(yīng)用計(jì)算思維的方法完成一個(gè)STEM挑戰(zhàn)項(xiàng)目——設(shè)計(jì)一個(gè)程序設(shè)計(jì)實(shí)例《AQI數(shù)據(jù)分析》，最終在動(dòng)手實(shí)踐中真正理解如何用計(jì)算思維解決實(shí)際問(wèn)題。

①小任務(wù)：進(jìn)行趣味故事“農(nóng)夫過(guò)河”步驟設(shè)計(jì)，鼓勵(lì)學(xué)生以角色扮演的方式，合作討論，把問(wèn)題抽象化，幫助學(xué)生理解程序設(shè)計(jì)解決問(wèn)題的思想，完成本節(jié)課重難點(diǎn)知識(shí)的傳授，螺旋上升，具有較強(qiáng)的連貫性。

②明確任務(wù)：怎樣統(tǒng)計(jì)學(xué)校每天中午的訂飯人數(shù)？引導(dǎo)學(xué)生把問(wèn)題分解、細(xì)化，學(xué)校整體訂飯人數(shù)，分解年級(jí)，分解班級(jí)，分解漢民、回民，抽象特征，合理組織數(shù)據(jù)，運(yùn)用合理的算法形成解決問(wèn)題的方案。

③STEM項(xiàng)目挑戰(zhàn)：跨學(xué)科深度融合地理知識(shí)與信息知識(shí)。

地理知識(shí)：空氣質(zhì)量的好壞，與空氣中所含污染物的數(shù)量有關(guān)，可以用空氣質(zhì)量指數(shù)AQI來(lái)表示。清新的空氣，AQI指數(shù)小，對(duì)人體健康有利;污濁的空氣，AQI指數(shù)大，對(duì)人體健康有害。

信息知識(shí)：學(xué)生通過(guò)數(shù)據(jù)分析、計(jì)算，利用統(tǒng)計(jì)圖表表示AQI指數(shù)，提高自主分析問(wèn)題的綜合能力。

挑戰(zhàn)項(xiàng)目：融合跨學(xué)科知識(shí)，完成與生活實(shí)際緊密聯(lián)系的程序設(shè)計(jì)實(shí)例——《AQI數(shù)據(jù)分析》，讓學(xué)生親身體驗(yàn)計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的基本過(guò)程，落實(shí)本節(jié)課的知識(shí)重難點(diǎn)。同時(shí)基于STEAM教學(xué)理念，地理與信息學(xué)科知識(shí)的深入融合還進(jìn)一步提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和情感體驗(yàn)，在動(dòng)手實(shí)踐中真正理解如何用計(jì)算思維解決實(shí)際問(wèn)題，全面塑造學(xué)生的認(rèn)知與人格。

（3）數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新

什么是數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新呢？數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新是指?jìng)€(gè)體通過(guò)評(píng)估并選用常見的數(shù)字化資源與工具，有效地管理學(xué)習(xí)過(guò)程與學(xué)習(xí)資源，創(chuàng)造性地解決問(wèn)題，從而完成學(xué)習(xí)任務(wù)，形成創(chuàng)新作品的能力。

實(shí)例剖析：在《數(shù)據(jù)的格式和數(shù)據(jù)表的修飾》一課中，通過(guò)《讀書》這條主線，借力數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境，養(yǎng)成愛讀書的學(xué)習(xí)習(xí)慣;通過(guò)數(shù)字化學(xué)習(xí)系統(tǒng)、學(xué)習(xí)資源與學(xué)習(xí)工具的操作技能，開展自主學(xué)習(xí)、 協(xié)同工作、知識(shí)分享與創(chuàng)新創(chuàng)造。

①創(chuàng)設(shè)情境：通過(guò)播放《天津最美圖書館》視頻，引入話題，學(xué)生可以通過(guò)圖書智能借還機(jī)獲取閱讀的圖書，在Moodle教學(xué)平臺(tái)上分享讀書心得與體會(huì)。

②明確任務(wù)：借還圖書一本，同時(shí)為圖書館老師統(tǒng)計(jì)本周班級(jí)的圖書角借閱記錄，體驗(yàn)圖書智能借還機(jī)并導(dǎo)出記錄，學(xué)生分小組動(dòng)手實(shí)踐，合作、互助解決。

③挑戰(zhàn)項(xiàng)目：小組成員合作探究，掌握特殊數(shù)據(jù)格式的錄入，美化修飾數(shù)據(jù)表的操作方法，充分發(fā)揮學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、合作探究力能及審美能力。

④評(píng)價(jià)交流：充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，有意識(shí)地向?qū)W生滲透核心素養(yǎng)，傳遞信息意識(shí)素養(yǎng)的培養(yǎng)和信息社會(huì)責(zé)任，利用思維導(dǎo)圖讓學(xué)生在繪制的同時(shí)討論并梳理知識(shí)點(diǎn)，形成課程的總體知識(shí)框架，借助數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境，引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新活動(dòng)。

（4）信息社會(huì)責(zé)任

什么是信息社會(huì)責(zé)任？信息社會(huì)責(zé)任是指信息社會(huì)中的個(gè)體在文化修養(yǎng)、道德規(guī)范和行為自律等方面應(yīng)盡的責(zé)任。

實(shí)例剖析：在《數(shù)據(jù)安全與保護(hù)》一課中，幫助學(xué)生樹立一定的信息安全意識(shí)與能力，遵守信息法律法規(guī)，信守信息社會(huì)的道德與倫理準(zhǔn)則，在現(xiàn)實(shí)空間和虛擬空間中遵守公共規(guī)范，既能有效維護(hù)信息活動(dòng)中個(gè)人的合法權(quán)益，又能積極維護(hù)他人合法權(quán)益和公共信息安全，關(guān)注信息技術(shù)革命所帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題與人文問(wèn)題。

①知識(shí)點(diǎn)：明確數(shù)據(jù)的概念，數(shù)據(jù)不只是指數(shù)字，還包括文本、圖片、聲音、視頻等，還有網(wǎng)上的個(gè)人注冊(cè)信息、電子交易記錄等都屬于數(shù)據(jù)的范疇。繼而分析數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的位置包括本地計(jì)算機(jī)、硬盤以及網(wǎng)絡(luò)上的網(wǎng)站或手機(jī)APP的數(shù)據(jù)庫(kù)等。

②互動(dòng)體驗(yàn)：情境體驗(yàn)——通過(guò)一個(gè)動(dòng)畫短片和真實(shí)案例，讓學(xué)生直觀了解我們的數(shù)據(jù)并不安全，即使不上網(wǎng)，數(shù)據(jù)也有泄露和丟失的風(fēng)險(xiǎn)。數(shù)字化體驗(yàn)——教師提前準(zhǔn)備好閱讀討論材料，制成二維碼，讓學(xué)生用自己手中的iPad來(lái)掃描大屏幕的二維碼，學(xué)生下載材料并分組討論威脅數(shù)據(jù)安全的因素。

③STEM項(xiàng)目挑戰(zhàn)：跨學(xué)科深度融合政治知識(shí)與信息知識(shí)。針對(duì)威脅數(shù)據(jù)安全的因素，讓學(xué)生繼續(xù)探討保護(hù)數(shù)據(jù)安全的方法。分小組繪制《保護(hù)數(shù)據(jù)安全》宣傳標(biāo)語(yǔ)圖，梳理保護(hù)數(shù)據(jù)安全的方法，結(jié)合前面總結(jié)的威脅數(shù)據(jù)安全的因素，建立整個(gè)課程的結(jié)構(gòu)圖。最后結(jié)合《國(guó)家網(wǎng)絡(luò)安全宣傳周》的宣傳視頻，讓學(xué)生再次感受數(shù)據(jù)安全與保護(hù)的重要性。

2.單視角——研究性學(xué)習(xí)課程對(duì)接核心素養(yǎng)

研究性學(xué)習(xí)課程是以“培養(yǎng)學(xué)生具有永不滿足、追求卓越的態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題從而解決問(wèn)題的能力”為基本目標(biāo)，以學(xué)生從學(xué)習(xí)生活和社會(huì)生活中獲得的各種課題或項(xiàng)目設(shè)計(jì)、作品的設(shè)計(jì)與制作等為基本的學(xué)習(xí)載體，以在提出問(wèn)題和解決問(wèn)題的全過(guò)程中學(xué)習(xí)到的科學(xué)研究方法、獲得的豐富且多方面的體驗(yàn)和科學(xué)文化知識(shí)為基本內(nèi)容，以在教師指導(dǎo)下學(xué)生自主采用研究性學(xué)習(xí)方式開展研究為基本的教學(xué)形式而設(shè)立的課程。

實(shí)例剖析：在《數(shù)據(jù)與計(jì)算》一課中，教師改變傳統(tǒng)的直授課的模式，嘗試STEM跨學(xué)科融合的課堂教學(xué)模式，讓學(xué)生在自主實(shí)踐、合作探究中解決問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)信息的最大價(jià)值。

①材料準(zhǔn)備：教師提供支架、按鈕、蜂鳴器、發(fā)光二極管、電池盒等小部件。

②STEM項(xiàng)目挑戰(zhàn)：學(xué)生回顧物理學(xué)科的杠桿、彈性、直流電知識(shí)，完成組裝。無(wú)線發(fā)射接收裝置同時(shí)具備聲音和光亮兩種信息傳遞方式，編碼解碼的過(guò)程就是一種數(shù)據(jù)的獲取。學(xué)生親歷了無(wú)線發(fā)射接收裝置發(fā)送和接收莫爾斯電碼，在實(shí)踐的過(guò)程中溫習(xí)了直流電路知識(shí)，學(xué)習(xí)了發(fā)報(bào)機(jī)的基本原理。

3.單視角——校本課程對(duì)接核心素養(yǎng)

學(xué)校的校本課程是國(guó)家課程的良好補(bǔ)益和拓展，STEM更加注重學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，倡導(dǎo)“做”中“學(xué)”，學(xué)生的學(xué)具有很強(qiáng)的目的性和針對(duì)性，學(xué)生在“做”中真正實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用。

剖析案例：高二年級(jí)校本課《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)發(fā)明家》，以項(xiàng)目為引導(dǎo)，綜合實(shí)踐型的教學(xué)實(shí)施就是STEM跨學(xué)科融合類教學(xué)的現(xiàn)身說(shuō)法（涵蓋了物理、數(shù)學(xué)、信息技術(shù)、通用技術(shù)、美術(shù)等多學(xué)科）。

教師出示橋梁模型負(fù)重競(jìng)賽題目及競(jìng)賽的評(píng)比辦法，學(xué)生動(dòng)手完成項(xiàng)目。

STEM項(xiàng)目式學(xué)習(xí)不僅僅能夠鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考，通過(guò)查閱書籍、網(wǎng)絡(luò)等，深度融合物理的杠桿原理、數(shù)學(xué)的公式計(jì)算、通用技術(shù)學(xué)科結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)知識(shí)、信息技術(shù)的3D建模、美學(xué)DIY，實(shí)現(xiàn)多門學(xué)科知識(shí)的回顧和再認(rèn)知，同時(shí)進(jìn)一步提升了學(xué)生間的交流和協(xié)作學(xué)習(xí)，進(jìn)一步提高了學(xué)生的綜合分析能力、交流能力、遷移能力和解決問(wèn)題能力，學(xué)習(xí)過(guò)程在理性與感性的交替中同步遞進(jìn)，讓學(xué)生經(jīng)歷了一次“做中學(xué)”的學(xué)習(xí)歷程。

4.微視角——?jiǎng)?chuàng)客課程對(duì)接核心素養(yǎng)

基于STEM跨學(xué)科理念，融合性的創(chuàng)客課程帶領(lǐng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，利用科學(xué)知識(shí)、信息技術(shù)等手段展開跨學(xué)科、項(xiàng)目式的學(xué)習(xí)，從做中學(xué)，在活動(dòng)中充分體驗(yàn)創(chuàng)造與成功的快樂(lè)，激發(fā)學(xué)生對(duì)信息科學(xué)的求知欲望，真正意義上對(duì)接核心素養(yǎng)。例如，在創(chuàng)客課程《走進(jìn)天文》中，地理學(xué)科知識(shí)融合AR、VR的技術(shù)支撐，結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，實(shí)景與虛擬現(xiàn)實(shí)水乳交融，讓STEM跨學(xué)科課程進(jìn)一步深入融合。在創(chuàng)客課程《創(chuàng)意工坊》中，物理、工程、電子、信息、通用技術(shù)知識(shí)融合三維圖形繪制3Done，PCB印制板圖繪制，激光切割機(jī)的使用以及常用焊接工藝等通用技術(shù)，全方位多學(xué)科啟發(fā)創(chuàng)客教育思維，給動(dòng)手創(chuàng)新能力帶來(lái)啟發(fā)與幫助。在創(chuàng)客課程《STEM云課程》中，學(xué)生通過(guò)成體系的可視化和體驗(yàn)式的方式，參與STEM綜合素養(yǎng)測(cè)評(píng)、各類STEM工作坊，開展頭腦風(fēng)暴，進(jìn)行STEM趣味挑戰(zhàn)體驗(yàn)，進(jìn)一步培養(yǎng)創(chuàng)造性思維與團(tuán)隊(duì)合作精神。

通過(guò)上述的案例剖析，不難看出，STEM融合類課程偏重于知識(shí)的綜合運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了從驗(yàn)證到創(chuàng)新的突破，能夠檢驗(yàn)學(xué)生跨學(xué)科知識(shí)的綜合運(yùn)用能力，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的創(chuàng)新能力。在今后的教學(xué)實(shí)踐中，教師必須大膽地開展STEM跨學(xué)科融合課程教學(xué)實(shí)踐研究，提升學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，使其形成跨學(xué)科或交叉學(xué)科的核心素養(yǎng)，從而為培養(yǎng)更多的創(chuàng)新性人才奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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