STEM教育理念下高中信息技术教学的设计与实践

摘要：本研究将STEM理念引入高中信息技术教学设计与实践中，采用基于项目的STEM学习方式，以《动手组建小型局域网》为研究对象，经过探索和实践，增强了学生融合多学科知识解决实际问题的能力，提升了其实践创新能力与合作交流意识，达到了提升STEM素养的目的。

关键词：信息技术；STEM教育；局域网组建

中图分类号：G434 文献标识码：A 论文编号：1674-2117（2017）05-0040-03

STEM教育把科学、技术、工程和数学四个学科的内容通过相关的活动整合起来，集合了各学科的优点，能够满足现代社会对高素质人才的发展需要。对高中信息技术教学来说，STEM教育能够从系统的角度来审视各个学科的关联性，实现信息技术教育的综合性整合，符合现代网络技术的发展要求和方向。因此，笔者设计了基于STEM教育理念的《动手组建小型局域网》教学设计，以期通过STEM教育理念在高中信息技术教学中的探索和实践，增强学生融合多学科知识解决实际问题的能力，提升学生的实践创新能力与合作交流意识，从而提升他们的STEM素养，实现信息技术更高层次的教学目标。

基于项目的STEM学习计划

基于STEM教育理念的学习方式有多种，笔者选择了基于项目活动的STEM学习进行研究，具体计划如下表所示。

1.项目准备阶段

笔者根据《动手组建小型局域网》一课的教学目标确定本次项目活动的主题为多媒体教室组建局域网，对任务的完成方式方法不做具体的要求，以利于学生从不同角度思考问题，给予其更多创新的空间。

2.项目形成阶段

学生通过自主学习掌握组建局域网所必须的基础知识和技能，了解局域网组建的要求和对作品进行评价的方法，师生共同讨论修改相应的学习评价表。

分组采用4人一组的方式，学生要明确团队成员的分工及自己在团队中的责任及评价标准。为了促进学生更好地进行合作交流，可要求每组建立一个微信群或QQ群作为交流平台。

3.项目开发阶段

本阶段的主要任务是根据项目要求进行局域网的组建，教师可首先向学生展示一些优秀局域网组建案例，要求其说出案例的具体优点，使其对评价标准有更清晰的认识。本阶段的重点和难点是运用“网络的规划设计”中所学的知识，动手设计和规划拓扑结构图，组建局域网。教师要及时了解每个团队的进展情况，以便进行必要的引导，形成过程性评价。

4.项目展示阶段

本阶段的主要任务是团队成果展示以及评价，展示包括组内展示、组间演示和班级演示，评价包括学生自评、学生互评、教师评价。同时，展示过程中的表现也应纳入对学生的过程性评价之中。

5.项目优化阶段

本阶段的主要任务是观察反思，在多媒体教室的局域网运行正常后，学生检测其稳定性并及时对出现的问题进行反思，优化局域网的组建，运用工程设计的思想，反复检测优化。

基于项目的STEM学习评价

本研究强调学生对网络技术及多学科知识的综合运用，为此笔者参考了相关评价标准，设计了基于项目的STEM学习的学习评价表。评价表总分为100分，主要包括三项评价指标：第一项为学生在作品制作过程中的表现，占40分，具体包括知识掌握、自主探究、协作交流等；第二项为学生在作品展示过程中的表现，占10分，具体包括展示内容、声音、语言、演示技巧等；第三项为对作品的评价，占50分，具体包括思想和内容、创新性、跨学科性、可行性、艺术性等。评价采用学生自评、学生互评和教师评价相结合的方式进行。

基于项目的STEM学习的实施过程

1.项目准备阶段

教师：①导入。经过前面阶段的学习，我们了解了网络规划建设的过程，下一阶段我们将自己动手，体验小型局域网的组建过程。②制订学习评价表。

学生：①讨论。你认为什么样的局域网算优秀的局域网？一般采用哪种拓扑结构？②参与制订和修改学习评价表。③明确任务。多媒体教室有一根接入学校局域网的网线，没有多余的网络接口，动手组建一个局域网解决多媒体教室内计算机的上网问题，要求台式机（没有无线网卡）、笔记本和多台平板电脑能同时上网。

设计意图：吸引学生注意力，提高学生兴趣，同时为学习评价表的制作做参考。

2.项目形成阶段

教师：①提供学习资料，设置引导性问题。②调查研究学生的具体情况，提供参考意见和依据，协助学生组建团队、制订团队规则。③展示学习评价表。

学生：①组建团队，明确分工，确定团队基本规则；明确自己的责任，了解评价的标准。②每个小组创建一个QQ群或微信群，作为网上交流的平台。

设计意图：①提供小组成员角色分工明细表，要求组员选择适当的角色，避免个别同学搭便车，不劳而获。②引导学生自主学习，为项目制作打好知识基础。

3.项目开发阶段

教师：①引导学生完成任务，避免偏离任务的行为。②展示优秀局域网的拓扑结构，供学生欣赏和借鉴。③引导学生合作交流，监控团队进度，进行过程性评价。

学生：①根据项目要求，对任务进行分析，寻求解决问题的多种路径和方法，最终确定最优方案并进行制作。②进入相应的角色，按照团队分工，完成任务，团队成员间不断交流沟通，改进作品。③参照团隊基本规则和学习评价及时进行自我评价。

设计意图：①促进学生发散性思维、创造性思维等高阶思维的发展，提高学生综合运用多学科知识（科学、技术、工程、数学）解决实际问题的能力。②促进学生的合作交流意识，发展其学术技能、沟通和社交技能。

4.项目展示阶段

教师：①评价活动作品（多媒体教室局域网）及每个团队成员的表现，包括演示过程中的表现。②评估每个小组的表现，和学生共同推选出优秀小组和个人。

学生：①展示作品，个人演示和团队演示相结合。②结合学习评价表进行组内互评、组间互评和自我评价。

设计意图：发展学生的批判性思维，同时对学生的努力给予肯定和鼓励，促进学生自身的进步。

5.项目优化阶段

教师：引导学生根据评价结果和测试结果进行反思，优化方案。

学生：①根据团队间的比较和评价结果进行反思，团队成员沟通交流，优化方案。②定期检测局域网的运行状况，根据实际情况不断完善、反复优化网络。

设计意图：培养学生的工程设计思想，提升其STEM素养。

在实际上课的过程中，学生对通过在线平台进行交流的方式，普遍很感兴趣，在解决问题时能够参照《各学科知識运用考查表》从科学、技术、工程、数学等方面来进行综合性的思考，运用到了数学、通用技术等多学科的知识，STEM教育理念在教学中得到了很好的贯彻。

基于项目的STEM学习的教学反思

根据学生在实践阶段中的表现，笔者发现在以下方面仍然存在一些具体的问题：①在设计拓扑结构图的过程中，不少学生直接到网上搜索现成的方案。由于没有结合学校和多媒体教室的具体情况进行具体细致的规划，导致后期出现许多问题。②由于前阶段学习的大都是理论知识，在本次项目开发阶段有很多学生不知道从何处着手。例如，网线的制作与连接，由于每个小组的方案都不一样，教师并没有提供制作好水晶头的网线，所以部分小组在这环节浪费了不少时间。

在线交流的模式提高了课堂教学的效率，也有效提高了学生对课程的兴趣，但是也对学生的自我控制能力和自主学习能力提出了新的要求，教师还需加强监督。通过在高中信息技术课程中实施基于STEM教育理念的研究，可以看出，相比理论性较强的知识而言，包含实践操作较多的知识部分更适合运用STEM的教育理念。

参考文献：

[1]赵中建.基于项目的STEM学习[M].上海：上海科技教育出版社，2016.

[2]李杨.STEM教育视野下的科学课程构建[D].金华：浙江师范大学，2014.

[3]唐小为，王唯真.整合STEM发展我国基础科学教育的有效路径分析[J].教育研究，2014（9）：61-68.

[4]余胜泉，胡翔.STEM教育理念与跨学科整合模式[J].开放教育研究，2015（8）：13-21.

[5]张成霞.计算机应用类课程项目化教学模式的行动研究[D].南京：南京师范大学，2008.

[6]张晓英.培养学生积极参与课堂活动的行动研究[J].科技信息，2009（13）：231-232.

作者简介：李晓艳（1982—），女，江苏徐州人，中学一级教师，从事高中信息技术教学工作。