1、第43卷第6期Vol.43 No.62022年12月Dec.2022韩 山 师 范 学 院 学 报Journal of Hanshan Normal University收稿日期：2022-10-08基金项目：广东省重点学科科研项目（项目编号：2019-GDXK-0033）；韩山师范学院科研项目（项目编号：XS202013）；广东省重点学科科研项目（项目编号：2019-GDXK-0034）.作者简介：薛胜兰（1973-），男，广东梅州人，韩山师范学院教育科学学院教授.郑耿忠为通讯作者.基于STEAM理念的信息技术5E教学模式设计薛胜兰，郑耿忠（韩山师范学院，广东 潮州521041）摘要：针对中
2、小学信息技术课程教学中学生参与度低、学习兴趣不高等问题，从STEAM教育理念为指导，采用5E探究式教学模式对课堂教学进行设计，以九年级“智能风扇”章节内容为例，从学情教学设计到课堂实施，验证5E探究式教学模式，实践证明，有利于培养学生的创新思维、问题解决和动手实践等能力，对于信息技术课程是有效可行的关键词：信息技术课程教学；STEAM；5E教学模式；智能风扇中图分类号：G 434文献标识码：A文章编号：1007-6883（2022）06-0068-06DOI：10.19986/ki.1007-6883.2022.06.010STEAM教育进入课堂已成为热门的研究课题，培养学生跨学科综合能力和创
3、意创新能力已经成为学校教育的重要任务STEAM 是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Art）、数学（Mathematics）的简称，旨在将多学科进行交叉融合，以培养学生具备各学科的基础知识能力和综合运用能力，以适应未来科技发展的需求1在中小学信息技术课程中融入STEAM教育，使其成为一门多学科融合的综合性课程，有助于提升学生的动手实践能力及创新能力，激发学习兴趣5E教学模式是基于建构主义理论的一种探究式教学模式，由美国生物学课程研究会（BSCS）在Atkin-Karplus 学习环的基础上提出，包含参与（Engage）、探究（Explo
4、re）、解释（Explain）、精致（Elaborate）和评价（Evaluate）五个环节2在这五个环节中可以充分体现课堂中以学生为主体，培养学生自主动手探究问题、解决问题的能力，使其养成发现问题、积极主动思考的习惯，改革传统课堂教学中存在的问题，在课堂上，强调学生主体、教师主导，引导学生应用已掌握的知识对新知识进行探究，并适时指导学生，给予恰当的帮助，而这些理念都与STEAM教育理念相吻合，所以5E教学模式应用于信息技术课堂教学是可行的本文利用STEAM教育理念构建基于5E探究的中小学信息技术课程的教学模式，在课堂上进行应用实践15E探究式教学模式设计1.1教学模式基于STEAM教育理念，
5、以5E探究式教学模式为导向，构建基于STEAM教育理念的信息技术课程教学模式，如图1所示 68图15E教学模式1.2教学环节5E探究式教学模式共有5个教学环节，分别是：参与、探究、解释、精致和评价参与环节（Engage）：该环节又称为“引入”，通过这个环节让学生对STEAM教育理念中的情境性有一个初步的认识在课堂上，教师首先对学习情境进行创设，并以问题为导向，为学生提供有意义的学习活动、生活实例等，以此来吸引学生的注意力、激发学生学习的兴趣和探究的欲望探究环节（Explore）：该环节是5E教学模式的关键环节在探究这一环节中，课堂上是以学生为主体、教师为主导进行的学生作为该环节的主体，要针对特
6、定的内容进行探究活动，以小组协作的方式，进行仔细观察、小组探究，在探究过程中要敢于提出质疑，最后运用多学科知识共同解决问题在这个过程中锻炼学生的协作沟通能力，使他们形成创新意识和探究思维，加强对事物概念的理解而教师作为该环节的主导，在学生进行探究活动的过程中运用STEAM理念进行指导，在学生需要帮助的时候适时进行引导启发，以此提高学生学习的效率和效果解释环节（Explain）：该环节是学生对新事物新概念生成的环节，学生在小组进行协作沟通、探究和跨学科知识整合理解后，向其他小组成员和教师展示小组的探究结果，培养一定的问题解决能力由于学生之间存在着一定的差异，使得不同小组的成果展示具有多样化和个性
7、化需要教师运用科学的解释、术语或概念进行补充修正，在此过程中深入践行STEAM教育理念，也为下一环节做好铺垫精致环节（Elaboration）：该环节重点将目标放在学生跨学科知识的迁移能力上，教师再次引导启发学生将新旧知识进行融合，为学生提供时间和空间，让他们尝试运用不同的方法解决问题，小组之间参与讨论交流、总结归纳以加强自己小组对新概念的理解，从而达到持续精致新事物和概念的过程，促进STEAM跨学科知识迁移和应用教师需要根据学生的学习情况再发布一个类似的新项目或任务让学生以小组协作的形式进行探究学习，最后能够解决问题，以此引导学生不断内化新知识，不断培养学生综合能力和核心素养评价环节（Eva
8、luate）：该环节贯穿整个教学过程，评价的形式具有多样性，包括教师评价、学 69生自评和小组互评等评价的方法有过程性评价，就是在教学过程中，教师通过提问学生、观察学生探究过程中的表现对学生进行评价；也有总结性评价，就是在最后小组汇报结果时，进行小组互评或学生自评；还有特别要注意的是发展性评价，教师不能局限于利用学生当下的表现对学生进行固定的评价，还可以利用档案袋的方式，不断发现学生的创新能力和科学探究精神的变化，以发展的眼光看待每一位学生1.3教学结果在每一个教学环节中分别有一个教学结果，分别是“引入STEAM理念、结合STEAM理念、深入STEAM理念、拓展STEAM理念和新旧STEAM理
9、念知识结合”3在第一个环节“参与”中，教师先对要学习的内容进行情境导入，以此来提高学生学习的兴趣和探究的欲望，从而实现引入STEAM理念的教学结果在第二个环节“探究”中，通过教学活动进行多门学科共同解决问题，在教学中以学生为主体、教师为主导，这些都是结合STEAM理念进行的，从而在教学活动中体现出结合STEAM理念进行探究活动在第三个环节“解释”中，学生通过协作沟通、探究，进行跨学科知识整合，展示结果，这一环节的教学活动体现对STEAM理念的深入应用在第四个环节“精致”中，在教师的引导下，学生的知识迁移和逻辑思维能力得到锻炼，综合素质得到提高，实现将知识和技能应用到实际生活中的教学目标在最后一
10、个环节“评价”中，评价的形式多种多样，例如在探究中学生对自己的进步和所学的知识进行自我评价；小组成员在合作过程中的表现进行组内互评或组间评价；教师在学生进行探究的过程中进行观察，看学生是否用新概念和新技能进行问题解决，以及评价学生知识和技能掌握的情况等这个环节是贯穿整个活动的，通过评价，可以让教师或学生自己对概念掌握情况进行了解，一旦对探究得出的概念心存疑惑，进而继续探究，最终得出新的概念在重新进行探究的过程中，学生会利用新旧概念进行整合，最后得出结果25E探究式教学案例以“智能风扇”为例采用5E探究式教学模式，在初中信息技术课程中进行实践，开展基于STEAM教育理念的信息技术课程教学探索本案
11、例是九年级第三章第一节的内容，综合利用人工智能相关知识来解决生活中的实际问题，5E探究和STEAM教育理念相融合，组合多种传感器来制作智能风扇2.1学情分析本案例实施对象是初中学生，有较强的求知欲和好奇心，但动手实践能力、主动意识和创造力等方面较薄弱在前两章的学习中，学生已经初步认识了人工智能，对温度、超声波等传感器有一定的了解，通过项目化学习方式，探究组合应用不同类型传感器4设计制作简单智能风扇2.2学习目标信息意识培养：使学生学会传感器的参数检测方法，培养学生的信息意识，使其能够根据解决问题的需要，自觉主动地寻求恰当的方式获取信息与处理信息计算思维培养：学生根据项目设计，学会分析问题，解决
12、项目进行过程中出现的实际问题，根据风扇的搭建，设计流程图，编写机器人程序，培养自己的计算思维数字化学习与创新培养：学生学会组合两个或多个功能传感器，设计针对不同需求、具有新功能、新设计的智能风扇，培养自己的组合创新能力社会责任感培养：学生通过简单智能作品的设计，体验智能控制的方便与奇妙，增强学习人工智能的兴趣，在对作品不断优化中培养挑战困难的勇气和开拓创新精神，养成严谨务实、协作共享的做事态度教学重点是传感器的应用，创新设计并制作智能风扇5；难点是传感器的组合应用和对所 70编写程序进行检测和优化2.3教学过程本研究以智能风扇一课为例，运用5E探究式教学方法实施课堂教学，整个过程共有五个教学环
13、节，各个环节之间逐层递进，促使学生在探究活动中表现出个性化、多样性的学习结果，使他们的认知思维不断从横向、纵向发散延伸，从而实现对知识的构建、加工、生成和迁移，共同推动创造性思维从低阶向高阶的演进，如表1所示表1智能风扇教学过程一、参与环节：创设情境、问题导入二、探究环节：合作探究、解决问题三、解释环节：整合知识、展示作品多媒体展示：教室内空无一人，风扇仍然开着，同学们忘记关了；家里客厅没有人，风扇持续在转动，造成资源的浪费结合楼道红外自动感应灯、自动门等，教师适当引导，让风扇感知是否有人？如何感知？请同学们思考解决思路，组织集体讨论，并请同学回答，引入能感知环境并作出开关决策的智能风扇按“组
14、间同质，组内异质”每四位同学为一组，探究“智能风扇”的设计与制作任务一：设计方案设计什么样的智能风扇，具有怎样的功能？使用哪些传感器？传感器有什么作用？如何制作智能风扇？小组查阅相关资料，合作讨论设计方案，并画出流程图；请二个小组分享方案，其他同学评价其是否可行老师对同学们的方案进行指导总结，建议第一步先实现最简单的智能风扇，即实现：人来扇开，人走扇关任务二：制作风扇根据小组方案，分发风扇零部件及结构件、安装传感器、完成组装风扇任务三：编写程序编写程序，传输调试，检测与优化，难点是怎么新建有人感应变量、怎么读取有人感应变量的值、如何与主板连接红外感应模块和风扇模块将检测值赋值给有人感应变量，据
15、此判断是否有人，进而控制风扇是否转动指导探究，答疑解惑教师收集各组存在的问题，并进行解释、指导，对发现的问题进行纠正或补充，并做归纳总结小组成员通过交流讨论，整合知识，找到解决的方法在项目实施过程中，对出现的问题，小组成员之间进行交流探讨、协同解决，对无法解决的问题，向老师寻求帮助同 学 们观 察 PPT，思 考 问 题、讨 论 回 答、进入状态同 学 们根据多学科知识，查阅资料、寻找解 决 的 方法、完成设计制作，思考记录、参与讨论、解决问题各 小 组分享在制作过程中遇到的困难、如何解决，与其他小组成员一起交流采用情境化策略，从真实的生活情境出发，激发同学兴趣，引导同学思考，导出本节课的主题
16、引导学生综合运用传感器，设计智能风扇，培养学生自主学习能力、创新能力、小组协作能力让学生在分享解释中加深对知识的理解，通过综合应用各学科知识，进一步深入践行STEAM理念本节引入 STEAM理念，红外自动感应灯、自动门等包含现代 科 学（S）、技 术（T）、工程（E）知识本节结合 STEAM理念，其中传感器、风扇零部件包含科学（S）和技术（T），变量赋值应用到数学知识（M），流程图和风扇组装培养美感艺术（A），结构件的组装应用工程知识（E）本 节 深 入 践 行STEAM理念，作品的展示分析中，同学们从 科 学（S）、技 术（T）、工程（E）、艺术（A）、数 学（M）的角度对作品进行全面的分析、展示环节教学活动学生活动设计意图STEAM分析 71四、精致环节：精细指导、知识迁移五、评价环节：生生互评、师生互评组织各小组进行作品汇报，教师进行精细化的指导和修正并引导学生进行思考，回顾探究任务过程中用到的知识可以运用到生活中的哪些方面6教师再次引导，并和学生一起总结在生活中能用到该知识点的场景教师对各小组的作品进行精细指导并提出此项目的新问题：如果无论气温高低，只要有人风扇就转，如何解决？
