《信息技术课堂中实施 STEAM 创客教育的研究》

《信息技术课堂中实施STEAM创客教育的研究》

苏州工业园区星海小学课题组

一、课题研究现状背景

在国外,美国政府在2012年初推出了一个新项目,将在未来四年内在1000所美国中小学校引入“创客空间”,配备开源硬件、3D打印机和激光切割机等数字开发和制造工具。创客教育已经成为美国推动教育改革、培养科技创新人才的重要内容。美国地平线报告2014年高等教育版中指出,在未来五年内,美国高校学生有从知识的消费者转换为创造者的趋势,而创客教育在这一过程中起到十分重要的作用。

在国内,2015年李克强总理在政府工作报告提到“大众创业,万众创新”。全民创客成为未来的发展趋势,创客教育为培养创客提供保障,现在许多地方正在筹建适合中小学的创客教室,制定适合中小学生不同学段学习的的创客课程。

北京、上海、深圳、温州等城市是国内创客教育的领跑者,通过建设创客空间、举办创客大赛/文化节、成立创客俱乐部、召开创客教育研讨会等多种方式,大大推动了国内创客教育的快速发展。目前,国内一批高校纷纷启动创客空间计划,旨在提升大学生的创新、创造和创业能力。

除了高校,中小学创客教育的发展势头也很强劲。另外,各地举办的中小学创客体验日活动、少年创客冬令营等一系列创客教育活动,对推动国内基础教育领域创客运动的发展起到了重要作用。

我校也已于2016开展了STEAM创客教育研究,购置了部分创客设备,在五六年级的信息技术课堂开展了创客课程的教学,积累了一定的经验,并取得了初步成果,2018年学校继续增加投入,建设“人工智能实验室”,以便进一步开展STEAM创客研究。

二、课题核心概念界定:

课题的核心概念及其界定:这一课题涉及三个重要关键词:STEAM、创客及创客教育、信息技术课堂中实施STEAM创客教育

1.STEAM:即科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)、艺术(art)和数学(Maths),STEAM教育就是集科学,技术,工程,艺术,数学多学科融合的综合教育。STEAM是一种教育理念,有别于传统的单学科、重书本知识的教育方式。STEAM是一种重实践的超学科教育概念。任何事情的成功都不仅仅依靠某一种能力的实现,而是需要借于多种能力之间,比如高科技电子产品的建造过程中,不但需要科学技术,运用高科技手段创新产品功能,还需要好看的外观,也就是艺术等方面的综合才能,所以单一技能的运用已经无法支撑未来人才的发展,未来,我们需要的是多方面的综合型人才。 从而探索出STEAM教育理念。

2.创客及创客教育:创客源自英语单词“Maker”,原意是指“制造者”。狭义上的创客是指那些兴趣主要集中在电子、机械、机器人、3D打印等以工程化为导向的主题的人。广义上的创客指所有把具备相当的技术挑战的创意转变为现实的人。创客教育是以课程为载体,以推动创客精神为核心任务,以创客空间(基地)为主要场所,以现代信息科技为主要创造源,融合科学、技术、工程、艺术、数学等多学科知识,通过创造性的运用各种技术和非技术手段以及团队协作发现问题,解构问题,寻找解决方案的完整过程,实现培养学生想象力、创造力和动手解决问题能力的教学活动。它是一种以培养学习者,特别是青少年学习者的创客素养为导向的教育模式。

3.信息技术课堂中实施STEAM创客教育:在STEAM教育理念的引领下,以信息技术课堂为主要阵地,项目引领,鼓励学生在探索、创造中主动参与学习,将信息技术课堂从典型的技术驱动发展模式向技术驱动与应用驱动相结合的模式转变,创建以项目带动任务、自主探究、团队协作、知行合一、学以致用的新型课堂。

三、课题研究的主要目标和主要内容

(一)课题期望达到的目标

本课题研究应依托信息技术营造信息化教学环境,促进教学理念、教学模式和教学内容改革,积极探索信息技术在跨学科学习(STEAM教育)、创客教育等新的教育模式中的应用,着力提升学生的信息素养、创新意识和创新能力,养成数字化学习习惯,促进学生的全面发展,发挥信息化面向未来培养高素质人才的支撑引领作用。

本课题研究的目标确定为以下三个:

1. 积极开展信息化教学环境基于STEAM创客教育基础理论学习与研究,形成校本化的STEAM创客教育的信息技术课程教学思想观点。

2.积极探索以创客教育为目标的STEAM创客教育的信息技术课程教学方式。

3.积极构建以创客教育为目标的校本化的STEAM创客教育的信息技术课程。

通过专家引领,论文撰写,课例研究,校本课程构建,网络平台实施教学的多角度的分析、归纳研究过程中的各种案例,最终形成一定的理论研究成果,归纳出两者融合教学的备课、上课的参考模式,从而实现课题研究的应用价值。

(二)主要研究内容

根据研究目标设定,本课题研究内容分为以下三项(子课题设计):

1. 基于STEAM创客教育的信息技术校本课程构建与应用研究:

(1)调查分析小学信息技术课堂教学现状及教师STEAM教育理论掌握现状。

通过调研,初步了解小学信息技术课堂中实施STEAM创客教育在校内、区内开展实施的现状,为后续的学习及课例研究做好铺垫。同时,对教师STEAM教育的调研,也帮助课题组进一步安排后续的理论学习提供方案制定依据。

(2)对研究团队进行STEAM教育理论学习。

结合目前网络教学课例的分析和国家教育十三五规划的发展要求,进行相关理论的学习,提高教师对跨学科学习的理论水平。

(3)分析研讨小学信息技术课上如何进行STEAM创客教育。

结合课堂教学,团队进行分析,研讨信息技术知识点和跨学科学习如何结合,用怎样的备课模式、上课模式来引领教师尝试在教学中实现STEAM创客教育,从而进一步推进STEAM创客教育在信息技术学科以及其它学科中的发展。

2.基于网络互动学习平台的STEAM创客教育教学研究:依托网络互动学习平台,创建基于网络学习平台的课程,开展以学生自主探究为主要学习手段的课堂教学活动,积极探索我校基于网络互动学习平台的STEAM创客教育教学策略或方式。

(1)分析研讨小学信息技术课上如何进行STEAM创客教育。

结合课堂教学,团队进行分析,研讨信息技术知识点和跨学科学习如何结合,用怎样的备课模式、上课模式来引领教师尝试在教学中实现STEAM创客教育,从而进一步推进STEAM创客教育在信息技术学科以及其它学科中的发展。

(2)结合STEAM教育理论进行实践性活动,开展课例实例研究。

在学校开展STEAM创客教育实践,在课例研究过程中发现问题,研究问题,解决问题,从而不断优化课堂教学,最终形成可以广泛操作的教学模式。

3.基于STEAM理念的学科资源整合的研究:以STEAM理念为基本理念,以创客教育为目标,以学生自主探究为主要学习手段,开展习各学科的资源整合。

动手动脑的实践操作是STEAM创客教育的一大特色,也是整合多学科教学方式的切入点。这些实践,是综合信息技术、科学探究与工程设计的活动,既有类似科学家开展的科学理论和科学建模等探究活动,也包含类似工程师为满足某一需求而进行的工程设计和建造等设计活动,因此可熏陶培养学生实践创新与人文底蕴等发展核心素养。

四、课题实施过程设计和主要措施

(一)课题研究措施

1.采用现代化信息技术手段,广泛收集和查阅国内外有关STEAM教育、创客教育、STEAM创客教育研究的文献资料;收集整理国际上、国家和省有关教育科研管理部门关于STEAM创客教育课题管理的文件。

2.对国内外STEAM创客教育教学理论和实践研究进行比较分析,全面了解当前小学STEAM创客教育教学之现状,确立课题研究的起点,寻找解决问题的方法,提出发展理论。

3.邀请有关专家作学术报告或举办座谈,使课题组成员掌握相关的专业理论知识和有关专门技术。

4.建立STEAM创客教育工作室,通过基于网络互动学习平台的STEAM创客教育教学研究,基于STEAM创客教育的信息技术校本课程构建与应用研究,基于STEAM理念的学科资源整合的研究等加强课题的实际研究效果。

5.及时总结STEAM创客教育教学研究的成果、经验,并在实践中不断完善,为建构新的小学习作教学模式打好基础。

(二)课题研究方法

主要采用文献研究法、行动研究法、观察法、调查分析法、经验总结法。

(三)课题研究的步骤

1.启动阶段 2017年12月至2018年4月

搜集资料,制定、论证课题实施研究方案,申报课题;学习有关资料文献,进行理论知识培训设计调查表,分析调查情况。做好课题研究方案的制定工作;组织课题开题,举办课题研究人员培训班

2.实施阶段 2018年5月至2021年7月

主要工作:设计制定课题实验方案;举行课题开题仪式;开展活动及相关研究工作;定期组织工作交流和阶段成果汇报;定期组织阶段成果观摩活动;积累资料,完成研究内容中的研究任务;组织教师进行培训,外出参观学习等。写有关本课题的教学论文和总结报告。

(1)修订完善课题方案

课题组按照研究的理论构想,推进课题试验。主要做的研究工作是:举行课题开题仪式,对目前的STEAM创客教育状况了解分析,对STEAM创客教育的开发设计进行可行性论证,对STEAM创客教育教学的课堂实践进行案例分析,积累教学设计与反思、研制与设计的心得体会。

(2)初步制定STEAM创客教育教学框架

主要工作是搭建符合学生学情的,基于学生自主学习探究能力为主要学习手段,有利于提升学生创造力,适合我们课堂教学开展的STEAM创客教育。

(3)进行STEAM理念的学科资源整合,开展基于STEAM创客教育的信息技术课程设计、制作和课堂实践

通过讨论实践,开展基于STEAM创客教育的信息技术课程设计、制作和课堂实践,构建完整的校本课程体系,并完善教材。

3.总结阶段 2021年7月至2021年12月

主要工作:整理资料,对有关资料数据进行统计和分析,完成课题成果的总结,形成研究报告,提请主管部门进行结题验收。组织专家结题;推广经验等。

五、课题承担者科研水平与能力及科研保障条件

(一)负责人的研究水平、组织能力和时间保证

课题组负责人王丹婷,是园区教坛新秀。作为一名青年教师,积极教育科研,先后在各级各类报刊杂志发表论文8篇,在全国全省获奖教学论文20余篇。由她辅导的学生多名学生的信息技术作品获市、区一等奖。

(二)参加者的研究水平和时间保证

课题组倪敏老师是苏州市大市学科带头人中小学高级教师,曾获得多项市荣誉,十多篇论文在国家级、省级刊物上发表。

课题组沈文彬,刘海武,孙庆科,崔广军等老师在课堂教学方面都有各自的特色,在江苏省、苏州市或园区教学大赛中均有突出成绩。

(三)负责人及参与人的时间保证

为了使整个课题有序、高效地开展,课题组成员都是具有丰富一线教学经验的教师,课题工作将更有依托,更具实效。我们采取集中与分散的方式开展研究,具体的研究实践形式有:教学实践、微课研制、案例分析、论文撰写、经验交流、公开展示等,根据课题研究各个阶段的要求,我们将安排一定的时间进行网上交流互动和集中互动探讨,让研究具体化、有效化。

(四)分工与合作

课题组组长(主持人):王丹婷:一级教师。

课题组副组长倪敏;课题组成员:沈文彬,刘海武,孙庆科,崔广军,施展

(五)科研保障条件

1.基础条件保障:星海小学是苏州工业园区管委会直属的一所现代化、国际化学校,是苏州市智慧教育示范学校。教学设施一流,硬件上:2017年,我校的“创客实验室”已初步建设完成,在原来的电脑教室基础上,共有54台学生电脑,以及50套“创客教育套件。后期又将投入50万,建设“人工智能实验室”,进一步开展STEAM创客研究。

2.组织人员保障。课题组负责对本课题的确立以及研究的监控与调节,承担课题的主要研究任务,保证课题研究计划顺利展开,加强与各级部门的联系,申请并组织成果鉴定,宣传推广研究成果等。学校提供完成课题所需经费、时间、人员,培训实验队伍,解决实验过程中重大疑难问题。

六、主要观点及可能的创新之处

学生从知识的消费者转变为创造者,将是未来三到五年内的趋势,而在教育界日趋发展壮大的创客运动,正是这一预测的一大表现。在基础教育和高等教育界,创客运动正以不同的形式兴起。

对教育者来说,创客精神与学生旺盛的求知欲和“在实践中教学”的教育思想不谋而合。虽然创客教育不会直接教授学生基础知识,但在当“创客”的过程当中,学生将有机会运用到数学、物理、化学、甚至艺术等多学科的知识。在创客教育中,学生不再是知识的被动接受者,而是身兼数学家、科学家、发明家等多重角色。创客教育所倡导的提出问题并利用自己的创造力解决问题的过程,对学生能力的培养至关重要。

创客教育和STEAM教育具备强调创新思维、跨学科融合、项目学习、合作探究、综合素养等一系列共同特征。

面临新的挑战,积极探索信息技术在跨学科学习(STEAM教育)、创客教育等新的教育模式中的应用,着力提升学生的信息素养、创新意识和创新能力,养成数字化学习习惯,促进学生的全面发展,发挥信息化面向未来培养高素质人才的支撑引领作用。

本课题的创新之处在于构建新型课堂,依托网络互动学习平台,积极研究STEAM理念的学科资源整合,自主研发、构建、开设STEAM创客教育的信息技术课程。以知识技能为主课堂的模式进行再突破,切实的来寻求一种以生为本,培养学生创新实践能力的课堂实践方法。

七、预期阶段成果

阶段成果(限5项)信息技术课堂中实施STEAM创课教育的运用论文2019年
信息技术课堂中实施STEAM创课教育运用教学设计2019年
STEAM创客作品学生作品2019年
课堂教学展示 2020年
最终成果(限4项,必含研究报告)研究报告 2021年
课题论文、教学随笔汇编教学设计2021年
STEAM创客教育的信息技术校本课程学生作品2021年
STEAM创客教育的信息技术网络课程 2021年

 


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