钟爱宜
广东省佛山市南海区桂城街道南海师范附属小学 528200
【摘 要】基于STEM教育理念的信息技术核心素养培养，是在STEM多学科交叉融合理念下的信息技术教学过程中有意识地在各个教学环节进行学生信息技术核心素养的培养。本文以信息学编程课程为例，改变传统单纯讲授信息学编程知识，只关注学生对知识掌握的状况，而是在信息学编程教学中立足于计算思维、信息意识、信息社会责任、数字化学习与创新的信息技术学科核心素养培养，全面提升学生的信息素养，为学生的终身学习和发展奠定坚实的基础。
【关键词】STEM；信息技术；核心素养；信息学编程；
信息技术加快了全球范围内的知识更新和技术创新，推动了社会信息化、智能化的建设与发展，并逐步构建出智慧社会。[1]?为了适应信息化社会的发展，信息技术学科肩负着提升中国下一代信息素养的重任。下面以信息学编程课程为例，谈谈基于STEM教育理念的信息技术核心素养培养。
中小学青少年信息学奥林匹克活动在南海区已经开展了十八个年头，从最初的Qbasic到Pascal再到Goc和C++，一路紧跟与日俱进的信息化浪潮。除了活动内容在变，教学的模式和育人的观念也在变。从最初的死记硬背应试模式到STEM多学科交叉融合培养核心素养，体现了从单一学科知识到综合能力培养的变化，只有更全面发展的人才更适应未来社会的发展。STEM教育理念的提出，丰富了信息学课程教学的内涵，促进了信息技术核心素养培养。
一、STEM教育理念
STEM教育(STEM Education)源于美国，STEM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）四门学科的简称，强调多学科的交叉融合。STEM教育并不是科学、技术、工程、和数学教育的简单叠加，而是要将四门学科内容组合成有机整体，以更好地培养学生的创新精神和实践能力。[2]?
STEM教育打破学科壁垒，通过从宏观上规划要解决的复杂问题，整合各科优势为学生提供逼近真实、富有现实意义的学习情境，以利于学生高阶思维与积极情感的投入，从而全面提升学生知识、技能与情感意志方面的核心素养。因其“多元”的特点，甚至被作为当前教育培养学生21世纪技能以及核心素养的“疗效药”。 [3]
二、中小学信息技术核心素养
《普通高中信息技术课程标准（2017版）》指出高中信息技术学科核心素养由信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任四个核心要素组成。四个核心要素互相支持，互相渗透，共同促进学生信息素养的提升。[1]
中小学信息学是信息技术科一门以编程解决问题为核心的学科拓展课程，让学生通过编程语言、算法、数据结构和程序设计来进行人机对话。为了贴近中小学生的学习、生活，课程将对应年级的数学知识引入到编程解决问题中学习，通过构建数学模型，运用工程思想分析问题，使用计算机编程求解。由于国家教育部没有出台初中和小学的信息技术课程标准，为了对接普通高中的信息技术，笔者参照普通高中信息技术课标中的学科核心素养来确定中小学信息技术核心素养，本质核心素养为计算思维，育人价值核心素养为信息意识、信息社会责任、数字化学习与创新。在信息学教学中立足于信息技术核心素养培养的同时参照《中国学生发展核心素养》总体框架内的核心素养育人，为把学生培养成“全面发展的人”而努力。
三、基于STEM教育理念的信息技术核心素养培养模式
中小学信息学课程将有关的数学知识引入到编程解决问题中学习，教学内容本身就需要学生有较强的数学计算能力、逻辑思维能力，因此通过数学科来培养学生的计算思维核心素养。学生现在编程解决的问题其实是日后软件工程的一个小模块，运用工程的思想进行问题的需求分析、算法规划和程序设计，以此来培养学生的信息意识、勇于探索、乐学善学、批判质疑、信息社会责任等的核心素养。要编程解决问题最重要的是掌握信息技术编程语言的相关操作，实现程序的编写和调试。还需要运用计算机科学的原理、思想和方法，才能更好的进行数学建模和算法的设计。[4]从中培养学生的数字化学习和创新、计算思维、技术应用、问题解决等核心素养。由上可见，信息学课程操作过程和STEM理念融为一体，STEM多学科交叉融合的特点捉进信息技术核心素养提升。
STEM 理念下的信息学课程教学模式按主体部分由“提出问题”“分析问题”“学习新知”“解决问题”“展示交流”和“总结反思”六个环节构成，在每个环节中渗透STEM跨学科交叉融合的思想。[4] 信息技术核心素养培养在每个环节中落实。如图1所示的“基于STEM教育理念的信息技术核心素养培养模式（信息学编程）”。
图1 基于STEM教育理念的信息技术核心素养培养模式（信息学编程）
该模式在教学的每一个环节都有意识地培养学生的发展核心素养，从提出问题开始到总结反思一直关注学生的学习品质、学习方法、学习成效，把目光从单一的学科知识掌握转向知识基础、自主发展、积极参与3个维度的发展。一来二去学生养成良好的学习习惯，乐学善学，自主进行数字化学习，积极主动探索未知，同学间友好互助，全面提升学生综合素养的同时积极应对“阿斯伯格综合征”这种“没有智能障碍的自闭症”。
四、基于STEM教育理念的信息技术核心素养培养实践案例
以《一维数组的应用》一课教学设计为例，体现具体的核心素养培养过程。
（一） 教学内容和目标
2019年南海区信息技术教师编程教学能力比赛初赛试题（小学C++）“第5题房间数量”及一维数组的应用拓展。
数组是构造数据类型的一种，用于描述类型相同且彼此有某种联系的一批数据的数据结构。数组是C++程序设计很重要的一部分，常用于处理批量数据。本课综合多本信息学辅导教材来设计教学，主要学习应用一维数组解决实际问题。
教学目标：
【知识与技能目标】
掌握一维数组的输入、赋值、输出、快速排序、统计的操作。
【核心素养】
1、通过情境实验让学生有直观的体验、感受，学会观察归纳的方法。（科学素养）
2、通过教师的模拟演示，对比分析，学会分析问题的方法。（逻辑思维、计算思维）
3、通过小组合作学习，学会在表达个人看法的同时，尊重他人意见，积极主动融入信息社会。 （信息社会责任）
4、通过独立完成测试，学会自我评估，自我提升的方法。（数字化学习和创新）
教学重、难点：
【教学重点】熟练掌握一维数组的各种操作。
【教学难点】灵活运用一维数组。
（二） 教学方法
根据STEM教育理念，结合教材的特点和学生的认知规律，本节课设计以下的教学方法：1.创设情境法，通过创设真实的问题情境，向学生提出要编程解决的问题，从中渗透软件工程的思想。2.对比分析法，引导学生通过对比分析问题，找出问题的关键，规划基本的解题思路，并找出编程解题所需的知识，从中渗透数学的思想方法。3.任务驱动法，为学生设置具体任务，让学生在教师的指导下构建数学模型、设计算法、编写并调试程序，利用程序求解问题的结果。从中渗透计算机科学原理、计算机操作技术。4.小组合作教学法，使学生在小组讨论、合作交流、评比竞赛中共同进步。
（三） 学生学法
教学的对象是小学五年级的学生，小学五年级辅导的学生学习c++普遍都有1年多的时间了，同学之间出现分层严重的情况。一维数组的定义、输入、赋值、输出、查找、统计、数组计数都已经学过，这课时是对一维数组操作的综合应用。
学生在教师的主导下参与情境实验，带着问题进行探究学习，探究过程中通过对问题的思考逐步找到解决问题的方法，运用小组合作学习的方式让更多的学生当堂掌握知识，并且有问题可以及时解决，发挥学生的团结互助精神同时也使得学生学会与他人合作学习。
（四） 教学过程
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（五） 教学反思
全课亮点突出，从以下几点看出基于STEM教育理念的信息技术核心素养培养：
1.实验——归纳——得结论的科学观特别合适抽象思维不强的小学生，培养学生乐学善学、勇于探索的核心素养。
2.提出问题——分析问题——解决问题，基于问题学习的信息学（编程）课程教学模式体现了STEM教育理念的渗透，多学科的有机结合打开学生的思路，培养学生计算思维、信息意识、数字化学习与创新的核心素养。
3.模拟分析问题、对比分析问题培养学生逻辑思维、计算思维、数字化学习的核心素养。
4.小组合作学习，减轻教师负担，让问题得到及时解决，学生共同进步，培养学生人文情怀、信息社会责任的核心素养。
5.运用信息学网站辅助教学，大大提高教学成效，信息学网站排行榜，学生做题像打游戏过关一样积极，培养学生乐学善学、数字化学习与创新的核心素养。
五、结束语
核心素养的提出，表征着新世纪人才培养目标范式的转变。我国根据国家发展对人才的要求，提出“六大”学生发展核心素养，树立了我国新世纪教育立德树人的风向标。提升学生发展核心素养，需要师生每一堂课的积累与努力。[3]以解决实际问题为主要教学内容的中小学信息学课堂，积极实践STEM教育理念和教育方式，开展学科课堂教学改革，全面提升学生的信息素养，为学生的终身学习和发展奠定坚实的基础。
【参考文献】
[1] ?中华人民共和国教育部. 普通高中信息技术课程标准（2017年版）[S] .2017.
[2] 蒋璐，王竞，赵强. 基于问题求解方法在高级程序设计语言教学中的应用[J] . 计算机教育，2014（22）：65－70.
[3] 林静. STEAM教育如何对接核心素养[EB/OL] .
http://new.jyb.cn/jyxww/zgjyb/201701/t20170104_379322.html，[引用日期2019-07-28]
[4] 陈茂贤. STEM教育理念下之信息学课程教学[J] .教师，2017年第10期.