STEAM教育在国内越发引起重视，课堂上使用的高新技术、新型设备也层出不穷，但拥有了先进的技术和设备，就能上好一节STEAM课吗？本文作者以真实案例告诉你，一节好的STEAM课关键在于如何设计，有时你只需要一个软件就可以做到。

信息技术拓展课程的开发与思考

——以“模拟城市规划”为例

文  |   张爱群

关于STEAM是什么历来说法不一，笔者认为可以经由实践来理解STEAM，把握其价值以及在实践中的定位。在笔者看来STEAM是课程，也是一种学习方式和教学策略。STEAM教育的特质是学科“跨界”。

“模拟城市软件”是一款以城市建造为主题的虚拟游戏，归属于角色扮演游戏，具有行为的开放性和游戏的可扩充性等特点。该游戏宗旨是让学生以市长的身份创建一座城市，体验城市初步开发以及城市化后期经济与生态并行发展的过程，促进学生综合能力的开发。

应用虚拟现实类软件模拟城市发展进程，可以提高学生的核心素养，提升学生的创新能力和信息技术综合应用能力。为此，笔者开发了“模拟城市规划”拓展课程。

一、课程开发

STEAM课程的设计应基于学科知识整合取向，分析学科间的知识关联，将分散的学科知识进行跨学科结构化，通过跨学科的问题探究将知识有机地串联起来。笔者按照如下流程设计课程。

第一步，基于生活实际并针对学科知识涉及的问题“确定主题”。第二步，根据确定的主题深入地“细化项目”。第三步，针对项目要解决的问题将分散的学科知识进行整合以“界定目标”。第四步，在项目和目标的范围内“选择知识点”。第五步，根据知识点与项目内容“设计活动”。第六步，“多元评价”，修改课程 。

（一）确定主题——形成课题群

课程以“请你当市长”为大主题，以城市规划为教学内容。正如笔者所料，“我是市长”“我来规划”对学生很有吸引力。为保证课程活动有序开展，笔者在大主题下将课程分为基础篇、提高篇和高级篇三部分（阶段）。

基础篇（市长必修）：主要了解城市规划所需掌握的基本理念、道路交通建设原则、市政公共设施配备及服务知识等。

提高篇（城市发展）：解决规划中的单个问题，比如城市收支怎么平衡，人口怎么控制，土地价值如何提高，水或电供应不足如何处理，公交运力超饱和如何处理，等等。这些小（分）主题指向明确，皆关系城市可持续发展。

高级篇（联通世界）：城市不是独立的，与周边城市有着千丝万缕的联系。课程教学中的城市可选我国沿海城市或国外城市，这样更有利于联通世界。

STEAM课程教学主要以项目式学习的方式开展。教师将大主题分解成一个个小主题（研究项目），让学生完成一个个项目从而掌握解决问题的方法。当然，这些主题还要有可拓展性、开放性和灵活性，既要便于教学，又不影响学生个性发展。

每个主题包含2~8个项目，项目数量过多则课程过于烦杂不利于学习，而项目过少则影响课程连续性和系统性。教师在“请你当市长”这个大主题下，在基础篇、提高篇和高级篇中各设计了六个小主题。

（二）细化项目——跨学科探究

跨学科整合学习，是基于生活中的真实情景让学生综合应用知识解决问题的学习活动。开展跨学科的探究活动，细化问题是基础工作。

“要想富，先修路。”道路交通建设是城市建设中的基础，它对于城市的建设发展乃至后期经济的提升起到至关重要的作用。教师将交通问题放在第一篇的第二课进行探究。

如果将城市比喻为动物身体系统，那么，水、电好比城市的血液；工商业及建筑好比城市的肌肉；道路交通好比城市的神经。道路交通设施包含道路、铁路、地铁、机场、港口等，运输工具有公交车、地铁、列车、飞机等，这些都是人们日常生活必不可少的。交通拥堵一直是困扰市民的难题，学生对此有切身体会。

如何规划设计城市交通，学生有一份沉甸甸的责任。学生们都希望编制出便于人们日常生活的交通规划，缓解城市交通拥堵。师生共同列出了“城市的交通”项目学习的研究问题（见表1）。这些问题是跨学科的，源于生活，有很强的综合性，问题切口小，针对性强。

（三）界定目标——基于学科明确目标

STEAM课程教学的核心是将知识点整合起来。要串联知识点就必须找出其内在联系，只有明确课程目标才能更好地融合知识。STEAM教育理念下的教学更关注学生能力的提升。教师根据各学科核心素养培养目标，先分析所研习项目的STEAM课程内涵，进而确定学习目标，使目标科学、准确、全面。教师对“城市的交通”项目进行STEAM教育和核心素养内涵的分析（如图1）。

图 1 城市的交通 STEAM 课程内涵

分析STEAM课程内涵后，确定“城市的交通”教学目标如下：通过学习，在网络搜索、动手操作、探究实践中，获得相关知识和技能；经历“自我规划—方案设计—探究实践—城市模拟规划—调试运行—展示作品”的过程；总结研究关键问题的实战经验，培养创新意识，发展思维能力，提高综合素养；通过独立思考、自主探究、讨论交流等学习活动，培养合作能力和探究精神，通过作品赏析，培养审美意趣。

（四）选择知识点

教师根据课程目标确定知识范围，从各学科的课程标准中选取知识点——注意数量不宜过多。此外，教师要选择易于实践且能够动手操作的知识点，尽量避免选择晦涩难懂的理论类知识点。也就是说教师要坚持问题导向，以培养学生解决问题的能力为宗旨，跳出技术教技术，让学生通过思考和实践，提高能力。

教师也可以列出一些课题供学生研究，例如，“作为市长，你认为是老城改造和新城开发哪个更好？”“教育对城市工业发展有什么影响。”“犯罪行为是怎样产生的，哪些会导致犯罪率越来越高？”“做一回小市民，在铁道上停放一辆汽车，分析城市应急管理情况。”“分析影响土地价值的主要因素。”“写一封信给你所在城市的市长，对城市的发展提出建议。”等都值得学生思考和探究。

（五）设计活动

设计活动主要是为了让学生通过实践掌握知识。“城市的交通”活动涉及的课题在表1中已经列出。教师根据各年级各班学生自主申报的拓展课程学习计划，打破班级界限，组建新的学习共同体，开展主题研究活动。

1.研究步骤

学生根据题材，制订探究计划；然后组内协作，尝试操作，用模拟城市软件设计并展示作品。

2.任务安排

教师设计三个环节让学生完成研究任务（见表2）：第一个环节，分工并商定研究计划；第二个环节，尝试操作，调整研究方案；第三个环节，展示、汇报成果，评估学习成效。

3.作品展示

经过学习，各小组汇总成果后，进行作品展示。学生的成果包括城市道路交通规划草图、模拟软件设计的城市道路交通图、小论文等。作品展示充分体现了项目学习的开放性、学习的主动性与创造性。

（六）多元评价

由于STEAM课程目标维度多且项目活动复杂，笔者采用多元评价的方式对课程进行评价，力求“评价目标多元化”“评价主体多元化”“评价方法多元化”。

评价目标多元化：笔者不仅做三维目标评价，而且做STEAM五维评价，还补充评价“选取的目标是否具有多个维度”“是否通过课程内容的设计达到了预定的目标”。STEAM课程教学的直观成果是产品，教师在评价学生能力是否得到提升的同时要关注成果水平是否达到设定目标。

评价主体多元化：评价主体除了学生之外，还包括教师以及专家等（对学生的创新能力、计算思维等能力是否得到提升进行评价）。

评价方法多元化：笔者将形成性评价和总结性评价结合，综合运用多种方法评价，如观察记录、访谈法以及汇报展示等方法。

教师如实评价学生，鼓励他们应用多媒体展示作品，积极参与评价，以促进思考能力提升。此外，表现性评价也是STEAM教育评价重要组成部分。学生的操作能力、技术水平、表达能力、创新能力都是值得教师关注的。

教师对学生每节课的学习情况进行阶段性评价，并对学生的文档进行备案。评价指标及赋分情况如下：城市人口，最高50分；高科技人口数量，10分、20分；市长评价，-5分、1分、3分、5分；地铁或快速路，5分；飞机场或港口，5分；教育指数，5分；负债与收支情况，5分；人均寿命，5分。

STEAM理念下的项目式学习，打破了学科界限。教师让学生针对真实问题，综合应用知识，经历思考问题、设计方案、模拟实现、找出问题、解决问题，最终展示与评价作品的学习过程，不断提升综合素养，培养实践能力和创新能力。

拓展课程教学需要团队合作，学科教师负责设计具体的教学内容，信息技术教师针对模拟城市规划任务，开发了一套网上评阅系统，实现教学评价的数字化。教学团队充分应用信息技术优化“模拟城市规划”课程流程，使各学科得到有机融合，让学生体验跨学科穿插学习。

二、思考与总结

STEAM教学强调知识整合，强调培养学生解决现实问题的能力，这较之传统教学，更符合时代潮流。笔者践行STEAM理念，通过“模拟城市规划”教学，形成如下几点体会。

（一）创设技术环境，让学生在“玩”中提高解决问题的能力

“玩”模拟规划城市的“游戏”本身就是一个不断发现问题然后解决问题的过程。

初期阶段：由于经费有限，如何最大限度地有效利用资金，保持收支平衡是首要问题。如何保证大面积供水且使用最少的水管？如何保证全面供电且电力传输线使用量最小？如何在保证交通流畅同时减少道路占地？学生解决诸如此类的问题，不仅仅需要运用数学知识去探求解决方案，而且需要实打实地利用生活经验。

早期阶段：如何用最短的时间，在保证居民基本需求得到满足的基础上，最大化增加人口并积累资金，是这个阶段要解决的核心问题。学生要紧盯这个问题探索答案。

中期阶段：这一阶段，提升城市人口素质是关键任务。城市发展转型伴随着居民的各种需求极大提升。如何满足居民需求是此阶段要解决的核心问题。例如交通舒适度、商业发展需求等，都需要市长应用各种知识考量然后制订合理的应对方案。

后期阶段：这一阶段，需要解决的城市问题变得极其多元化，学生需要根据地理、气候等自然因素做出城市建设和发展的新决策。

（二)创设问题情境，提高学生创新能力

创新能力与解决问题能力的培养二者相辅相成。模拟城市规划与建设是一个动态实践的过程。学生需要解决的是模拟城市建设与发展中的问题，也是现实生活中存在的问题。学生如果探究出解决方案，并且行之有效，必须创新。工业城市、商业城市、旅游城市、海港城市，需求有所不同，通过模拟训练，使学生在连续解决新问题的过程中具备创新能力。

（三）多学科知识串联，激发学生潜能

教师在教学中始终坚持需求导向，让学生了解社会需求，才有利于他们整合知识，发挥潜能，创造出新的用于满足人们需求的成果。学生在模拟城市规划与建设的过程中，不断遇到新的问题、面临新的困境，为解决问题不得不深入分析需求，联系生活经验，寻求思路上的突破。经过综合训练和潜能激发，今天的模拟市长有可能成为未来的技术专家或高级管理者。

（四）打造学生研讨共同体，培养学生自主学习能力

实践教学的重要目的之一就是培养学生自力更生的能力。学生在学习中不仅要动手、动脑、用知识、用技术，而且要参与个体和集体竞赛，因此，学生必须学会合作，在共学中学会自学，在竞争中学会协作。

（五）把握STEAM理念核心，丰富活动内涵

目前很多教师紧跟STEAM教育潮流，推出3D打印课程、机器人课程，应用了“高大上”的开源硬件。这样的课程很受学生欢迎，但也有不足。有的过于重视新技术的炫酷而欠缺学科知识（比如中小学生在搭积木式完成作品之后，根本不了解作品背后的知识，甚至一些学生只是遥控操作一下机器而已），将课堂变成某些培训机构公司的“秀场”，这就背离了STEAM教育理念。目前，教育领域缺少易操作、易推广、不使用高端炫酷的产品就能解决问题的“接地气”的案例。

“模拟城市设计”拓展课程教学无须太多硬件投入，只需在电脑上安装一款软件即可，具备正常开展信息技术课程教学条件的学校都能开展，无论城市还是农村，边远山区也无妨。教师合理应用相关软件辅助教学，基本实现了教学的低投入、高产出。这类拓展课程的设计应用还有待进一步探究。

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