信息技術(shù)拓展課程的開發(fā)與思考

——以“模擬城市規(guī)劃”為例

文  |   張愛群

關(guān)于STEAM是什么歷來說法不一,，筆者認(rèn)為可以經(jīng)由實(shí)踐來理解STEAM，把握其價(jià)值以及在實(shí)踐中的定位,。在筆者看來STEAM是課程,，也是一種學(xué)習(xí)方式和教學(xué)策略。STEAM教育的特質(zhì)是學(xué)科“跨界”,。

“模擬城市軟件”是一款以城市建造為主題的虛擬游戲,，歸屬于角色扮演游戲，具有行為的開放性和游戲的可擴(kuò)充性等特點(diǎn),。該游戲宗旨是讓學(xué)生以市長的身份創(chuàng)建一座城市,，體驗(yàn)城市初步開發(fā)以及城市化后期經(jīng)濟(jì)與生態(tài)并行發(fā)展的過程，促進(jìn)學(xué)生綜合能力的開發(fā),。

應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)類軟件模擬城市發(fā)展進(jìn)程,，可以提高學(xué)生的核心素養(yǎng)，提升學(xué)生的創(chuàng)新能力和信息技術(shù)綜合應(yīng)用能力,。為此,，筆者開發(fā)了“模擬城市規(guī)劃”拓展課程。

STEAM課程的設(shè)計(jì)應(yīng)基于學(xué)科知識整合取向,，分析學(xué)科間的知識關(guān)聯(lián),，將分散的學(xué)科知識進(jìn)行跨學(xué)科結(jié)構(gòu)化，通過跨學(xué)科的問題探究將知識有機(jī)地串聯(lián)起來,。筆者按照如下流程設(shè)計(jì)課程,。

第一步，基于生活實(shí)際并針對學(xué)科知識涉及的問題“確定主題”,。第二步,，根據(jù)確定的主題深入地“細(xì)化項(xiàng)目”。第三步,，針對項(xiàng)目要解決的問題將分散的學(xué)科知識進(jìn)行整合以“界定目標(biāo)”,。第四步，在項(xiàng)目和目標(biāo)的范圍內(nèi)“選擇知識點(diǎn)”,。第五步,，根據(jù)知識點(diǎn)與項(xiàng)目內(nèi)容“設(shè)計(jì)活動(dòng)”。第六步,，“多元評價(jià)”,，修改課程 。

（一）確定主題——形成課題群

課程以“請你當(dāng)市長”為大主題,，以城市規(guī)劃為教學(xué)內(nèi)容,。正如筆者所料，“我是市長”“我來規(guī)劃”對學(xué)生很有吸引力,。為保證課程活動(dòng)有序開展,，筆者在大主題下將課程分為基礎(chǔ)篇、提高篇和高級篇三部分（階段）,。

基礎(chǔ)篇（市長必修）：主要了解城市規(guī)劃所需掌握的基本理念,、道路交通建設(shè)原則、市政公共設(shè)施配備及服務(wù)知識等,。

提高篇（城市發(fā)展）：解決規(guī)劃中的單個(gè)問題,，比如城市收支怎么平衡，人口怎么控制,，土地價(jià)值如何提高,，水或電供應(yīng)不足如何處理，公交運(yùn)力超飽和如何處理,，等等,。這些小（分）主題指向明確,，皆關(guān)系城市可持續(xù)發(fā)展,。

高級篇（聯(lián)通世界）：城市不是獨(dú)立的，與周邊城市有著千絲萬縷的聯(lián)系,。課程教學(xué)中的城市可選我國沿海城市或國外城市,，這樣更有利于聯(lián)通世界,。

STEAM課程教學(xué)主要以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的方式開展。教師將大主題分解成一個(gè)個(gè)小主題（研究項(xiàng)目）,，讓學(xué)生完成一個(gè)個(gè)項(xiàng)目從而掌握解決問題的方法,。當(dāng)然，這些主題還要有可拓展性,、開放性和靈活性,，既要便于教學(xué)，又不影響學(xué)生個(gè)性發(fā)展,。

每個(gè)主題包含2~8個(gè)項(xiàng)目，項(xiàng)目數(shù)量過多則課程過于煩雜不利于學(xué)習(xí),，而項(xiàng)目過少則影響課程連續(xù)性和系統(tǒng)性,。教師在“請你當(dāng)市長”這個(gè)大主題下，在基礎(chǔ)篇,、提高篇和高級篇中各設(shè)計(jì)了六個(gè)小主題,。

（二）細(xì)化項(xiàng)目——跨學(xué)科探究

跨學(xué)科整合學(xué)習(xí)，是基于生活中的真實(shí)情景讓學(xué)生綜合應(yīng)用知識解決問題的學(xué)習(xí)活動(dòng),。開展跨學(xué)科的探究活動(dòng),，細(xì)化問題是基礎(chǔ)工作。

“要想富,，先修路,。”道路交通建設(shè)是城市建設(shè)中的基礎(chǔ),，它對于城市的建設(shè)發(fā)展乃至后期經(jīng)濟(jì)的提升起到至關(guān)重要的作用,。教師將交通問題放在第一篇的第二課進(jìn)行探究。

如果將城市比喻為動(dòng)物身體系統(tǒng),，那么,，水、電好比城市的血液,；工商業(yè)及建筑好比城市的肌肉,；道路交通好比城市的神經(jīng)。道路交通設(shè)施包含道路,、鐵路,、地鐵、機(jī)場,、港口等,，運(yùn)輸工具有公交車、地鐵,、列車,、飛機(jī)等,，這些都是人們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚摹＝煌〒矶乱恢笔抢_市民的難題,，學(xué)生對此有切身體會(huì),。

如何規(guī)劃設(shè)計(jì)城市交通，學(xué)生有一份沉甸甸的責(zé)任,。學(xué)生們都希望編制出便于人們?nèi)粘Ｉ畹慕煌ㄒ?guī)劃,，緩解城市交通擁堵。師生共同列出了“城市的交通”項(xiàng)目學(xué)習(xí)的研究問題（見表1）,。這些問題是跨學(xué)科的,，源于生活，有很強(qiáng)的綜合性,，問題切口小,，針對性強(qiáng)。

（三）界定目標(biāo)——基于學(xué)科明確目標(biāo)

STEAM課程教學(xué)的核心是將知識點(diǎn)整合起來,。要串聯(lián)知識點(diǎn)就必須找出其內(nèi)在聯(lián)系,，只有明確課程目標(biāo)才能更好地融合知識。STEAM教育理念下的教學(xué)更關(guān)注學(xué)生能力的提升,。教師根據(jù)各學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo),，先分析所研習(xí)項(xiàng)目的STEAM課程內(nèi)涵，進(jìn)而確定學(xué)習(xí)目標(biāo),，使目標(biāo)科學(xué),、準(zhǔn)確、全面,。教師對“城市的交通”項(xiàng)目進(jìn)行STEAM教育和核心素養(yǎng)內(nèi)涵的分析（如圖1）,。

圖 1 城市的交通 STEAM 課程內(nèi)涵

分析STEAM課程內(nèi)涵后，確定“城市的交通”教學(xué)目標(biāo)如下：通過學(xué)習(xí),，在網(wǎng)絡(luò)搜索,、動(dòng)手操作、探究實(shí)踐中,，獲得相關(guān)知識和技能,；經(jīng)歷“自我規(guī)劃—方案設(shè)計(jì)—探究實(shí)踐—城市模擬規(guī)劃—調(diào)試運(yùn)行—展示作品”的過程；總結(jié)研究關(guān)鍵問題的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn),，培養(yǎng)創(chuàng)新意識,，發(fā)展思維能力，提高綜合素養(yǎng),；通過獨(dú)立思考,、自主探究、討論交流等學(xué)習(xí)活動(dòng),，培養(yǎng)合作能力和探究精神,，通過作品賞析,，培養(yǎng)審美意趣。

（四）選擇知識點(diǎn)

教師根據(jù)課程目標(biāo)確定知識范圍,，從各學(xué)科的課程標(biāo)準(zhǔn)中選取知識點(diǎn)——注意數(shù)量不宜過多,。此外，教師要選擇易于實(shí)踐且能夠動(dòng)手操作的知識點(diǎn),，盡量避免選擇晦澀難懂的理論類知識點(diǎn),。也就是說教師要堅(jiān)持問題導(dǎo)向，以培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力為宗旨,，跳出技術(shù)教技術(shù),，讓學(xué)生通過思考和實(shí)踐，提高能力,。

教師也可以列出一些課題供學(xué)生研究,，例如，“作為市長,，你認(rèn)為是老城改造和新城開發(fā)哪個(gè)更好？”“教育對城市工業(yè)發(fā)展有什么影響,?！薄胺缸镄袨槭窃鯓赢a(chǎn)生的，哪些會(huì)導(dǎo)致犯罪率越來越高,？”“做一回小市民,，在鐵道上停放一輛汽車，分析城市應(yīng)急管理情況,?！薄胺治鲇绊懲恋貎r(jià)值的主要因素?！薄皩懸环庑沤o你所在城市的市長,，對城市的發(fā)展提出建議?！钡榷贾档脤W(xué)生思考和探究,。

（五）設(shè)計(jì)活動(dòng)

設(shè)計(jì)活動(dòng)主要是為了讓學(xué)生通過實(shí)踐掌握知識?！俺鞘械慕煌ā被顒?dòng)涉及的課題在表1中已經(jīng)列出,。教師根據(jù)各年級各班學(xué)生自主申報(bào)的拓展課程學(xué)習(xí)計(jì)劃，打破班級界限,，組建新的學(xué)習(xí)共同體,，開展主題研究活動(dòng)。

1.研究步驟

學(xué)生根據(jù)題材,，制訂探究計(jì)劃,；然后組內(nèi)協(xié)作,，嘗試操作，用模擬城市軟件設(shè)計(jì)并展示作品,。

2.任務(wù)安排

教師設(shè)計(jì)三個(gè)環(huán)節(jié)讓學(xué)生完成研究任務(wù)（見表2）：第一個(gè)環(huán)節(jié),，分工并商定研究計(jì)劃；第二個(gè)環(huán)節(jié),，嘗試操作,，調(diào)整研究方案；第三個(gè)環(huán)節(jié),，展示,、匯報(bào)成果，評估學(xué)習(xí)成效,。

3.作品展示

經(jīng)過學(xué)習(xí),，各小組匯總成果后，進(jìn)行作品展示,。學(xué)生的成果包括城市道路交通規(guī)劃草圖,、模擬軟件設(shè)計(jì)的城市道路交通圖、小論文等,。作品展示充分體現(xiàn)了項(xiàng)目學(xué)習(xí)的開放性,、學(xué)習(xí)的主動(dòng)性與創(chuàng)造性。

（六）多元評價(jià)

由于STEAM課程目標(biāo)維度多且項(xiàng)目活動(dòng)復(fù)雜,，筆者采用多元評價(jià)的方式對課程進(jìn)行評價(jià),，力求“評價(jià)目標(biāo)多元化”“評價(jià)主體多元化”“評價(jià)方法多元化”。

評價(jià)目標(biāo)多元化：筆者不僅做三維目標(biāo)評價(jià),，而且做STEAM五維評價(jià),，還補(bǔ)充評價(jià)“選取的目標(biāo)是否具有多個(gè)維度”“是否通過課程內(nèi)容的設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)定的目標(biāo)”。STEAM課程教學(xué)的直觀成果是產(chǎn)品,，教師在評價(jià)學(xué)生能力是否得到提升的同時(shí)要關(guān)注成果水平是否達(dá)到設(shè)定目標(biāo),。

評價(jià)主體多元化：評價(jià)主體除了學(xué)生之外，還包括教師以及專家等（對學(xué)生的創(chuàng)新能力,、計(jì)算思維等能力是否得到提升進(jìn)行評價(jià)）,。

評價(jià)方法多元化：筆者將形成性評價(jià)和總結(jié)性評價(jià)結(jié)合，綜合運(yùn)用多種方法評價(jià),，如觀察記錄,、訪談法以及匯報(bào)展示等方法。

教師如實(shí)評價(jià)學(xué)生,，鼓勵(lì)他們應(yīng)用多媒體展示作品,，積極參與評價(jià)，以促進(jìn)思考能力提升。此外,，表現(xiàn)性評價(jià)也是STEAM教育評價(jià)重要組成部分,。學(xué)生的操作能力、技術(shù)水平,、表達(dá)能力,、創(chuàng)新能力都是值得教師關(guān)注的。

教師對學(xué)生每節(jié)課的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行階段性評價(jià),，并對學(xué)生的文檔進(jìn)行備案,。評價(jià)指標(biāo)及賦分情況如下：城市人口，最高50分,；高科技人口數(shù)量,，10分、20分,；市長評價(jià),，-5分、1分,、3分,、5分；地鐵或快速路,，5分,；飛機(jī)場或港口，5分,；教育指數(shù)，5分,；負(fù)債與收支情況,，5分；人均壽命,，5分,。

STEAM理念下的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，打破了學(xué)科界限,。教師讓學(xué)生針對真實(shí)問題,，綜合應(yīng)用知識，經(jīng)歷思考問題,、設(shè)計(jì)方案,、模擬實(shí)現(xiàn)、找出問題,、解決問題,，最終展示與評價(jià)作品的學(xué)習(xí)過程，不斷提升綜合素養(yǎng)，培養(yǎng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力,。

拓展課程教學(xué)需要團(tuán)隊(duì)合作,，學(xué)科教師負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)具體的教學(xué)內(nèi)容，信息技術(shù)教師針對模擬城市規(guī)劃任務(wù),，開發(fā)了一套網(wǎng)上評閱系統(tǒng),，實(shí)現(xiàn)教學(xué)評價(jià)的數(shù)字化。教學(xué)團(tuán)隊(duì)充分應(yīng)用信息技術(shù)優(yōu)化“模擬城市規(guī)劃”課程流程,，使各學(xué)科得到有機(jī)融合,，讓學(xué)生體驗(yàn)跨學(xué)科穿插學(xué)習(xí)。

STEAM教學(xué)強(qiáng)調(diào)知識整合,，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生解決現(xiàn)實(shí)問題的能力，這較之傳統(tǒng)教學(xué),，更符合時(shí)代潮流,。筆者踐行STEAM理念，通過“模擬城市規(guī)劃”教學(xué),，形成如下幾點(diǎn)體會(huì),。

（一）創(chuàng)設(shè)技術(shù)環(huán)境，讓學(xué)生在“玩”中提高解決問題的能力

“玩”模擬規(guī)劃城市的“游戲”本身就是一個(gè)不斷發(fā)現(xiàn)問題然后解決問題的過程,。

初期階段：由于經(jīng)費(fèi)有限,，如何最大限度地有效利用資金，保持收支平衡是首要問題,。如何保證大面積供水且使用最少的水管,？如何保證全面供電且電力傳輸線使用量最小,？如何在保證交通流暢同時(shí)減少道路占地,？學(xué)生解決諸如此類的問題，不僅僅需要運(yùn)用數(shù)學(xué)知識去探求解決方案,，而且需要實(shí)打?qū)嵉乩蒙罱?jīng)驗(yàn),。

早期階段：如何用最短的時(shí)間，在保證居民基本需求得到滿足的基礎(chǔ)上,，最大化增加人口并積累資金,，是這個(gè)階段要解決的核心問題。學(xué)生要緊盯這個(gè)問題探索答案,。

中期階段：這一階段,，提升城市人口素質(zhì)是關(guān)鍵任務(wù)。城市發(fā)展轉(zhuǎn)型伴隨著居民的各種需求極大提升,。如何滿足居民需求是此階段要解決的核心問題,。例如交通舒適度、商業(yè)發(fā)展需求等，都需要市長應(yīng)用各種知識考量然后制訂合理的應(yīng)對方案,。

后期階段：這一階段,，需要解決的城市問題變得極其多元化，學(xué)生需要根據(jù)地理,、氣候等自然因素做出城市建設(shè)和發(fā)展的新決策,。

（二)創(chuàng)設(shè)問題情境，提高學(xué)生創(chuàng)新能力

創(chuàng)新能力與解決問題能力的培養(yǎng)二者相輔相成,。模擬城市規(guī)劃與建設(shè)是一個(gè)動(dòng)態(tài)實(shí)踐的過程,。學(xué)生需要解決的是模擬城市建設(shè)與發(fā)展中的問題，也是現(xiàn)實(shí)生活中存在的問題,。學(xué)生如果探究出解決方案,，并且行之有效，必須創(chuàng)新,。工業(yè)城市,、商業(yè)城市、旅游城市,、海港城市,，需求有所不同，通過模擬訓(xùn)練,，使學(xué)生在連續(xù)解決新問題的過程中具備創(chuàng)新能力,。

（三）多學(xué)科知識串聯(lián)，激發(fā)學(xué)生潛能

教師在教學(xué)中始終堅(jiān)持需求導(dǎo)向,，讓學(xué)生了解社會(huì)需求,，才有利于他們整合知識，發(fā)揮潛能,，創(chuàng)造出新的用于滿足人們需求的成果,。學(xué)生在模擬城市規(guī)劃與建設(shè)的過程中，不斷遇到新的問題,、面臨新的困境,，為解決問題不得不深入分析需求,，聯(lián)系生活經(jīng)驗(yàn),，尋求思路上的突破。經(jīng)過綜合訓(xùn)練和潛能激發(fā),，今天的模擬市長有可能成為未來的技術(shù)專家或高級管理者,。

（四）打造學(xué)生研討共同體，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力

實(shí)踐教學(xué)的重要目的之一就是培養(yǎng)學(xué)生自力更生的能力,。學(xué)生在學(xué)習(xí)中不僅要?jiǎng)邮?、?dòng)腦、用知識、用技術(shù),，而且要參與個(gè)體和集體競賽,，因此，學(xué)生必須學(xué)會(huì)合作,，在共學(xué)中學(xué)會(huì)自學(xué),，在競爭中學(xué)會(huì)協(xié)作。

（五）把握STEAM理念核心,，豐富活動(dòng)內(nèi)涵

目前很多教師緊跟STEAM教育潮流,，推出3D打印課程、機(jī)器人課程,，應(yīng)用了“高大上”的開源硬件,。這樣的課程很受學(xué)生歡迎，但也有不足,。有的過于重視新技術(shù)的炫酷而欠缺學(xué)科知識（比如中小學(xué)生在搭積木式完成作品之后,，根本不了解作品背后的知識，甚至一些學(xué)生只是遙控操作一下機(jī)器而已）,，將課堂變成某些培訓(xùn)機(jī)構(gòu)公司的“秀場”,，這就背離了STEAM教育理念。目前,，教育領(lǐng)域缺少易操作,、易推廣、不使用高端炫酷的產(chǎn)品就能解決問題的“接地氣”的案例,。

“模擬城市設(shè)計(jì)”拓展課程教學(xué)無須太多硬件投入,，只需在電腦上安裝一款軟件即可，具備正常開展信息技術(shù)課程教學(xué)條件的學(xué)校都能開展,，無論城市還是農(nóng)村,，邊遠(yuǎn)山區(qū)也無妨。教師合理應(yīng)用相關(guān)軟件輔助教學(xué),，基本實(shí)現(xiàn)了教學(xué)的低投入,、高產(chǎn)出。這類拓展課程的設(shè)計(jì)應(yīng)用還有待進(jìn)一步探究,。