基于STEAM理念的项目式学习设计与实施

摘要：本文以“VR全景校园制作”为例，从项目式学习案例的设计策略、具体设计与实施步骤、面临的挑战及解决方案，以及项目评价与反思等多个维度，全面剖析了如何运用STEAM项目式学习促进信息技术教学的实践过程与成效，以期为相关领域的教育者提供有益的参考与启示。

关键词：STEAM理念；项目式学习；跨学科学习；VR全景

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2025）07-0062-04

《义务教育课程方案（2022年版）》提出设立跨学科主题活动，倡导开展项目式学习。为了有效培育学生的科学素养与创新精神，信息科技课程需要转变传统的教学模式。这一转变强调了在教学中融入真实情境的重要性，即通过设计基于真实项目的主题，激励学生亲身参与、动手实践，充分发挥信息科技课程的育人价值。下面，笔者以“VR全景校园制作”项目为例，具体阐述如何基于STEAM理念实施项目式学习。

基于STEAM理念的项目背景分析

1.STEAM教育理念与项目契合度

STEAM教育理念强调跨学科整合，旨在培养学生的创新思维、实践能力和问题解决能力。“VR全景校园制作”项目通过融合科学、技术、工程、艺术和数学等多学科知识，利用虚拟现实技术为学生创造沉浸式、互动式学习环境，与STEAM教育理念高度契合，有助于推动教育创新与改革。

2.VR全景技术的优势与应用

VR全景技术作为计算机图形学与传感器技术的结合体，能创建360度全方位、无死角的虚拟现实环境，其高度的沉浸感和交互性为“VR全景校园制作”项目提供了坚实的技术支撑。

3.项目引入初中教育的意义

“VR全景校园制作”项目活动引导学生利用VR技术打造沉浸式校园虚拟环境，为师生、家长及校外访客提供自由探索校园风光、深入了解教学设施、感受校园文化的全新平台。通过本次项目活动可以激发学生对新技术的兴趣，提升他们的技术应用能力、创新思维及团队协作能力。

项目设计

1.STEAM理念下项目式学习目标设计

①科学（Science）目标：能够理解手机摄像头的基本光学原理，包括焦距、光圈、曝光等概念，以及这些因素如何影响全景照片的质量；了解校园内不同地点的空间关系，通过全景拍摄实践，加深对地理空间布局的理解；理解VR全景图的基本概念与原理，体验VR全景的优势。

②技术（Technology）目标：熟练掌握使用手机拍摄高质量照片的技巧，包括稳定拍摄、光线控制、构图策略等；学会使用图像处理软件对全景照片进行拼接、校正、色彩调整等后期处理，提升图像质量；了解VR技术的基本原理，掌握将全景照片导入VR平台并创建虚拟校园场景的技术流程。

③工程（Engineering）目标：学习如何规划VR全景校园制作项目，包括拍摄计划、时间管理、资源分配等，培养项目管理能力；在项目实施过程中，当遇到技术或创意难题时，能够运用所学知识分析问题，提出解决方案并付诸实践。

④艺术（Art）目标：提升对色彩、构图、光影等视觉元素的敏感度，使全景照片更具艺术性和吸引力；发挥创意，通过全景摄影展现校园的独特魅力和文化内涵，培养艺术表现力和创新思维。

⑤数学（Mathematics）目标：在创建全景图像拼接过程中应用几何学原理解决图像匹配问题；简单理解用于图像拼接和三维重建背后的算法逻辑。

⑥跨学科综合能力目标：在面对拍摄、拼接、发布等各环节中可能出现的问题时，能运用跨学科知识寻求解决方案，并在实践中不断尝试和创新，提升问题解决能力和创新思维；在团队合作完成项目的过程中，提升人际交往能力，学习有效沟通的技巧；考察校园的历史沿革及其在社会文化中的地位，丰富作品的文化内涵，并讨论在公开虚拟环境中展示真实场所可能涉及的隐私权等问题。

2.项目任务分解流程图（如图1）

3.项目资源准备

硬件资源：每组学生配备1～2部手机（自备）、计算机及必要的拍摄辅助设备。

软件资源：全景图片拼接软件（如PTGui、Adobe Lightroom等）、VR全景播放器。

教材与资料：VR全景技术在线教程、校园地图及拍摄指南，包括热点链接素材、热点编辑教程等。

4.课程及课时安排

本项目将安排13～15个课时，每个课时的具体要求如下页表所示。

项目实施

1.引入项目

学生活动：欣赏南京一中VR校园，感受VR全景带来的沉浸式、身临其境的虚拟校园漫游。

驱动性问题：如何制作独属于学校的VR全景校园呢？

教师请学生说一说自己对VR全景校园制作的认识，大部分学生一头雾水，只有个别学生可以说出通过拍摄很多图片拼接起来。

2.探索一：认识VR全景

驱动性问题1：什么是VR全景？

学生活动1：观看视频《什么是VR全景》，认识VR全景的特点与应用。

驱动性问题2：全景图是怎样的？它与VR全景图有什么联系？

学生活动2：通过对比观察，发现常规全景图与VR全景图的区别。

教师活动：讲授VR全景概念与原理、手机拍摄的常规全景图与真正的全景图的区别、VR全景图的常见形态及形成方法、VR全景制作流程。

3.探索二：拍摄设备与方法

驱动性问题1：你认识哪些全景图拍摄设备呢？

学生活动1：认识拍摄设备。

教师活动1：通过表格的形式呈现常用拍摄设备，如全景相机、数码相机+鱼眼镜头、无人机、手机、三脚架、全景云台等，及其优缺点。（明确拍摄设备为手机、三脚架、全景云台、手机夹、手机遥控器。手机自备，每组自备1～2部手机；其他辅助设备学校提供）

驱动性问题2：这些拍摄设备是如何安装的？在安装过程中需要注意什么？

学生活动2：观看视频《设备安装及注意事项》，开展认识视差现象的实验，小组合作完成拍摄设备的安装。

教师活动2：引导学生通过做实验的方式直观理解视差概念及其意义，以及为了消除或减少视差，在安装及拍摄时需要注意的问题（摄像头与旋转云台尽量在同一条垂线上；拍摄中摄像头的位置为中心点尽量保持不变）。

知识链接——视差现象实验：保持头部不动，闭上左眼，伸出右手食指和左手食指，同时对准前方的一条直线，使三点保持在一条直线上。我们闭上右眼，睁开左眼，这时手指之间发生了位移。大脑会自动消除视差，有视差看东西才有立体感，有运动视觉。

驱动性问题3：一个场景需要拍摄多少张照片？如何保证所拍照片的质量？

学生活动3：观看视频《拍摄方法》，总结拍摄注意事项。

教师活动3：师生共同总结拍摄方法及注意事项。

知识链接——拍摄方法：保证相邻图片上下左右25%的重叠，三脚架保持水平稳固，不能位移；手机保持水平状态；手机摄像头与球形云台尽量在同一垂直线上，且中心点位置不变；长按屏幕锁定相机曝光（曝光一致性）；从0刻度开始拍摄，旋转球形云台每隔一定角度拍摄一张（按照平拍、俯拍、仰拍、天空、地面的顺序，捕捉场景所有画面）；尽量不要拍摄人、人影，减少三脚架出镜比例。

查看手机的焦距，根据焦距测算拍摄的张数。可以参考下页图2所示的拍摄张数速查表确定拍摄张数及旋转角度，具体要根据真实拍摄情况做调整。

4.实践一：校园实地拍摄

驱动性问题1：作为校园小主人，你觉得学校的哪些地方有展示价值？

学生活动1：场景选择。依据功能性美观程度、历史意义、功能性等标准，通过实地走访、集体讨论初步列出可选场景；各组依据均衡室内室外场景、先选先得的原则，确定各组的拍摄场景。

学生活动2：分组实地拍摄。首先，各组依据既定方案，安装拍摄设备，通过蓝牙连接拍摄遥控器。接着，各组按计划有序前往指定场景，积极捕捉多角度素材。在完成第一个场景的拍摄后，立即返回并进入拼接环节，完成后再进行后续场景的拍摄。

5.实践二：全景图拼接与美化

学生活动：PTGui软件学习与实践。

教师活动：PTGui软件的基础讲授与过程指导。

知识链接——PTGui软件拼接图片的步骤：①加载影像；②对齐影像；③创建全景。图片拼接技巧分享：①错位修正（通过添加控制点来精准调整图片对齐）；②垂直调节（添加垂直控制点，让画面看起来更舒适）；③蒙版功能（利用绿色保留红、色消除的功能）。

在经历全景制作全流程后，小组成员根据自己所擅长的技能和兴趣，在组内进行二次分工，以确保项目的顺利进行和高效完成。通过这种团队协作与分工的方式，不仅提高了工作效率，还促进了学生之间的交流与合作。

6.实践三：VR全景平台发布作品

驱动性问题：你觉得VR全景发布平台需要具备哪些功能？

学生活动：采用自主探究的学习方式，利用建e网，深入实践360度全景的合成及发布展示过程。

教师活动：选择建e网作为本项目的发布平台（该平台允许用户免费上传并编辑10个场景，且其费用相对较低，可以满足发布100个场景的需求）。

知识链接——全景平台发布关键词有全景合成、全景编辑（初始视角、作品信息、热点编辑、场景编辑）、背景音乐、宣传设置、分享设置等。

7.实践四：项目成果展示

学生将精心打造的学校VR全景作品上传至校园网的“校园之窗”平台。随后，各小组成员协作完成汇报PPT的制作及文案撰写。

在项目活动的尾声举行成果展示会。各小组组长依次上台详尽介绍小组的分工合作情况，并分享项目推进过程中遇到的挑战及应对策略。

项目评价

在教学过程中，教师进行及时的过程性评价与反馈，以帮助学生不断调整学习策略，提升学习效率，同时，利用问卷星设计自我评价量表。该量表从技能学习与掌握、团队合作与沟通、学习态度与参与度、项目成果与反思以及整体评价五个维度出发，采用封闭题与开放题相结合的方式，引导学生对自己的学习及项目进行全面、深入的评价，从而为后续的学习与改进提供有力的依据。

项目展望与反思

“VR全景校园制作”项目的实施，不仅让学生亲身体验了科技创作，还深度融合多学科知识，全面提升了学生的核心素养。为了更好地实施项目，教师应不断深化对STEAM及项目式学习理论的学习，以便能够更加科学地指导教学设计与实施。同时，教师应继续探索科技融合的新方式，以丰富学生的学习体验。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.义务教育信息科技课程标准（2022年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2022.

[2]陈子宜.指向深度学习的STEAM项目式教学设计与实施[J].中小学信息技术教育，2023（01）：77.

[3]张丰，管光海，何珊云，等.重新定义学习：项目化学习15例[M].北京：教育科学出版社，2020.