STEM教育在信息技術(shù)學(xué)科中的融合

陳曉祥

【摘 要】STEM教育是科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的教育，它不是四門學(xué)科的簡(jiǎn)單疊加，它強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科知識(shí)的融合，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。在信息技術(shù)學(xué)科中融合STEM教育，有利于豐富信息技術(shù)學(xué)科的課程資源，提高課程內(nèi)容的實(shí)踐水平，能有效地落實(shí)學(xué)科教學(xué)目標(biāo)，更好地培養(yǎng)學(xué)生的信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】STEM教育;信息技術(shù);學(xué)科融合

STEM教育是一種綜合性的課程，主要是培養(yǎng)學(xué)生的真實(shí)問題解決能力、創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神。信息技術(shù)學(xué)科是一門培養(yǎng)學(xué)生信息素養(yǎng)，幫助學(xué)生掌握信息技術(shù)基礎(chǔ)的知識(shí)與技能，增強(qiáng)信息意識(shí)、發(fā)展計(jì)算思維、提高數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力，樹立正確的信息社會(huì)價(jià)值觀和責(zé)任感的課程。在信息技術(shù)學(xué)科中融合STEM教育，有利于豐富信息技術(shù)學(xué)科的課程資源，提高課程內(nèi)容的實(shí)踐水平，能有效地落實(shí)學(xué)科教學(xué)目標(biāo)，符合我國(guó)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)需求，可以為信息技術(shù)學(xué)科的改革和發(fā)展提供新的思路和方向。

一、理解STEM教育

STEM教育是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Math）的教育。STEM教育最早源于美國(guó)，1986年，美國(guó)國(guó)家科學(xué)委員會(huì)提出重振美國(guó)的理工科教育，發(fā)布了《本科的科學(xué)、數(shù)學(xué)和工程教育》報(bào)告，首次提出SEM教育的綱領(lǐng)性建議。1996年，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)在《塑造未來(lái)——對(duì)美國(guó)大學(xué)理工教育的新期望》報(bào)告中提出SMET概念。2001年，STEM逐步取代SMET，成為四門學(xué)科的統(tǒng)稱。2007 年8月，美國(guó)國(guó)會(huì)通過(guò)《國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力法》，STEM教育成為美國(guó)國(guó)家戰(zhàn)略。2015年，美國(guó)頒布《STEM教育法》，形成STEM教育體系。

隨著STEM教育在美國(guó)的發(fā)展，這一概念也被國(guó)內(nèi)的大眾所熟知。在國(guó)內(nèi)，STEM的概念被不斷豐富和發(fā)展，人們?cè)赟TEM中間加進(jìn)了藝術(shù)“Art”，使之成為STEAM，后來(lái)又加進(jìn)了寫作“Writing”，使之成為STREAM。STEM已經(jīng)成為跨學(xué)科融合的代名詞，它不是四門學(xué)科知識(shí)的簡(jiǎn)單疊加，而是強(qiáng)調(diào)將不同學(xué)科的知識(shí)進(jìn)行融合，形成一個(gè)有機(jī)統(tǒng)一體，以便更好地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新精神和STEM綜合素養(yǎng)。

二、在信息技術(shù)學(xué)科中融合STEM教育的意義

在長(zhǎng)期的中小學(xué)教學(xué)中，“雙基”一直處于統(tǒng)治地位，受這種情況的影響，在信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)中，許多教師一味追求技術(shù)操作層面的內(nèi)容，例如，在教學(xué)畫圖模塊《畫方形和圓形》時(shí)，教師向?qū)W生演示使用矩形和橢圓工具畫出教材中的圖形，然后讓學(xué)生自主完成本節(jié)課的內(nèi)容。在這樣的課堂中，教師關(guān)注的僅僅是作品的完成度，教學(xué)的結(jié)果往往只是學(xué)生完成了某一個(gè)作品，掌握了一點(diǎn)知識(shí)與操作技能，缺少思維層次的提升，并不能形成解決實(shí)際問題的能力，創(chuàng)新能力的培養(yǎng)更是缺失。

在信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)中融合STEM教育，有利于學(xué)生將所學(xué)的知識(shí)和技能，遷移到解決實(shí)際生活中的問題，并能引發(fā)思考，以便將來(lái)能應(yīng)對(duì)更加復(fù)雜的情況。同時(shí)，信息技術(shù)學(xué)科和STEM教育都具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，在教學(xué)中可以采用STEM教育中常用的項(xiàng)目學(xué)習(xí)法（PBL）。如在畫圖、編程、機(jī)器人等模塊教學(xué)中，可以把每一節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容項(xiàng)目化，將跨學(xué)科的內(nèi)容、高級(jí)思維能力發(fā)展和真實(shí)的項(xiàng)目需求聯(lián)系起來(lái)，學(xué)生在完成作品的過(guò)程中，獲得跨學(xué)科的知識(shí)和技能，創(chuàng)造性運(yùn)用知識(shí)解決社會(huì)性問題的能力。再者，信息技術(shù)學(xué)科本身的技術(shù)性與STEM教育的技術(shù)性要求不謀而合。STEM教育強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)，學(xué)生需要學(xué)會(huì)使用技術(shù)來(lái)激發(fā)和簡(jiǎn)化創(chuàng)新的過(guò)程，表現(xiàn)多樣化的成果，分享創(chuàng)意。在信息技術(shù)學(xué)科中，不僅僅要學(xué)生學(xué)會(huì)軟件的基本操作，而且需要理解背后的技術(shù)思想，達(dá)到觸類旁通的目的。如在三維建模單元的學(xué)習(xí)中，需要學(xué)生理解空間的概念，點(diǎn)、線、面、體的關(guān)系，這些核心內(nèi)容在不同的三維建模軟件中都是相通的，理解了這些就會(huì)掌握這一類工具的使用方法，為學(xué)生未來(lái)解決實(shí)際需求服務(wù)。因此，在信息技術(shù)學(xué)科中融合STEM教育，可以讓信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)在課堂中落地生根。

三、信息技術(shù)學(xué)科中融合STEM教育的路徑

STEM教育追求的是一種跨學(xué)科整合的課程模式。在現(xiàn)階段的學(xué)校教育中，額外增加新的學(xué)科，牽扯的方面比較多，推進(jìn)難度比較大。因此，在學(xué)科教育中開展STEM教育的融合就成了廣大教師的首選。在信息技術(shù)學(xué)科中融合STEM教育，可以從課程目標(biāo)維度、課程內(nèi)容組織、課程評(píng)價(jià)方式等方面進(jìn)行。

（一）引入STEM素養(yǎng)，優(yōu)化課程目標(biāo)維度

目前，在信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)目標(biāo)中，知識(shí)與技能是比較重要的一個(gè)方面，重在考量學(xué)生對(duì)雙基的理解;在STEM教育的素養(yǎng)目標(biāo)中，知識(shí)融通與應(yīng)用是其中比較重要的方面，重在培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的融會(huì)貫通，解決實(shí)際問題的能力。我們可以將信息技術(shù)課程三維目標(biāo)融合進(jìn)STEM素養(yǎng)目標(biāo)，讓目標(biāo)更具體，更有操作性。

例如，三維建模《設(shè)計(jì)花瓶》一課的教學(xué)目標(biāo)可以這樣設(shè)定：（1）知道花瓶的結(jié)構(gòu)組成、外形特征;（2）學(xué)會(huì)“構(gòu)造”-“旋轉(zhuǎn)”工具的使用方法;（3）在設(shè)計(jì)花瓶模型的過(guò)程中，體驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)施（問題解決）的一般過(guò)程;（4）體會(huì)對(duì)花瓶組成部分的寬度、長(zhǎng)度與形狀的改進(jìn)，就能創(chuàng)作出與眾不同的花瓶作品，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

（二）采用項(xiàng)目化學(xué)習(xí)模式，重構(gòu)課程組織形式

在常規(guī)的信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)活動(dòng)中，教師們已經(jīng)形成了一套相對(duì)固定的教學(xué)模式，“講授—操作—再講授”深得人心。如在教學(xué)Scratch編程《花朵繽紛》時(shí)，學(xué)生在老師分步講授結(jié)束之后開始操作，拼命完成最終作品是學(xué)生追求的目標(biāo)。采用項(xiàng)目化學(xué)習(xí)重構(gòu)本節(jié)課后，學(xué)生在項(xiàng)目情境中，對(duì)需要解決的“如何讓花朵開滿整個(gè)花園”的問題進(jìn)行研究，最終確定四個(gè)循序漸進(jìn)的子問題：（1）用一瓣花瓣畫一朵花;（2）花開一處;（3）花開滿園;（4）花朵繽紛。并在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中進(jìn)行充分的表達(dá)、交流、討論與合作，完成物化作品成果，整個(gè)過(guò)程中，學(xué)生將知識(shí)融會(huì)貫通，形成了問題解決能力，提高了實(shí)踐能力。

（三）開展多種課程評(píng)價(jià)方式，豐富評(píng)價(jià)的手段

受傳統(tǒng)學(xué)科評(píng)價(jià)方式的影響，信息技術(shù)學(xué)科一般采用量化考核的方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過(guò)試卷評(píng)價(jià)來(lái)檢查學(xué)生對(duì)知識(shí)的認(rèn)識(shí)、理解以及掌握程度。通過(guò)上機(jī)操作來(lái)檢查學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)創(chuàng)作作品的信息能力水平。STEM教育則采用過(guò)程性評(píng)價(jià)和結(jié)果性評(píng)價(jià)相結(jié)合，表現(xiàn)性評(píng)價(jià)、檔案袋評(píng)價(jià)等為主的多樣化評(píng)價(jià)方式。在信息技術(shù)課程中，我們可以引入過(guò)程性評(píng)價(jià)，突出形成性評(píng)價(jià)，使得評(píng)價(jià)貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程，我們要結(jié)合教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計(jì)合適的評(píng)價(jià)量規(guī)，通過(guò)學(xué)生參與每一節(jié)課的課堂表現(xiàn)以及他們平時(shí)作品的完成情況，對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

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