新教育背景下的STEM教育與信息技術(shù)融合探索

崔成

摘 要：將STEM教育與相關(guān)課程融合是當(dāng)前教育界正在創(chuàng)新探索的一種新型教學(xué)模式，其主要以項(xiàng)目為載體，引領(lǐng)學(xué)生通過分組合作，綜合利用知識(shí)與技能，對(duì)問題進(jìn)行分析探究、實(shí)踐探索，并最終成功解決實(shí)際問題。這一融合模式也成為不斷提高小學(xué)信息技術(shù)課程質(zhì)量的探索課題，借以進(jìn)一步豐富該課程的教學(xué)設(shè)計(jì)，將相關(guān)學(xué)科知識(shí)進(jìn)行了整合、融合與統(tǒng)籌，引導(dǎo)學(xué)生為了解決問題而不斷深入學(xué)習(xí)信息技術(shù)知識(shí)，提高學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)與技能的能力。

關(guān)鍵詞：STEM教育;信息技術(shù);融合;探索

中圖分類號(hào)：G623.58 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 收稿日期：2020-04-06 文章編號(hào)：1674-120X（2020）25-0099-02

把科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等內(nèi)容有機(jī)融合到具體學(xué)科課程的教學(xué)實(shí)踐中，引領(lǐng)學(xué)生綜合運(yùn)用技能，切實(shí)發(fā)揮每一個(gè)學(xué)科教育的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步促進(jìn)教育質(zhì)量的全面提高，這一新理念的創(chuàng)新探索就是為了使現(xiàn)在所培養(yǎng)出的人才滿足未來人才的需求。因此，在小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中，應(yīng)將STEM教育引入其中，通過從多個(gè)角度、多個(gè)方向去審視并探索信息技術(shù)教育與科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等學(xué)科教學(xué)的關(guān)聯(lián)性，真正為信息技術(shù)教學(xué)的改革創(chuàng)新探索出一條正確的新路，使得信息技術(shù)的教育實(shí)效能夠落實(shí)落地。

一、當(dāng)前STEM教育與信息技術(shù)融合存在的問題分析

當(dāng)前，在STEM教育與信息技術(shù)學(xué)科進(jìn)行整合的實(shí)踐活動(dòng)中，有的融合課程雖然主題比較明確，但STEM項(xiàng)目缺乏清晰的融合痕跡，仍以小學(xué)信息技術(shù)課為主導(dǎo)，STEM項(xiàng)目原本要達(dá)到的教育目的受限。實(shí)際上，STEM教育理念的關(guān)鍵就是一定要體現(xiàn)其綜合性、滲透性和融合性。STEM教育與信息技術(shù)學(xué)科進(jìn)行有效融合，勢(shì)必要對(duì)原來的課程結(jié)構(gòu)以及組織類型加以改良，從而推動(dòng)信息技術(shù)學(xué)科的深層發(fā)展，也讓學(xué)生通過傳統(tǒng)方法學(xué)習(xí)信息技術(shù)知識(shí)，提高技能的認(rèn)知，并有所拓展和創(chuàng)新。STEM教育與學(xué)科的融合，呈現(xiàn)出各學(xué)科相融共促的局面，徹底打破了學(xué)科的領(lǐng)域邊界和傳統(tǒng)的“各自獨(dú)立”。學(xué)生接受知識(shí)并運(yùn)用知識(shí)，不是單一的輸入與輸出，而是多面輸入，再多方輸出，考驗(yàn)和鍛煉的是學(xué)生綜合運(yùn)用各學(xué)科知識(shí)的能力，借助項(xiàng)目活動(dòng)，不斷深化運(yùn)用知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的科技理工素養(yǎng)。這一教育理念的介入，就是為了能夠使教育主體——學(xué)生朝著復(fù)合型創(chuàng)新型人才方向培養(yǎng)，以期與未來接軌。由于STEM教育理念的內(nèi)涵和外延都非常的豐富，聚合了各種學(xué)科的知識(shí)與技能，因此具有非常強(qiáng)的綜合性、包容性，是跨學(xué)科知識(shí)聚合、技能并用的綜合素養(yǎng)教育。當(dāng)下，小學(xué)信息技術(shù)課程融合STEM教育理念，要將傳統(tǒng)分散的學(xué)科、技術(shù)、工程以及數(shù)學(xué)這幾門課程集合成一個(gè)整體，通過引領(lǐng)學(xué)生將所學(xué)的零碎知識(shí)以及機(jī)械工程知識(shí)等借助一個(gè)具體項(xiàng)目來完成融合并運(yùn)用?？此齐s亂無章的學(xué)習(xí)情境，體現(xiàn)的是學(xué)生調(diào)動(dòng)知識(shí)、開動(dòng)思維、挖掘潛能、探究世界的綜合應(yīng)用能力，在課堂實(shí)踐中，學(xué)生還能提高問題解決能力、實(shí)踐能力、設(shè)計(jì)能力以及合作能力。

STEM項(xiàng)目與小學(xué)信息技術(shù)的融合在現(xiàn)實(shí)中也并不順暢。當(dāng)前信息技術(shù)課程與STEM教育融合中還存在著一些差異，STEM教育提倡的是跨學(xué)科的整合課程，信息技術(shù)屬于分科的課程，其所體現(xiàn)的是學(xué)科本位。STEM教育中的提到了“工程”“技術(shù)”等詞，教師要重視對(duì)小學(xué)生的工程意識(shí)、工程思維與能力的培養(yǎng)，這也是新課標(biāo)提倡的要做好技術(shù)與工程領(lǐng)域的教學(xué)，但是在實(shí)際教學(xué)中，這部分教學(xué)內(nèi)容并沒有引起足夠重視。因此，STEM教育與小學(xué)信息技術(shù)融合需要深入思考與探究。

二、STEM教育與小學(xué)信息技術(shù)融合的具體實(shí)踐

（一）基于技能目標(biāo)呈現(xiàn)明晰的任務(wù)應(yīng)用線路

新課標(biāo)一再?gòu)?qiáng)調(diào)，各個(gè)學(xué)科的教學(xué)目標(biāo)必須包括基本的知識(shí)與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀這三個(gè)維度。而最重要的目標(biāo)之一就是達(dá)成基礎(chǔ)的知識(shí)與技能。那么，STEM教育與小學(xué)信息技術(shù)的融合，首先需要對(duì)教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行精準(zhǔn)定位。也就是說，技能目標(biāo)雖然是主要的目標(biāo)，但是它隱身于任務(wù)應(yīng)用目標(biāo)后面，而任務(wù)目標(biāo)能夠推動(dòng)教學(xué)的進(jìn)程，最終實(shí)現(xiàn)技能目標(biāo)，在這種融合過程中，教學(xué)效能得以實(shí)現(xiàn)。

以《飛鳥闖關(guān)》游戲編程為例，傳統(tǒng)教學(xué)過程設(shè)計(jì)是Scratch編程軟件編寫、數(shù)學(xué)坐標(biāo)、克隆方式等。從當(dāng)前的教學(xué)設(shè)計(jì)來看，大多數(shù)教學(xué)都是以計(jì)算機(jī)操作技能介紹、Scratch編程軟件以及程序如何編寫為主。一般常見的設(shè)計(jì)流程是：采用Scratch編程軟件編寫的游戲?qū)嵗刖幊獭v述這一軟件的特點(diǎn)以及運(yùn)用方法;介紹與游戲相應(yīng)的程序模塊—教師演示基本模塊搭建過程—學(xué)生模仿教師程序編程;之后按照具體項(xiàng)目要求開展活動(dòng)—教師進(jìn)行輔導(dǎo)評(píng)議。顯然，這一過程明顯關(guān)注的是學(xué)生技能的達(dá)成，了解Scratch編程軟件是知識(shí)目標(biāo)，而學(xué)生模仿編程是技能目標(biāo)?？梢?，對(duì)基礎(chǔ)目標(biāo)，學(xué)生能夠達(dá)成，但對(duì)教師主導(dǎo)的技能，學(xué)生則缺乏自己的創(chuàng)新，根據(jù)學(xué)習(xí)的Scratch軟件知識(shí)進(jìn)行模仿編程，但是學(xué)生缺乏足夠的應(yīng)用練習(xí)，因而知識(shí)的遷移應(yīng)用目標(biāo)難以達(dá)成。

從這一傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)計(jì)中可以看出，技術(shù)目標(biāo)達(dá)成是主線，注重對(duì)編程軟件的認(rèn)知，教師將程序模塊作為教學(xué)的重點(diǎn)，從而引導(dǎo)學(xué)生去關(guān)注程序搭建的編程，最終讓學(xué)生通過教師的引領(lǐng)，學(xué)會(huì)編程軟件的基本原理以及如何搭建模塊。這樣的教學(xué)過程是以技能為主，學(xué)生缺乏足夠的應(yīng)用練習(xí)，從而導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)過程較為單一，因?yàn)槿狈?shí)踐應(yīng)用而對(duì)概念的理解相對(duì)片面，在具體實(shí)踐之中可能會(huì)無法實(shí)現(xiàn)正確的知識(shí)遷移。

經(jīng)過反思與改進(jìn)，現(xiàn)行的教學(xué)設(shè)計(jì)為導(dǎo)入環(huán)節(jié)提出問題—思考問題—提出解決思路;解決方式—多種相關(guān)路徑—活動(dòng)反思總結(jié)。

導(dǎo)入環(huán)節(jié)是這樣的：“天空中飛翔著一只可愛的小鳥，‘呀！不好。前面出現(xiàn)了一個(gè)障礙物，一定要飛過去，不然就會(huì)掉下來摔死。如果穿過去，我就能加分。小鳥一邊提醒自己一邊奮力地扇動(dòng)翅膀。這只小鳥究竟越過障礙物了沒有？是否安全到達(dá)了目的地呢？”

提出問題：

（1）如何實(shí)現(xiàn)小鳥自動(dòng)下落？

（2）如何讓小鳥的頭始終朝右，并自動(dòng)上下運(yùn)動(dòng)？

（3）如何新建柱形障礙物？

解決思路：

（1）小鳥大小改變—確定小鳥初始出現(xiàn)的位置—小鳥上下運(yùn)動(dòng)。

（2）保持方向，移動(dòng)小鳥。

（3）障礙物的大小、運(yùn)動(dòng)、最初位置、移動(dòng)、隱藏。

路徑方式：

（1）小鳥偏左位置上下運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方式用空格鍵操作。

（2）修改角色信息或者用修改角色坐標(biāo)的方式，移動(dòng)角色。

（3）障礙物轉(zhuǎn)動(dòng)90度，初始位置舞臺(tái)最右邊—持續(xù)往左移動(dòng)，到達(dá)邊緣隱藏，再次移動(dòng)—重新移動(dòng)—克隆方式新建障礙物。

通過這樣的設(shè)計(jì)可以看出，任務(wù)成了教學(xué)的核心。學(xué)生通過應(yīng)用實(shí)例的參與，體驗(yàn)到了如何運(yùn)用軟件進(jìn)行編程以及控制，通過一些設(shè)定，對(duì)游戲中的虛擬圖像產(chǎn)生了何種影響？各種游戲任務(wù)來源于生活，同時(shí)也符合學(xué)生的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)及認(rèn)知需求。這樣項(xiàng)目化的實(shí)際應(yīng)用，能讓學(xué)生以主體身份融入設(shè)計(jì)以及目標(biāo)任務(wù)的完成中，其認(rèn)識(shí)深度和實(shí)踐能力在不斷增強(qiáng)。而學(xué)生的個(gè)性化的創(chuàng)作，也使得設(shè)計(jì)過程既有行為實(shí)施也有思維創(chuàng)新。

（二）從教師主導(dǎo)到學(xué)生自主學(xué)習(xí)的過程轉(zhuǎn)變

小學(xué)信息技術(shù)課的課堂教學(xué)在一定程度上已經(jīng)形成了較為固定的教學(xué)結(jié)構(gòu)，即教師主導(dǎo)，要求學(xué)生按照一定的方式學(xué)習(xí)，而學(xué)生無法進(jìn)行個(gè)性選擇。這與小學(xué)信息技術(shù)課堂的硬件條件有關(guān)，因?yàn)槭枪矙C(jī)房，學(xué)生對(duì)自己的作品有時(shí)候是沒法存儲(chǔ)的，因此及時(shí)存儲(chǔ)作品的習(xí)慣尚未形成。而有的學(xué)生在操作中會(huì)出現(xiàn)失誤，前一次所進(jìn)行的項(xiàng)目任務(wù)因?yàn)榇鎯?chǔ)不當(dāng)而丟失，導(dǎo)致整個(gè)任務(wù)完成受到阻礙。當(dāng)下所實(shí)踐探索的STEM教育與信息技術(shù)的融合，則能增強(qiáng)學(xué)生的自主選擇性和組織性，讓學(xué)生最大限度地完成自行收集素材、整理素材、加工處理、制作完成等流程。教師需要根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況做相應(yīng)修改，依據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，對(duì)綜合性較強(qiáng)的教學(xué)主題活動(dòng)加以確定，確保教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。接到項(xiàng)目任務(wù)的學(xué)生，主動(dòng)按照項(xiàng)目任務(wù)完成個(gè)性化作品，在項(xiàng)目參與中不斷提高技能認(rèn)知，并能夠完整表達(dá)自身需要，讓作品呈現(xiàn)出豐富性與創(chuàng)新性。

（三）從單課型逐步向主題的系統(tǒng)性完整性轉(zhuǎn)變

在傳統(tǒng)的小學(xué)信息課程中，其評(píng)價(jià)是以總結(jié)性評(píng)價(jià)為主的，也就是說通過一個(gè)項(xiàng)目作品就能涵蓋整個(gè)課的教學(xué)內(nèi)容。而STEM融合教育，其教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)際上更加強(qiáng)調(diào)的是依托項(xiàng)目自身需求，對(duì)學(xué)生投身于創(chuàng)作之中的各個(gè)方面的能力加以綜合性培養(yǎng)。學(xué)生在完成項(xiàng)目作品時(shí)，不是單一能力的體現(xiàn)，而是多種能力的聚合應(yīng)用，如一個(gè)項(xiàng)目作品包含有程序編寫、算法分析以及流程設(shè)計(jì)等，教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)注重整體性而不是局部性。因此融合模式下的教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)體現(xiàn)系統(tǒng)性和可持續(xù)性，真正滿足學(xué)生綜合素養(yǎng)提升的需求。從一些傳統(tǒng)的教學(xué)課堂形式來看，教師對(duì)學(xué)生的要求僅停留在完成本節(jié)課的技能任務(wù)上，因此學(xué)生設(shè)計(jì)的項(xiàng)目作品比較單一，反映出學(xué)生對(duì)不同學(xué)科知識(shí)的理解比較片面，只停留在技術(shù)掌握的層面，而對(duì)知識(shí)點(diǎn)本身應(yīng)用意義的認(rèn)知還比較缺乏，造成學(xué)生設(shè)計(jì)項(xiàng)目作品時(shí)缺乏創(chuàng)新性。當(dāng)前，STEM教育與信息技術(shù)的融合中，其所設(shè)定的項(xiàng)目任務(wù)包含了各個(gè)學(xué)科的相關(guān)知識(shí)，學(xué)生在對(duì)這些知識(shí)進(jìn)行整合運(yùn)用時(shí)，能夠形成較為全面的知識(shí)體系。

總之，STEM與信息技術(shù)的融合，關(guān)鍵在于能夠凸顯綜合性和主體性，使得學(xué)生對(duì)生活實(shí)際問題的求解能力逐步增強(qiáng)。小學(xué)信息技術(shù)課程需要吸收STEM教育中比較適宜的元素，使得信息技術(shù)課更富有層次感，既能推動(dòng)這一學(xué)科的生存發(fā)展，同時(shí)又能實(shí)現(xiàn)自然融合、貫通融合以及有機(jī)融合，結(jié)合具體的學(xué)情來采取最佳的一種融合方式，切實(shí)保證教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]袁傳文.3D創(chuàng)客教育與小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)融合探索[J].廣東科技，2016，25（11）：148-149.

[2]朱仲平.例談信息技術(shù)課堂中實(shí)現(xiàn)STEM教學(xué)設(shè)計(jì)的策略[J].中國(guó)信息技術(shù)教育，2020（1）：48-49.