STEM教育視野下數字化學習技術課程開發研究

付奎亮+張一春

摘 要 在論述課程開發基本概念和開發模型的基礎上，引入STEM教育課程觀。STEM教育的綜合性、開放與動態性、回歸性、實踐性、多樣性的特點為新課程開發注入新的活力。開發實踐是在課程開發目標模式基礎上，結合STEM教育特點詳細描述數字化學習技術這門課程的具體開發流程。主要從課程目標的確定、課程內容的選擇、課程內容的組織、課程的實施、課程的評價五個方面論述在STEM教育視野下開發過程和思路。這種課程開發不僅對課程開發的目標模式賦予新的教育價值，而且為STEM教育理念在課程開發領域探索出一種新的實踐方向。

關鍵詞 STEM教育；數字化學習技術；課程開發

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A

文章編號：1671-489X（2017）12-0010-04

1 課程開發的基本概念

課程是為促進學習者的學習而制定的關于某一學科（或多個學科）的具有活動內容、活動時間、活動形式的總體教學活動計劃。課程開發是一種通過需求評估，以確定適當的課程目標，然后根據這一目標，選擇某一個學科（或多個學科）的教學內容和相關教學活動進行組織、實施、評價、修訂，以最終達到課程目標的整個工作過程。它同教學系統開發一樣，要經歷分析、設計、開發、實施和維護五個階段。

不同的課程理論形成不同的課程開發思路，目前課程開發模式主要有三種：目標模式、過程模式、情境模式。其中，目標模式深受行為主義心理學的影響，最先由美國學者巴比特論述，美國課程理論家泰勒首次將它發展為一套完整的理論。盡管目標模式有其自身不足，比如忽視課程的整體結構和課程內容的多樣性，不重視學生的主動性，但是由于課程開發需要重新定義教育價值，因此，泰勒提出的課程開發的目標模式在課程領域被廣泛采用，影響也極為深遠。

因此，筆者認為，目標模式具有一定的實用性，在積極吸收課程理論的過程模式、情境模式的有益思想的基礎上，可以通過反思和豐富課程開發各階段的內容來彌補目標模式的不足。按照這種思路，課程開發的流程可以描述為確定課程目標、選擇和組織課程內容（資源制作）、實施課程和評價課程等階段（如圖1所示）[1]。

2 STEM教育基本概述

STEM是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）與數學（Mathematics）首字母的縮寫。科學是建立在實踐基礎上、經過實踐檢驗和嚴密邏輯論證的關于客觀世界各種事物的本質及運動規律的知識體系。技術是人類為實現社會需要而創造和發展起來的手段、方法和技能的總和。數學側重研究現實世界空間形式和數量關系，是學習和研究現代科學技術必不可少的基本工具。工程是應用科學和數學產出成品的過程。

STEM教育是STEM理念在教育中的反映。STEM教育作為美國應對21世紀國際人才競爭的一項國家教育戰略，正在成為國際教育界的熱點研究問題付諸教育實踐的一種思考。STEM教育的提出、內涵豐富離不開系統論的審視，其在教育中的實踐呈現了與后現代課程觀的密切聯系，具體表現于綜合性、開放與動態性、回歸性、實踐性、多樣性[2]。STEM教育本身就是一種課程結構，既有獨特的課程目標要求，也有與其適應的課程內容選擇和組織依據，并且具有較為完善的實施步驟和要求。同時，STEM教育的理論體系和實踐案例對于其他課程的開發具有重要的指導意義。

3 STEM教育視野下數字化學習技術課程開發實踐

在數字化社會背景下，學習者的學習習慣、學習方式和方法都面臨極大的機遇和挑戰。傳統的計算機將消失，傳統計算機教育（信息技術教育）也將不再適應當今大學生學習的需求。隨著移動互聯網時代的到來，終身學習得到推廣和普及，數字化時代學習的意義、目標、任務、方法、技術等都需要得到新的反思和實踐。當今教師迫切需要不斷更新教育理念，提高信息化教學能力，提高將學科知識、教育理論和現代信息技術融合的能力，需要對數字化學習的價值認同和深度挖掘，需要將優質的數字化資源平臺以及有效的教學應用模式結合學校實際、專業特點、學生特征加以完善，使數字化學習技術成為常態化應用。

數字化學習技術標準的發展已走過十幾年的歷程，近年來，新的學習技術標準的出現以及原有技術標準的更新，都呈現出一些新的趨勢。然而大多數一線教師仍將研究重點僅僅聚焦在“教學”方面，如教學資源、教學過程、教學設計、教學模式、教學特點、教學方法等，而從學習者角度來考慮和研究的很少，以“學習”冠名的課程就更少。學習者學習時，可以直接搜索的資源當然是一些數字化實體資源，然而資源僅僅是學習的材料和載體，學習的真正內容應該是隱含在這些學習資源中的知識和能力，這才是真正需要關心的東西。

作為數字化時代環境下的新課程，數字化學習技術就是突出以學生為主體，站在學生學習的角度，目的是教會學生如何學習，在提高他們信息素養和獲取信息能力的同時，一步步引導他們認識自己的學習特征、發掘自身的學習特長，使大多數學生意識到數字化學習帶來的方便和高效。

課程目標的確定 數字化學習技術課程的目標之一，是幫助學生構建學習生態系統。整合的STEM學習系統為何被稱為STEM學習生態系統？這需從生態系統的特征說起。一個完整的生態系統具有整體性、開放性、動態平衡性、自組織和可持續進化等特征。同一個生態系統，在不同時期也會呈現出不同的形態[3]。圍繞這一中心目標，課程開發體現以下幾個具體目標。

1）突出了學生學習的主體地位。終身學習社會的來臨，使以“學”為主的教學設計方法日益受到重視，適合我國教育實際情況的“以教師為主導，以學生為主體”的教學結構與教學模式改革實踐雖然取得一定的成效，然而這些研究與實踐大多是站在教師的角度進行的，信息化更多的是突出與“教”的融合，新課程的開發、新資源的制作、信息技術的應用多數是從提高教師的教學質量和效率角度來考慮，學生的主體地位沒有真正體現出來。數字化學習技術課程開發的目的之一是突出并培養學生的主體地位，課程是站在學生學習的角度，通過翻轉課堂等學習形式最終掌握數字化學習的方法和技術，提高學生的數字化學習信息素養。

2）體現了完整的理論學科體系。數字化學習技術這門課是國內開設極少的一門公共信息素養課，沒有可供參考的教材框架體系，開發者以新的數字化學習技術標準為指導，教材通過九個學習項目，不僅完整涵蓋了數字化學習環境、數字化學習資源、數字化學習方式等三個基本要素，而且對數字化學習方式又進一步細分了一對一數字化學習技術、基于STEM的數字化學習技術、數字化服務學習技術等最新成果學習技術。這些技術不僅能提高學生的學習興趣和學習效率，而且能有效促進教學改革實踐，培養學生的創新能力。

3）展現了最前沿和較全面的現代教育技術。MOOC、微課、翻轉課堂、博客、微信、移動學習、一對一數字化學習等這些新的學習資源和學習模式近年來在各級各類學校已得到廣泛認可和推廣，然而這些學習環境、學習工具、學習技術最終需要學習者來掌握和使用，提高學習者的學習績效才是最終目的。課程組織內容中不僅給出這些技術的概念和資源，而且通過由單項到綜合、由簡單到復雜項目任務的形式，由學習者親身體驗來認識與掌握這些數字化學習技術。同時，課程中也給出這些現代技術環境下開展教學的設計方案和組織流程。

4）設計了滿足翻轉課堂需要的學習任務單。課程開發者根據學習項目任務體系，結合教學活動實際，設計了12個自主學習任務單，這些任務單不同于傳統的自學指導，也不同于課程標準，它是自主學習得以有效開展的重要保障，是開展翻轉課堂教學的重要組成部分。課程中每個任務單結構包括學習指南、學習任務、困惑與建議。其中學習指南中不僅有明確的學習目標，還提供有學習方法建議、課堂學習形式預告，學習任務中給出明確具體的學習任務，可結合學習資源進行自我學習，同時將學習過程中的疑問及時記錄到任務單中。學生也可以針對項目學習任務對教師提出課程指導建議，便于教師有針對性地課堂指導幫助。這些學習任務單不僅是教材的重要組成部分，還是實訓報告（學習反思報告）的創新形式，以培養創新型人才為根本目標，以任務驅動、問題導向為基本方式，注重發展學生高級思維能力和成功開展翻轉課堂的有效方式，是發展自主學習能力的有效支架。

5）設計了方便移動設備學習的二維碼碼圖。數字化學習技術課程內容組織中不僅提供了大量優質的數字化學習資源鏈接，而且將部分與學習任務項目相關的文字、聲音、圖像、視頻等資源通過使用二維碼技術進行生成處理。這樣可以方便學習者真正隨時隨地學習，突出移動學習的優勢，同時方便師生交互，方便數字化學習資源的下載和使用，在不增加教材容量的基礎上大大增加課程內容的信息量和多媒體學習資源。

課程內容的選擇 STEM教育視野下課程內容的選擇，需要綜合考慮科學、技術、工程與數學。然而STEM教育對這些內容的選擇并非每個項目完全涵蓋進去，可以是任何兩種以上內容的組合，它僅是一種教育和課程開發思想的體現。本課程內容涵蓋移動學習、1：1數字化學習、STEM數字化學習、創客數字化學習、社會服務式學習等各種數字化學習方式下的學習環境、學習資源、學習工具，最終目的是使學習者掌握數字化學習方法和技術。本課程還涉及基于Pad（或智能手機）的教育學習類APPs——此類學習工具利于學習者提高學習效率、激發學習興趣、適應碎片化學習。從項目名稱可以看出，涉及科學和技術的領域偏多，而在實際完成這些項目任務時，往往會涉及工程和數學課程領域。

課堂設計為12個相對獨立而又有一定連貫性的實訓項目，從校內外學習環境、學習工具、學習方法、學習技能等方面分別進行認識和體驗。這些實訓項目既有獨立的簡單任務，也有需要合作完成的復雜任務[4]。

學習任務清單：

項目一 認識與體驗數字化學習

項目二 認識與體驗數字化學習環境

項目三 認識與體驗數字化學習資源

項目四 學會數字化學習資源的獲取與處理

項目五 認識與體驗數字化學習方式

項目六 認識與體驗一對一數字化學習技術

項目七 認識與體驗基于STEM的數字化學習技術

項目八 認識與體驗數字化服務學習技術

項目九 認識與體驗數字化時代網絡安全與健康

項目十 形成數字化學習作品

項目十一 數字化學習成果展示

項目十二 數字化學習考核與評價

課程內容的組織 學生能否運用數字化資源開展自主學習，能否用更多的學習方式來實現學習的自組織，構建STEM學習生態系統，很大程度上取決于教師的組織引導行為。教材之于教學過程的意義在于它是教學思想的體現，是教學組織的依據，為教師指導與幫助學生學習提供一個基本素材和主線。好的教學效果是對教材多次的再創和重組.數字化學習技術課程是開發者結合20多年的信息化教學經驗，把握時代特征，用技術變革學習，通過創造開放的學習環境，配置優質的課程資源，提升教師的教學思想，從而轉變學生的思維方式，變革學生的學習方式。

課程內容的組織以數字化社會為背景，以“學習任務單”為任務引導和驅動，通過這些任務的完成，不僅能夠了解數字化學習概念、數字化學習環境、數字化學習資源等系統知識，而且能夠全面學習與掌握數字化學習資源的搜索、下載、處理、使用、展示等技術性操作。全書設計12個學習任務單，涵蓋基本知識、操作技能、空間建設、內容策展、自我與相互評價等。

課程中每個項目（任務）都列舉大量數字化環境下的學習資源、學習工具、學習方法等超級鏈接地址，目的是更利于學習者獨立、自由而又系統地學習。課程內容立足于一個學習者的角度來組織與編排，注重廣度和視野，因而包含大量教育技術專家和學者的數字化學習技術成果，這些資料多數來源于他們的博客論壇、微信公眾號等平臺，具有一定的前沿性。通過本課程設計的學習任務單驅動學習，能夠提高學習者的數字化學習素養和能力，為其利用數字化學習手段學習其他專業課程打下基礎。

課程的實施 STEM課程的組織常常是基于真實問題解決的探究學習（PBL，Problem-based Learning）、基于設計的學習（DBL，Design-based Learning），它強調學生在看似雜亂無章的學習情境中發展設計能力與問題解決能力，因為真實問題常是劣構或錯構問題[5]。STEM課堂上教師可以圍繞一個真實問題，促進學生參與集體（班級或小組）去開展交流和討論，可以通過面對面方式、網絡方式等開展。在學習與研究過程中，學習者被要求使用技術搜集、分析數據，并設計、測試和改造一個解決方案，然后與其同伴交流學習與研究成果。

這種學習方式，學習者需要在課外花費較多的時間。這樣無形中就要用到翻轉課堂的組織形式。具體組織形式是設計并發布學習任務單，學習者根據學習任務單課外自主或和學習伙伴共同學習；課堂上教師或學習者進行學習成果公開展示，教師進行答疑解惑，開展課堂討論，交流澄清所學知識；課外進行反思并寫作總結、發布博客。在這樣的循環過程中，學習者迭代工作，逐步完成學習任務單，在項目任務驅動下，提高信息素養、掌握學習技術、發展創新思維能力。

課程的評價 課程評價的內容包括課程本身的評價（包括目標和內容）、課程實施的評價和對課程評價本身的評價。STEM教育有兩點非常值得借鑒和學習：1）注重學習與現實世界的聯系；2）注重學習的過程，而非體現在試卷上的知識結果。所以，本課程的考核方案采取全形成性考核，平時博客作業60%，小組合作作業20%，個人課程學習總結20%。采取小組評、教師評、自己評、他人評等多元化評價方式。評價的內容主要是課堂發言、作業展示、個人博客、課堂總結。平時博客作業包括個人項目作業分和個人課堂發言與總結反思博客作業分。這樣學生不僅會積極主動發言，而且會將討論發言的內容做好記錄，整理發布到博客，達到通過反思得到學習的目的。

本課程專門開發設計了“個人或小組數字化學習考核與評價”學習任務單，目的是通過自我評價或評價別人，使學習者不僅關注學習的結果，更要關注他們學習的過程，關注情感與態度，幫助學習者認識自我、建立信心，促進學習者在原有水平上的發展。

關于本課程的實施效果評價，采取的是過程性評價和總結性評價相結合。過程性評價的設計是要求學習者在每次課結束后，通過學習任務單中的“困惑與建設”部分以及學習者個人博客作業“學習反思”部分，可以隨時對課程的學習進行評價和反饋。另外，每位學習者在課程學習結束后，對本課程學習進行一個全面總結與收獲和評價。從他們的反饋分析來看，絕大多數學習者通過課程的實施，自主學習能力、表達能力、展示能力得到提升，在觀念上、習慣上、生活上的改變，更適合數字化社會的特點要求。

參考文獻

[1]何克抗，李文光.教育技術學[J].北京：北京師范大學出版社，2003.

[2]黃曉，李揚.論STEM 教育的特點[J].江蘇教育研究，2014（15）：5-7.

[3]趙中建，龍玫.美國STEM 學習生態系統的構建[J].教育發展研究，2015（5）：61-66.

[4]付奎亮.數字化學習技術[M].北京：中央廣播電視大學出版社，2016.

[5]柳棟，吳俊杰，謝作如，等.STEM、STEAM課程與可能的實踐路線[J].中小學信息技術教育，2013（6）：39-41.