信息技術支持下中小學STEAM學習資源庫的建設研究*

張秋月 王 淼 于江濤

（通化師范學院 傳媒學院，吉林 通化134002）

一、中小學STEAM學習資源庫建設的意義

STEAM 教育是一門集科學、技術、工程、藝術和數學于一體的綜合性教育[1]。2014年，格雷特·亞克門教授到我國發表教育主題演講，將STEAM 教育向中國推廣，為我國基礎教育改革與發展提供了新的方向。目前，我國部分中小學開展了STEAM 教育，但沒有將STEAM 教育納入正規的常態教學，STEAM 課程通常以社團和選修課的形式出現。多學科深度融合的STEAM 教學需要跨學科的、多元化的綜合型學習資源支持，但我國中小學開展的STEAM 教學所需的教學資源主要依賴于校外培訓機構或者互聯網中的免費資源，沒有完善的學習資源庫支持的STEAM 教育必然會發展緩慢。在此背景下，如何有效地構建、管理和發展中小學STEAM 學習資源庫，最大限度地發揮學習資源的有效性來滿足STEAM教學的需求，提升其教學質量與效率，具有重要的研究意義。

二、信息技術環境下建設中小學STEAM 學習資源庫的優勢

隨著云計算、大數據、3D 打印、VR、人工智能等現代信息技術在教育教學中的廣泛應用，使得中小學STEAM 學習資源庫的建設向數字化、智能化、共享化、多元化的方向發展。

1.虛擬現實、3D打印等技術豐富了學習資源的呈現方式

傳統學習資源大多以紙質媒介為主，信息呈現方式較為單一。在信息技術支持下開發的數字化學習資源不僅有文本、圖片等靜態的內容呈現方式，還有音頻、視頻、動畫、3D 打印等視聽刺激上的動態內容呈現，以及虛擬現實技術帶來的沉浸式學習體驗，在信息技術的支持下，學習資源能夠以數字化、多元化、多樣化的形式呈現出來。

2.網絡技術實現了優質學習資源的跨時空共享

網絡技術將教育資源連成了信息海洋，學生可以利用網絡的搜索功能，根據自己的需求收集與STEAM 學習相關的信息。同時，移動互聯網的接入使學習資源的獲取在一定程度上擺脫了時間和空間的限制，智能手機、平板電腦等移動終端也成為獲取學習資源庫信息的便捷工具，大大提高了優質資源的共享性。

3.大數據技術提供了高效的數據處理方式

大數據技術是指在有限的時間期限中運用計算機軟件進行信息的獲取、分析與處理的系統性過程[2]。中小學STEAM 學習資源庫的建設及后期維護管理等工作都需要進行用戶數據分析與處理，大數據技術可以提供更高效、準確的數據處理方式，用戶在使用學習資源庫時也可以利用大數據技術進行信息的檢索與加工。

4.超文本結構組織學習資源有利于培養學生的信息素養

信息技術作為建設STEAM 學習資源庫的支撐環境，可以將資源庫的信息內容采用超文本結構進行組織，有利于學生進行自主探索，培養其發散思維和創新思維。同時，學生接觸到豐富信息資源的同時開闊了視野，對所獲取信息進行分析處理和評價，在根據學習需要加以利用的過程中，鍛煉和發展了學生信息獲取與處理的能力，學生的信息素養得到了充分的提升。

三、中小學STEAM學習資源庫的開發原則

1.注重多學科的交叉融合

STEAM 教育最突出的特點就是跨學科性，中小學STEAM 學習資源庫的建設應注意相關課程學習資源的橫向和縱向維度的交叉融合，建立起多學科之間的聯系。同時，教師也應加強對學生跨學科素養的教學，積極組織涉及多學科知識的綜合型學習活動，鼓勵學生從多學科角度解決問題，培養跨界思維。

2.支持創新創造學習

創新素養是學生應具備的適應終身發展和社會發展需要的創新品格和創新能力[3]，在中小學教育中，STEAM 教育是一條重要而有效的途徑，可以支持創新創造的學習以培養學生的創新素養。因此，學習資源庫的建設要考慮資源的內容、類型能夠支持學生開展創新創造學習。學生可以通過對資源的有效利用，整合科學、技術、工程、藝術和數學等多學科知識，經由實踐解決現實問題、進行創新設計，不斷培養和提升創新素養。

3.滿足高階思維的培養

學習者在學習活動中表現出來的問題解決能力、創造性思維和批判性思維即為高階思維[4]。在信息技術環境下，設計滿足高階思維培養的中小學STEAM 學習資源應該注重案例資源的重要性，涉及多學科知識的綜合型案例可以為學生設計問題和解決問題方案提供有價值的參考，學生通過對比、模仿和遷移，最后習得學習經驗。同時，資源的組織形式要符合中小學學生的思維特征，并且圍繞STEAM 教學活動主題提供學習支架，讓學生可以利用豐富的學習資源，通過搜索、分析、篩選、整理和評價等方式從中找到解決問題的方法。

四、中小學STEAM 學習資源庫建設的主要內容與途徑

1.學科基礎知識資源庫

中小學生在開展STEAM 學習時，需要整合科學、技術、工程、藝術、數學等多學科的知識來解決問題，學科基礎知識資源庫包括五個學科的基礎知識，并將不同學科間的關聯知識用思維導圖的方式呈現出來，避免學生局限于單一學科知識的學習。這類資源庫的建設途徑可以由校內優秀的學科教師自主研發，或者多校共同研發，即多個學校的同學科教師共同研發，并共享研究成果。

2.創客產品資源庫

創客教育，是為解決中小學教育體制中創新能力培養不足等問題而將創客理念引入中小學教育體系中，實施一系列關于創新動手技能訓練的綜合課程[5]。創客教育與STEAM 教育的融合，使得學生在教師的引導與幫助下，充分發揮自己的創新創造思維，自己動手設計制作出具有創意的學習作品。創客產品資源庫主要集中一些典型創客產品實例及其創意制作過程，為中小學生提供創意產品的來源與設計思路、制作過程等。這類資源庫的建設途徑可以采用多元引進開發模式，在最大范圍內引進校外優秀的創客產品以供學生學習參考。

3.主題項目資源庫

建構主義提倡為學習者創設真實的問題情境，基于主題項目的學習是為了解決生活中真實存在的問題，中小學生可以利用主題項目資源庫搜索類似問題的相關信息，通過對比分析設計出可行的解決方案，方案再經過實施與評價，得出最優的解決方法。多元引進模式最適合這類資源庫的建設。

4.Scratch創意編程資源庫

編程教育作為培養信息時代社會個體基本素養的重要途徑，在全球范圍內得到了高度重視與廣泛普及[6]。以STEAM 教育理念為指導，開發面向STEAM 教學的Scratch 創意編程資源庫，可以為中小學生提供簡單易學的圖形化編程工具，進一步運用各學科知識進行創新創造學習。這類資源庫可以采用“公建眾享”開發模式，即由政府通過國家財政撥款提供建設資金主導組織建設，建設后的資源庫原則上不加限定地供人民廣為享用[7]。這一模式有兩大明顯特征使其區別于其他開發模式，也優于其他開發模式，一是可以在更大范圍內選擇最優秀、最合適的研發人員，從建設團隊的專業性上確保資源建設的質量；二是開發的資源可以供全國、乃至世界各地的人使用與分享，實現真正意義上的眾享，大大提高了資源庫的建設與應用績效。

5.虛擬仿真資源庫

虛擬仿真資源庫的建立，主要為學生提供STEAM實驗課的學習資源，創設模擬日常生活中真實情境的虛擬場景，如化工實驗室、人體解剖結構、太空艙環境、遠古恐龍時代等，為師生提供真實生活情境下的學習體驗。資源庫的建設可以利用VR（虛擬現實）技術來實現，也可以利用Flash、3ds Max 等軟件創建相應的虛擬學習資源。這類資源庫的建設可以采用校企合作研發，技術層面工作由校外企業負責，學校則負責提供資源庫建設的具體要求以及教學方面的支持。

五、小結

在信息化浪潮下，中小學STEAM 學習資源庫的建設與開發要能夠充分運用信息技術的優勢，依托移動互聯網及各種移動工具，將云計算、大數據、VR、人工智能等技術結合在一起，開發出能滿足STEAM 教學的綜合型系統化資源，為中小學師生獲取優質資源提供多元化的途徑，保證師生們能夠公平、公正地享受優質教育資源。