新教育背景下的STEM教育與信息技術融合探索

崔成

摘 要：將STEM教育與相關課程融合是當前教育界正在創新探索的一種新型教學模式，其主要以項目為載體，引領學生通過分組合作，綜合利用知識與技能，對問題進行分析探究、實踐探索，并最終成功解決實際問題。這一融合模式也成為不斷提高小學信息技術課程質量的探索課題，借以進一步豐富該課程的教學設計，將相關學科知識進行了整合、融合與統籌，引導學生為了解決問題而不斷深入學習信息技術知識，提高學生綜合運用知識與技能的能力。

關鍵詞：STEM教育;信息技術;融合;探索

中圖分類號：G623.58 文獻標識碼：A 收稿日期：2020-04-06 文章編號：1674-120X（2020）25-0099-02

把科學、技術、工程和數學等內容有機融合到具體學科課程的教學實踐中，引領學生綜合運用技能，切實發揮每一個學科教育的優勢，進一步促進教育質量的全面提高，這一新理念的創新探索就是為了使現在所培養出的人才滿足未來人才的需求。因此，在小學信息技術教學中，應將STEM教育引入其中，通過從多個角度、多個方向去審視并探索信息技術教育與科學、技術、工程和數學等學科教學的關聯性，真正為信息技術教學的改革創新探索出一條正確的新路，使得信息技術的教育實效能夠落實落地。

一、當前STEM教育與信息技術融合存在的問題分析

當前，在STEM教育與信息技術學科進行整合的實踐活動中，有的融合課程雖然主題比較明確，但STEM項目缺乏清晰的融合痕跡，仍以小學信息技術課為主導，STEM項目原本要達到的教育目的受限。實際上，STEM教育理念的關鍵就是一定要體現其綜合性、滲透性和融合性。STEM教育與信息技術學科進行有效融合，勢必要對原來的課程結構以及組織類型加以改良，從而推動信息技術學科的深層發展，也讓學生通過傳統方法學習信息技術知識，提高技能的認知，并有所拓展和創新。STEM教育與學科的融合，呈現出各學科相融共促的局面，徹底打破了學科的領域邊界和傳統的“各自獨立”。學生接受知識并運用知識，不是單一的輸入與輸出，而是多面輸入，再多方輸出，考驗和鍛煉的是學生綜合運用各學科知識的能力，借助項目活動，不斷深化運用知識，培養學生的科技理工素養。這一教育理念的介入，就是為了能夠使教育主體——學生朝著復合型創新型人才方向培養，以期與未來接軌。由于STEM教育理念的內涵和外延都非常的豐富，聚合了各種學科的知識與技能，因此具有非常強的綜合性、包容性，是跨學科知識聚合、技能并用的綜合素養教育。當下，小學信息技術課程融合STEM教育理念，要將傳統分散的學科、技術、工程以及數學這幾門課程集合成一個整體，通過引領學生將所學的零碎知識以及機械工程知識等借助一個具體項目來完成融合并運用。看似雜亂無章的學習情境，體現的是學生調動知識、開動思維、挖掘潛能、探究世界的綜合應用能力，在課堂實踐中，學生還能提高問題解決能力、實踐能力、設計能力以及合作能力。

STEM項目與小學信息技術的融合在現實中也并不順暢。當前信息技術課程與STEM教育融合中還存在著一些差異，STEM教育提倡的是跨學科的整合課程，信息技術屬于分科的課程，其所體現的是學科本位。STEM教育中的提到了“工程”“技術”等詞，教師要重視對小學生的工程意識、工程思維與能力的培養，這也是新課標提倡的要做好技術與工程領域的教學，但是在實際教學中，這部分教學內容并沒有引起足夠重視。因此，STEM教育與小學信息技術融合需要深入思考與探究。

二、STEM教育與小學信息技術融合的具體實踐

（一）基于技能目標呈現明晰的任務應用線路

新課標一再強調，各個學科的教學目標必須包括基本的知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀這三個維度。而最重要的目標之一就是達成基礎的知識與技能。那么，STEM教育與小學信息技術的融合，首先需要對教學目標進行精準定位。也就是說，技能目標雖然是主要的目標，但是它隱身于任務應用目標后面，而任務目標能夠推動教學的進程，最終實現技能目標，在這種融合過程中，教學效能得以實現。

以《飛鳥闖關》游戲編程為例，傳統教學過程設計是Scratch編程軟件編寫、數學坐標、克隆方式等。從當前的教學設計來看，大多數教學都是以計算機操作技能介紹、Scratch編程軟件以及程序如何編寫為主。一般常見的設計流程是：采用Scratch編程軟件編寫的游戲實例引入編程—講述這一軟件的特點以及運用方法;介紹與游戲相應的程序模塊—教師演示基本模塊搭建過程—學生模仿教師程序編程;之后按照具體項目要求開展活動—教師進行輔導評議。顯然，這一過程明顯關注的是學生技能的達成，了解Scratch編程軟件是知識目標，而學生模仿編程是技能目標。可見，對基礎目標，學生能夠達成，但對教師主導的技能，學生則缺乏自己的創新，根據學習的Scratch軟件知識進行模仿編程，但是學生缺乏足夠的應用練習，因而知識的遷移應用目標難以達成。

從這一傳統教學設計中可以看出，技術目標達成是主線，注重對編程軟件的認知，教師將程序模塊作為教學的重點，從而引導學生去關注程序搭建的編程，最終讓學生通過教師的引領，學會編程軟件的基本原理以及如何搭建模塊。這樣的教學過程是以技能為主，學生缺乏足夠的應用練習，從而導致學生的學習過程較為單一，因為缺乏實踐應用而對概念的理解相對片面，在具體實踐之中可能會無法實現正確的知識遷移。

經過反思與改進，現行的教學設計為導入環節提出問題—思考問題—提出解決思路;解決方式—多種相關路徑—活動反思總結。

導入環節是這樣的：“天空中飛翔著一只可愛的小鳥，‘呀！不好。前面出現了一個障礙物，一定要飛過去，不然就會掉下來摔死。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翅膀。這只小鳥究竟越過障礙物了沒有？是否安全到達了目的地呢？”

提出問題：

（1）如何實現小鳥自動下落？

（2）如何讓小鳥的頭始終朝右，并自動上下運動？

（3）如何新建柱形障礙物？

解決思路：

（1）小鳥大小改變—確定小鳥初始出現的位置—小鳥上下運動。

（2）保持方向，移動小鳥。

（3）障礙物的大小、運動、最初位置、移動、隱藏。

路徑方式：

（1）小鳥偏左位置上下運動，運動方式用空格鍵操作。

（2）修改角色信息或者用修改角色坐標的方式，移動角色。

（3）障礙物轉動90度，初始位置舞臺最右邊—持續往左移動，到達邊緣隱藏，再次移動—重新移動—克隆方式新建障礙物。

通過這樣的設計可以看出，任務成了教學的核心。學生通過應用實例的參與，體驗到了如何運用軟件進行編程以及控制，通過一些設定，對游戲中的虛擬圖像產生了何種影響？各種游戲任務來源于生活，同時也符合學生的個人經驗及認知需求。這樣項目化的實際應用，能讓學生以主體身份融入設計以及目標任務的完成中，其認識深度和實踐能力在不斷增強。而學生的個性化的創作，也使得設計過程既有行為實施也有思維創新。

（二）從教師主導到學生自主學習的過程轉變

小學信息技術課的課堂教學在一定程度上已經形成了較為固定的教學結構，即教師主導，要求學生按照一定的方式學習，而學生無法進行個性選擇。這與小學信息技術課堂的硬件條件有關，因為是公共機房，學生對自己的作品有時候是沒法存儲的，因此及時存儲作品的習慣尚未形成。而有的學生在操作中會出現失誤，前一次所進行的項目任務因為存儲不當而丟失，導致整個任務完成受到阻礙。當下所實踐探索的STEM教育與信息技術的融合，則能增強學生的自主選擇性和組織性，讓學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。教師需要根據現實情況做相應修改，依據學生的學習情況，對綜合性較強的教學主題活動加以確定，確保教學目標的實現。接到項目任務的學生，主動按照項目任務完成個性化作品，在項目參與中不斷提高技能認知，并能夠完整表達自身需要，讓作品呈現出豐富性與創新性。

（三）從單課型逐步向主題的系統性完整性轉變

在傳統的小學信息課程中，其評價是以總結性評價為主的，也就是說通過一個項目作品就能涵蓋整個課的教學內容。而STEM融合教育，其教學設計實際上更加強調的是依托項目自身需求，對學生投身于創作之中的各個方面的能力加以綜合性培養。學生在完成項目作品時，不是單一能力的體現，而是多種能力的聚合應用，如一個項目作品包含有程序編寫、算法分析以及流程設計等，教學設計應注重整體性而不是局部性。因此融合模式下的教學設計應體現系統性和可持續性，真正滿足學生綜合素養提升的需求。從一些傳統的教學課堂形式來看，教師對學生的要求僅停留在完成本節課的技能任務上，因此學生設計的項目作品比較單一，反映出學生對不同學科知識的理解比較片面，只停留在技術掌握的層面，而對知識點本身應用意義的認知還比較缺乏，造成學生設計項目作品時缺乏創新性。當前，STEM教育與信息技術的融合中，其所設定的項目任務包含了各個學科的相關知識，學生在對這些知識進行整合運用時，能夠形成較為全面的知識體系。

總之，STEM與信息技術的融合，關鍵在于能夠凸顯綜合性和主體性，使得學生對生活實際問題的求解能力逐步增強。小學信息技術課程需要吸收STEM教育中比較適宜的元素，使得信息技術課更富有層次感，既能推動這一學科的生存發展，同時又能實現自然融合、貫通融合以及有機融合，結合具體的學情來采取最佳的一種融合方式，切實保證教學效果。

參考文獻：

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

[2]朱仲平.例談信息技術課堂中實現STEM教學設計的策略[J].中國信息技術教育，2020（1）：48-49.