STEAM教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的創(chuàng)新路徑研究

袁 磊，雷 敏

（1.廣西師范大學(xué) 教育學(xué)部，廣西 桂林 541004；2.廣西教育信息化發(fā)展研究中心，廣西 桂林 541004）

一、引言

我們正處于一個信息技術(shù)飛速變革的新時代，人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展正在深刻改變著社會生產(chǎn)和生活方式。由此，傳統(tǒng)的教育生態(tài)不斷受到?jīng)_擊，教育的數(shù)字化轉(zhuǎn)型已經(jīng)成為新時代背景下的教育發(fā)展方向。教育數(shù)字化的本質(zhì)是教育信息的存儲、加工、處理、傳播方式發(fā)生革命性的變化，而這種革命性變化將重塑教育服務(wù)生態(tài)[1]。《教育部2022年工作要點》正式提出實施教育數(shù)字化戰(zhàn)略行動，強調(diào)從建設(shè)新型基礎(chǔ)設(shè)施、構(gòu)建管理服務(wù)平臺、健全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系等幾個方面共同推動教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能升級[2]。當(dāng)前，我國已經(jīng)邁入教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型階段，加快推進(jìn)教育數(shù)字化是實現(xiàn)教育現(xiàn)代化的必經(jīng)之路[3]。

為了適應(yīng)新時代人才培養(yǎng)要求，教育部于2022年頒布了最新的《義務(wù)教育課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱《新課標(biāo)》）。《新課標(biāo)》強調(diào)，要積極探索新技術(shù)背景下的學(xué)習(xí)環(huán)境與方式變革，加強學(xué)科之間的相互關(guān)聯(lián)和知識整合，并多次提到要在學(xué)科教學(xué)中積極開展“綜合實踐活動課程”“跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動”，注重培養(yǎng)學(xué)生在真實情境中綜合運用知識解決問題的能力和創(chuàng)新精神[4]。《新課標(biāo)》作為我國基礎(chǔ)教育改革的綱領(lǐng)性文件，其教學(xué)理念開始明顯地轉(zhuǎn)向跨學(xué)科理念，突出對學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。STEAM是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、藝術(shù)（Art）和數(shù)學(xué)（Mathematics）的首字母縮寫，由STEM教育發(fā)展而來，二者本質(zhì)相同，后文不作區(qū)分。STEAM教育注重打破學(xué)科壁壘，培養(yǎng)學(xué)生掌握跨學(xué)科的知識和技能，并使學(xué)生能以綜合的應(yīng)用來解決真實世界的問題，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新思維[5]。分析STEAM教育理念和新課標(biāo)文件精神可以發(fā)現(xiàn)，《新課標(biāo)》蘊含了豐富的STEAM教育理念，即強調(diào)通過開展跨學(xué)科教學(xué)活動，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用知識、解決現(xiàn)實問題的實踐能力和創(chuàng)新能力。因此，《新課標(biāo)》的頒布為STEAM教育在基礎(chǔ)教育階段廣泛深入地開展提供了難得的機遇，而STEAM教育也成為深入推進(jìn)我國基礎(chǔ)教育改革的重要抓手。

STEAM教育作為培養(yǎng)新時代創(chuàng)新型人才的重要途徑，目前已經(jīng)被世界各國上升到了戰(zhàn)略發(fā)展高度。我國也頒發(fā)了包含《新課標(biāo)》在內(nèi)的多個政策文件來支持STEAM教育的發(fā)展。然而，“STEAM教育應(yīng)用存在實施方案匱乏、教育資源短缺、專業(yè)師資及培養(yǎng)機制欠缺、硬件設(shè)備及資金不足等問題”[6]。在教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型和新課標(biāo)改革的新時代背景下，STEAM教育應(yīng)該抓住時代機遇，積極開展數(shù)字化轉(zhuǎn)型的創(chuàng)新路徑研究，在深入推進(jìn)基礎(chǔ)教育改革的同時，實現(xiàn)自身的健康持續(xù)發(fā)展。

二、STEAM教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的必要性

研究必須是有意義的，研究者需要思考這個研究能帶來什么新的改變，是否有必要投入時間精力去開展。分析可知，在新時代背景下探究STEAM教育的數(shù)字化轉(zhuǎn)型是有必要的，它的意義在于既能滿足時代發(fā)展的外在需求，也能滿足自身發(fā)展的內(nèi)在需求。

（一）STEAM教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型滿足時代發(fā)展的外在需求

1.STEAM教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型是落實教育數(shù)字化戰(zhàn)略行動的有益嘗試

《教育部2022年工作要點》正式提出實施教育數(shù)字化戰(zhàn)略行動，鼓勵教育界積極探究數(shù)字化背景下教育的創(chuàng)新發(fā)展[2]。STEAM教育作為我國教育的重要組成部分，是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重要途徑，其數(shù)字化轉(zhuǎn)型的嘗試豐富了我國教育數(shù)字化發(fā)展的實踐研究，有助于推動高質(zhì)量教育體系的建設(shè)。

2.STEAM教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型是深入我國基礎(chǔ)教育改革的重要抓手

《新課標(biāo)》作為我國基礎(chǔ)教育改革的綱領(lǐng)性文件，指導(dǎo)著所有學(xué)科教學(xué)在新時代背景下的發(fā)展方向。《新課標(biāo)》雖未直接提到STEAM教育，但其文本中所傳達(dá)的精神與STEAM教育的理念完全一致，這意味著所有學(xué)校教育中的學(xué)科教學(xué)都將嘗試開展基于STEAM教育理念的教學(xué)改革，并探究數(shù)字化環(huán)境下的教學(xué)模式變革。同時，校外STEAM教育在“雙減”政策的影響下也實現(xiàn)了供需的雙向擴容，為基礎(chǔ)教育改革提供了豐富的資源。“雙減”政策實施后，一方面，學(xué)科類培訓(xùn)開展受到嚴(yán)格的限制，于是STEAM教育成為新的轉(zhuǎn)型方向，這將增加STEAM教育的優(yōu)質(zhì)供給，包括線上與線下形式的供給；另一方面，課后服務(wù)對STEAM教育的需求更加旺盛，推動了需求的增加。因此，STEAM教育及其數(shù)字化發(fā)展將成為深入推進(jìn)基礎(chǔ)教育改革的重要抓手。

3.STEAM教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型是促進(jìn)教育公平的重要途徑之一

STEAM教育作為培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要途徑，能夠有效提升學(xué)生的競爭力。因此，均衡地發(fā)展STEAM教育對于教育公平的實現(xiàn)有著重要意義。目前，我國STEAM教育大多以高校科研單位、地方中小學(xué)校及教育企業(yè)機構(gòu)等為依托，在部分發(fā)達(dá)地區(qū)進(jìn)行集中化、小型化的開展，不同地區(qū)的STEAM教育差距逐漸擴大[7]。面對地區(qū)經(jīng)濟文化差異導(dǎo)致的STEAM教育發(fā)展差距難題，從國家戰(zhàn)略高度對STEAM教育進(jìn)行頂層設(shè)計規(guī)劃是關(guān)鍵的破解方法。STEAM教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型不僅能夠打破區(qū)域限制，推動新的資源生產(chǎn)方式和教育服務(wù)模式變革，以滿足學(xué)習(xí)需求的多樣化和規(guī)模化發(fā)展，也能夠為政府科學(xué)規(guī)劃STEAM教育發(fā)展提供數(shù)據(jù)支撐，從而推動STEAM教育的公平發(fā)展。

（二）STEAM教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型滿足自身發(fā)展的內(nèi)在需求

教育的數(shù)字化轉(zhuǎn)型是大勢所趨，STEAM教育作為教育系統(tǒng)的重要組成部分，其數(shù)字化轉(zhuǎn)型是其在數(shù)字化時代創(chuàng)新發(fā)展的新動力。STEAM課程的核心是STEAM主題的選擇，相比于學(xué)習(xí)知識的傳統(tǒng)分科課程，STEAM主題的生命周期短，需要長期的維護(hù)。除了STEAM主題的變更，STEAM課程還需要根據(jù)課堂的反饋進(jìn)行及時的調(diào)整，因此STEAM課程的起始形態(tài)和終極形態(tài)應(yīng)該是便于升級維護(hù)的數(shù)字化形態(tài)[8]。目前，我國的STEAM教育實踐和理論研究主要集中在線下，對線上的STEAM教育發(fā)展關(guān)注較少。線上STEAM教育能夠為學(xué)習(xí)者提供豐富多樣的學(xué)習(xí)資源，從而為學(xué)習(xí)者高效檢索信息、多角度理解問題提供便利。線上學(xué)習(xí)還具有“打破時空限制”的特點，允許學(xué)習(xí)者隨時隨地學(xué)習(xí)，能夠提升學(xué)習(xí)者興趣，同時其所具有的智能反饋功能也為師生之間的高質(zhì)量交流注入新的動力。

三、STEAM教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型路徑的提出

（一）STEAM教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型路徑的提出依據(jù)

教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型是一個持續(xù)的過程，可以劃分為多個階段。2022年，清華大學(xué)發(fā)布的《高等教育教學(xué)數(shù)字化轉(zhuǎn)型研究報告》在數(shù)字化應(yīng)用起步的基礎(chǔ)上，將教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型劃分為三個階段：一是數(shù)字化技術(shù)與教學(xué)的融合階段，指學(xué)校范圍內(nèi)推進(jìn)混合教學(xué)改革的階段；二是教學(xué)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的初級階段，指能夠突破教育機構(gòu)的邊界，獲得其他機構(gòu)的課程資源的階段；三是教學(xué)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的高級階段，指高校之間的界限被完全打破，最大化實現(xiàn)社會資源的共享的階段[9]。Fahey則將數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程劃分為四個階段：一是穩(wěn)定階段，指建設(shè)穩(wěn)定的信息技術(shù)系統(tǒng)和管理職能的階段；二是標(biāo)準(zhǔn)化階段，該階段包括消除冗余系統(tǒng)、實施IT治理；三是最優(yōu)化階段，在該階段提升自動化程度和學(xué)習(xí)體驗；四是數(shù)字化轉(zhuǎn)型階段，是能夠利用大數(shù)據(jù)技術(shù)開展教學(xué)與管理的階段[10]。李鋒等通過比較、分析國內(nèi)外九份教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型相關(guān)政策文件和研究報告，提出了“三步走”的教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型路徑：首先，建設(shè)智能化環(huán)境，關(guān)注教育基礎(chǔ)設(shè)施、教育資源、教育平臺系統(tǒng)的建設(shè)；其次，創(chuàng)新教育教學(xué)應(yīng)用，探尋教學(xué)方法、教學(xué)流程、教學(xué)模式的創(chuàng)新；最后，促進(jìn)教育高質(zhì)量發(fā)展，追求教育公平、教育個性化、教育終身化[11]。

綜上可知，教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型是一個系統(tǒng)工程，如何借助教育的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，縮小不同地區(qū)的教育發(fā)展差距，促進(jìn)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)，需要在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、數(shù)字化教學(xué)方式應(yīng)用、資源開發(fā)和優(yōu)化等方面進(jìn)行頂層設(shè)計。因此，本研究將教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程按先后順序劃分為數(shù)字化準(zhǔn)備階段、數(shù)字化應(yīng)用階段和數(shù)字化提升階段（見圖1）。在數(shù)字化準(zhǔn)備階段，需要構(gòu)建數(shù)字環(huán)境、建設(shè)數(shù)字資源庫；在數(shù)字化應(yīng)用階段，關(guān)注教學(xué)方式的數(shù)字化變革和師生數(shù)字化素養(yǎng)的提升；在數(shù)字化提升階段，聚焦數(shù)字化評價的深入開展。

圖1 教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的階段劃分

（二）STEAM教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的路徑

本研究結(jié)合教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的階段劃分和STEAM教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的必要性，提出以下的轉(zhuǎn)型路徑：創(chuàng)設(shè)數(shù)字化的教育環(huán)境；創(chuàng)建共享的數(shù)字資源庫；創(chuàng)新數(shù)字化的教學(xué)方式；培養(yǎng)師生良好的數(shù)字素養(yǎng)。

1.創(chuàng)設(shè)數(shù)字化的教育環(huán)境

目前，全國范圍內(nèi)學(xué)校“三通兩平臺”的建設(shè)已經(jīng)基本完成，學(xué)校信息化基礎(chǔ)配套環(huán)境得到初步改善。數(shù)字化的教育環(huán)境構(gòu)建了虛實融合的混合學(xué)習(xí)空間，打破了教師與學(xué)生之間的時空限制，使學(xué)生能夠隨時隨地接受適合自己的STEAM教育，這有利于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及更好地輔助學(xué)生的情感教育，使學(xué)生得到個性化發(fā)展[12]。同時，數(shù)字化的教育環(huán)境能夠支持實時采集、分析和處理教學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù)，支持多數(shù)據(jù)支撐的個性化教學(xué)資源的推送和評價，從而輔助學(xué)習(xí)者的自適應(yīng)學(xué)習(xí)。

STEAM教育強調(diào)“做中學(xué)”，數(shù)字化教學(xué)環(huán)境有助于提升STEAM教育的教學(xué)效率。一方面，數(shù)字化環(huán)境實現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)STEAM教育資源的跨區(qū)域共享與交流，這有助于促進(jìn)STEAM教育的均衡發(fā)展。如芬蘭專門創(chuàng)辦了相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)雜志和互動論壇以支持LUMA（LUMA是芬蘭語luonnontieteet的縮寫，意思是自然科學(xué)和數(shù)學(xué)）主題的教學(xué)和學(xué)習(xí)，促進(jìn)教育者和學(xué)習(xí)者的交流協(xié)作。另一方面，數(shù)字化環(huán)境為智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)、AI教師、虛擬現(xiàn)實等新技術(shù)的常態(tài)化使用提供了支撐。如Catherin等設(shè)計的Invention Coach智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)為STEM學(xué)習(xí)提供問題化導(dǎo)學(xué)策略，研究結(jié)果表明，導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)在促進(jìn)知識遷移方面的效果與人類教師無顯著差異[13]。

2.創(chuàng)建共享的數(shù)字資源庫

數(shù)字資源建設(shè)是教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)，新時代知識觀的變革及政策的支持為優(yōu)質(zhì)共享的數(shù)字庫建設(shè)提供了良機。陳麗總結(jié)了基于“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的知識觀，闡述了知識生產(chǎn)與傳播的新規(guī)律，即傳統(tǒng)的知識傳授呈現(xiàn)“分科化、靜態(tài)、生產(chǎn)周期長、進(jìn)化困難、少數(shù)知識分子智慧”的特點，而數(shù)字化背景下的知識傳授則具有“綜合性、動態(tài)、生產(chǎn)即傳播、強進(jìn)化力、全部人類智慧”等特征[14]。數(shù)字化教育資源的內(nèi)涵也因此而豐富，教師不再是資源的唯一來源。共享的數(shù)字資源庫將更具有發(fā)展性，因為數(shù)字化的教育資源便于編輯和傳播，允許師生乃至機器人共同參與知識的產(chǎn)生和構(gòu)建，實現(xiàn)了群體智慧的協(xié)同發(fā)展[15]。共享的數(shù)字資源庫除了具有大量豐富的教育資源之外，還包括情境、工具和支架等構(gòu)成要素，這些要素不僅為學(xué)習(xí)者提供數(shù)字化學(xué)習(xí)內(nèi)容，而且為學(xué)習(xí)者進(jìn)行自主學(xué)習(xí)提供學(xué)習(xí)環(huán)境支持[16]。相關(guān)政策也為共享數(shù)字資源庫的建設(shè)提供了支撐。2016年，教育部發(fā)布的《教育信息化“十三五”規(guī)劃》指出，要在“十三五”末形成覆蓋全國、多級分布、互聯(lián)互通的數(shù)字教育資源云服務(wù)體系，為學(xué)習(xí)者享有優(yōu)質(zhì)數(shù)字教育資源提供方便快捷的服務(wù)[17]。2022年4月，國家市場監(jiān)管總局、國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會批準(zhǔn)發(fā)布的我國首批中小學(xué)數(shù)字教材國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定中小學(xué)數(shù)字教材出版活動的基本流程，對中小學(xué)數(shù)字教材提出質(zhì)量要求，給出檢測流程和檢測方法，為數(shù)字化資源庫的質(zhì)量監(jiān)督體系建設(shè)提供參考[18]。

教育資源分配不均衡是教育公平發(fā)展的一大阻礙。《新課標(biāo)》也指出，要打好共同基礎(chǔ)，關(guān)注地區(qū)、學(xué)校和學(xué)生的差異，提高課程資源的適應(yīng)性和選擇性。長期以來，我國STEAM教育發(fā)展面臨著資源不足的難題，具體表現(xiàn)為優(yōu)質(zhì)課程稀少、專業(yè)教師與專業(yè)教材短缺等方面[19]。創(chuàng)建共享數(shù)字資源庫將會極大地增加資源的種類和數(shù)量，為學(xué)習(xí)者的個性化學(xué)習(xí)提供便利，豐富學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)體驗，是解決STEAM教育資源不足難題的有效途徑。

3.創(chuàng)新數(shù)字化的教學(xué)

“充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)的作用，創(chuàng)設(shè)良好的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)生成、采集、分析、利用的數(shù)據(jù)驅(qū)動的教學(xué)環(huán)境”，有效推動教學(xué)方式的變革[20]。如隨著教育神經(jīng)科學(xué)和計算機科學(xué)等多門學(xué)科的深度融合發(fā)展，以腦機接口（Brain-Computer Interface，BCI）和腦腦接口（Brain-Brain Interface，BBI）技術(shù)為代表的新型研究方向先后出現(xiàn)，這為數(shù)字化教學(xué)方式的全新變革帶來了新的機遇，未來在全納教育、遠(yuǎn)程教育、藝術(shù)教育及元宇宙教育等多個場景中的數(shù)字化教學(xué)方式變革[15]有望實現(xiàn)。

STEAM教育開展的主要方式是基于項目的學(xué)習(xí)和基于問題的學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生通過團(tuán)隊合作與實踐，融會貫通地運用多門學(xué)科的知識來完成主題項目或解決生活中遇到的難題[21]。這對學(xué)習(xí)者的認(rèn)知能力和協(xié)作能力有著較高要求。數(shù)字化的教學(xué)方式，如與線上教學(xué)結(jié)合的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，不僅能夠減輕學(xué)生的認(rèn)知負(fù)擔(dān)、豐富成果展示方式，還可以改善課堂交互體驗、提升合作效率。張文蘭等人的研究表明，適當(dāng)?shù)膹椖唤换ビ兄趯W(xué)習(xí)者擺脫負(fù)面情緒、減輕認(rèn)知負(fù)擔(dān)，從而使在線學(xué)習(xí)更順利[22]。

4.培養(yǎng)師生良好的數(shù)字素養(yǎng)

教師與學(xué)生是教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的關(guān)鍵參與者。教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型除了要面對來自外界的挑戰(zhàn)，還需要特別關(guān)注教師與學(xué)生的數(shù)字素養(yǎng)發(fā)展水平，因為師生的數(shù)字素養(yǎng)水平與教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的價值傾向和組織實踐的過程息息相關(guān)[23]。數(shù)字素養(yǎng)不僅包括基本的數(shù)字技術(shù)知識與技能、信息與數(shù)據(jù)素養(yǎng)、數(shù)字安全和數(shù)字倫理素養(yǎng)等方面，也包括數(shù)字時代下與信息化相關(guān)的專業(yè)知識和職業(yè)能力，還包括在數(shù)字網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中面臨“真實的我”和“虛擬的我”的認(rèn)知困境時實現(xiàn)統(tǒng)一自我認(rèn)同的意識和能力[24]。

我國不同地區(qū)的STEAM教育發(fā)展水平差距較大，STEAM教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型有助于學(xué)習(xí)者實現(xiàn)跨區(qū)域的交流合作和資源共享，構(gòu)建學(xué)習(xí)共同體，從而提高STEAM教育的多樣性、公平性與包容性。但學(xué)生的數(shù)字素養(yǎng)水平會影響其在數(shù)字化環(huán)境中的學(xué)習(xí)廣度和深度，學(xué)生需要提升自身在數(shù)字化環(huán)境中的信息素養(yǎng)[25]。如開展STEAM項目時，經(jīng)常用到3D打印、激光雕刻等技術(shù)，這就要求學(xué)生有一定的數(shù)字技術(shù)思維和使用能力。《教育信息化“十三五”規(guī)劃》也強調(diào)要“著力提升學(xué)生的信息素養(yǎng)、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，養(yǎng)成數(shù)字化學(xué)習(xí)習(xí)慣”[17]。具有良好數(shù)字素養(yǎng)的學(xué)生在數(shù)字環(huán)境中能更高效地篩選出恰當(dāng)?shù)闹R點和工具，從而提高STEAM項目的學(xué)習(xí)效率。

STEAM教師作為STEAM課程的關(guān)鍵開發(fā)者和實踐者，其數(shù)字素養(yǎng)水平影響著STEAM教育的教學(xué)效果。STEAM教師的數(shù)字素養(yǎng)具體表現(xiàn)為：一是能夠利用數(shù)字技術(shù)制訂將教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)技術(shù)有機整合的策略；能夠借助數(shù)字技術(shù)設(shè)計將學(xué)科、技術(shù)和教學(xué)法有機結(jié)合的課程；二是能夠選擇有利于提升課程內(nèi)容質(zhì)量的數(shù)字技術(shù)；三是能夠在教學(xué)規(guī)劃中納入技術(shù)工具的應(yīng)用計劃，從而改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和學(xué)生學(xué)習(xí)效果[26]。自全國中小學(xué)教師信息技術(shù)應(yīng)用能力提升工程實施以來，教師的信息化意識與能力顯著增強，為STEAM教師的數(shù)字素養(yǎng)提升奠定了良好基礎(chǔ)。

5.運用數(shù)字化教學(xué)評價

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)評價大多是基于紙筆測試和課堂教學(xué)觀察，其評價的科學(xué)性和準(zhǔn)確性有待提高。人工智能、大數(shù)據(jù)等數(shù)字技術(shù)的革命推動教育評價由經(jīng)驗驅(qū)動向數(shù)據(jù)驅(qū)動轉(zhuǎn)變。在數(shù)字化時代，移動通信、傳感器等新技術(shù)正在逐步融入教育的全過程中，可以在不影響師生教學(xué)活動的情況下實時、持續(xù)地采集更多微觀的教與學(xué)的多模態(tài)過程性數(shù)據(jù)，從而開展基于數(shù)據(jù)的過程性評價[25]。目前，我國教育部已經(jīng)建立了較為完整的國家基礎(chǔ)教育質(zhì)量數(shù)據(jù)庫和多級數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)，這有助于教育評價體系的數(shù)字化發(fā)展[27]。

在STEAM教育實踐過程中，如何科學(xué)準(zhǔn)確地評價STEAM教學(xué)效果已經(jīng)成為教育領(lǐng)域的研究重點。由于STEAM教育的跨學(xué)科性和實踐性等特點，其評價工具應(yīng)當(dāng)具有多元化、多角度、過程性、全方位等特征，然而，目前國內(nèi)外學(xué)者開發(fā)STEAM教育評價工具大多聚焦STEAM課堂的某一方面評價，整體性相對缺乏[28]。《中國STEM教育白皮書》也指出，我國STEM教育評價標(biāo)準(zhǔn)還處于空白狀態(tài)，未來需要發(fā)展“多元評價主體、形成性評價、面向?qū)W習(xí)過程的評價”[29]。數(shù)字化評價方式能夠提供及時的反饋，通過多元數(shù)據(jù)分析能夠?qū)σ郧半y以測量的結(jié)構(gòu)和過程進(jìn)行評價，為科學(xué)的STEAM評價體系構(gòu)建提供更多的機會。一方面，數(shù)字化環(huán)境拓寬了教師、家長、學(xué)校等多元主體的交流渠道，從而促進(jìn)多元主體的評價發(fā)展；另一方面，基于數(shù)據(jù)的STEAM評價能夠更加全面、科學(xué)地測評學(xué)習(xí)者的能力發(fā)展情況，形成診斷性評估、形成性評估和總結(jié)性評估，有效地改善STEAM學(xué)習(xí)。

四、STEAM教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的路徑實施

（一）完善數(shù)字化STEAM教育環(huán)境

教育部于2021年7月頒布的《關(guān)于推進(jìn)教育新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)構(gòu)建高質(zhì)量教育支撐體系的指導(dǎo)意見》提出，構(gòu)建面向高質(zhì)量教育發(fā)展需求的教育新基建，重點建設(shè)信息網(wǎng)絡(luò)、平臺體系、數(shù)字資源、智慧校園、創(chuàng)新應(yīng)用和可信安全六個方面的內(nèi)容，為數(shù)字化教育環(huán)境的建設(shè)提供了方向[30]。《中國教育現(xiàn)代化2035》提出的“建設(shè)智能化校園，統(tǒng)籌建設(shè)一體化智能化教學(xué)、管理與服務(wù)平臺”[31]，為數(shù)字化技術(shù)與教育的深度融合提供了良好的校園環(huán)境。現(xiàn)階段的STEAM教育實踐常被細(xì)化為三種教育類型，即科學(xué)素養(yǎng)類、機器人編程類和軟件編程類，體現(xiàn)出明顯的數(shù)字化教育傾向。STEAM項目的開展需要建立專門的數(shù)字化支持場所，如創(chuàng)客實驗室、STEAM學(xué)習(xí)空間等，在場所內(nèi)引進(jìn)激光切割、3D打印、AR（增強現(xiàn)實技術(shù)）等設(shè)備，創(chuàng)設(shè)更具有功能性的STEAM學(xué)習(xí)空間。除了數(shù)字化的物理環(huán)境建設(shè)，還需要關(guān)注智慧學(xué)習(xí)平臺、創(chuàng)新評價平臺、學(xué)習(xí)空間等網(wǎng)絡(luò)平臺的搭建，以此促進(jìn)STEAM教育的創(chuàng)新發(fā)展。然而，數(shù)字化STEAM教育環(huán)境構(gòu)建是一個復(fù)雜綜合的過程，還需要來自政府、企業(yè)等多元主體的協(xié)同參與。

政府方面要進(jìn)行STEAM教育數(shù)字轉(zhuǎn)型的頂層設(shè)計。我國STEAM教育的發(fā)展與變革主要基于政府的支持和引導(dǎo)，盡管政府頒布了系列政策來支持STEAM教育的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，但是缺乏專門的頂層設(shè)計。STEAM教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，政府部門需要從STEAM數(shù)字資源的開發(fā)和審核、師資培訓(xùn)、經(jīng)費支持等方面進(jìn)行規(guī)劃，從而保障STEAM教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型能夠沿著正確的方向發(fā)展。以STEAM數(shù)字資源建設(shè)為例，政府需要制定與STEAM數(shù)字資源相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，拓展優(yōu)質(zhì)STEAM數(shù)字資源的來源途徑，建立STEAM教育信息化產(chǎn)品和服務(wù)進(jìn)校園審核體系，完善相關(guān)數(shù)字化資源的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)體系等。

學(xué)校與企業(yè)應(yīng)該積極合作。據(jù)艾瑞咨詢統(tǒng)計核算，2021年，我國STEAM教育市場規(guī)模達(dá)到422億元，受2020年疫情影響導(dǎo)致基數(shù)較低，2021年同比增速達(dá)35.4%[32]。由此可見，校外STEAM教育擁有豐富的STEAM教育資源，是STEAM教育的重要組成部分。與學(xué)校教育相比，企業(yè)擁有豐富的STEAM教育器材，擅長科學(xué)規(guī)劃創(chuàng)客教室。政府對STEAM教育的支持及對數(shù)字化教育產(chǎn)業(yè)的激勵，是企業(yè)投身STEAM教育數(shù)字化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的動力，而高質(zhì)量的STEAM教育數(shù)字化產(chǎn)品可以通過校企合作或者政府采購等途徑進(jìn)入STEAM正式教育環(huán)境，從而豐富STEAM教育實踐。

（二）創(chuàng)新STEAM教育數(shù)字化教學(xué)

教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵就是實現(xiàn)教學(xué)方式的數(shù)字化變革。自相關(guān)政策頒布以來，學(xué)校開始積極探索技術(shù)在STEAM教育教學(xué)中的創(chuàng)新發(fā)展，但往往會陷入“為了用技術(shù)而用技術(shù)”的尷尬局面。如部分中小學(xué)投入了大筆資金購入激光切割機、3D打印機等器材，但因缺乏合理的STEAM課程規(guī)劃和設(shè)計，使得器材空置，造成資源浪費。為了創(chuàng)新數(shù)字化背景下的STEAM教學(xué)方式，我國已有多名學(xué)者開展了相關(guān)的理論與實踐研究。

針對目前STEAM教育存在的目標(biāo)理解偏差、主題離散泛化、組織結(jié)構(gòu)松散、知識整合與內(nèi)化不足等問題，融入“大概念”的STEAM跨學(xué)科教研有助于破解難題[33]。在大概念的統(tǒng)領(lǐng)下，眾多研究者匯聚具有各學(xué)科背景的STEAM教師的群體智慧，探究數(shù)字技術(shù)在STEAM教學(xué)中的高效應(yīng)用，從而不斷創(chuàng)新STEAM教育的教學(xué)模式。李新等結(jié)合國內(nèi)外典型STEM教學(xué)模式，構(gòu)建了以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的雙師型STEM教學(xué)模式，即利用視頻超錄播技術(shù)和線上互動教學(xué)系統(tǒng)，搭建雙師授課平臺，采用線上教師與線下教師相結(jié)合的混合式教學(xué)模式，傳播優(yōu)質(zhì)教育資源，促進(jìn)學(xué)生的學(xué)業(yè)發(fā)展[34]。隨著大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)在課堂教學(xué)中的持續(xù)深入應(yīng)用，一個服務(wù)于學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)生成、采集、分析、利用的數(shù)字化教學(xué)環(huán)境正在形成，這也為STEAM教育的數(shù)字化教學(xué)提供了條件。

（三）豐富共享STEAM數(shù)字資源庫

數(shù)字資源建設(shè)是教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)，是教學(xué)內(nèi)容的重要載體。美國STEAM教育的發(fā)展不僅來源于政府的大力支持，更得益于其社會組織網(wǎng)絡(luò)的多元資源整合[35]。項目引路（Project Lead the Way，PLTW）機構(gòu)是目前全美最大的、非營利的STEAM教育項目提供者，其課程資源由各領(lǐng)域?qū)＜摇⒁痪€教師和高校教師等共同開發(fā)，并且隨著知識的更新與社會需求的變化而不斷地更新與改進(jìn)[36]。美國學(xué)者亞克門教授及其團(tuán)隊開發(fā)的專門的STEAM教育網(wǎng)站平臺（http://steamed.com），宣傳STEAM教育理念的同時提供了豐富的STEAM數(shù)字資源，包含STEAM教育研究前沿、課程培訓(xùn)等內(nèi)容[22]。

同樣，我國STEAM教育的數(shù)字化發(fā)展也需要整合各類資源，如協(xié)同企業(yè)、高校、科技場館等多元主體搭建共享的STEAM數(shù)字資源庫。STEAM教育創(chuàng)新應(yīng)用需要重點建設(shè)三種資源庫：融合學(xué)習(xí)分析、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)構(gòu)建學(xué)科資源庫，對資源的動態(tài)生成和進(jìn)化進(jìn)行系統(tǒng)的管理和更新；基于開放共享的理念構(gòu)建開放課程庫，形成良好的共建共享機制；與相關(guān)部門的教育信息數(shù)據(jù)中心對接開發(fā)STEAM教育管理系統(tǒng)，實現(xiàn)教育數(shù)據(jù)的持續(xù)更新[6]。2022年3月28日，國家智慧教育公共服務(wù)平臺正式上線，面向在校師生和廣大社會學(xué)習(xí)者開放。平臺新接入了北京、上海、江蘇等9個省份的省級智慧教育平臺，初步嘗試了區(qū)域優(yōu)質(zhì)數(shù)字資源的全國共享。截至2022年7月12日，平臺的總瀏覽量已超過30.3億次，各類優(yōu)質(zhì)數(shù)字資源供給持續(xù)擴大，有效豐富了數(shù)字教育資源和服務(wù)供給，滿足了各方對資源與服務(wù)多樣化的需求，得到了教育系統(tǒng)和社會各界的廣泛認(rèn)可[37]。國家智慧教育公共服務(wù)平臺進(jìn)一步增設(shè)STEAM數(shù)字資源欄目，將極大降低STEAM數(shù)字資源庫建設(shè)的成本，同時借助國家平臺的傳播影響力也能最大限度地減小區(qū)域間資源分布不均衡的影響。

（四）提升師生STEAM數(shù)字素養(yǎng)

1.提升學(xué)生數(shù)字素養(yǎng)

新一代學(xué)生屬于數(shù)字化原住民，其能夠迅速適應(yīng)在線學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)分析測評、個性化資源推薦等數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用，形成了一套在數(shù)字環(huán)境下認(rèn)識事物、交流互動、解決問題的行為方式與思維[38]。隨著教育的數(shù)字化程度不斷提高，“學(xué)生”一詞也被賦予了新的內(nèi)涵，除了真人之外，教育機器人、通過數(shù)字映射的方式獲得的虛擬主體等皆可被視為學(xué)習(xí)者（學(xué)生）。例如，挪威NoIsolatio公司開發(fā)的AV1機器人可以替生病離校的學(xué)生到教室“上課”，學(xué)生通過遠(yuǎn)程操作機器人在課堂上環(huán)顧教室、舉手發(fā)言，甚至可以改變機器人的眼神來表達(dá)他們的情緒[39]。又如元宇宙技術(shù)支持低延時、高沉浸的交互，真實主體和鏡像主體作為學(xué)生的潛力和風(fēng)險開始被研究者關(guān)注[15]。相比于以教師為中心的傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)境，學(xué)生普遍更傾向于選擇數(shù)字化教學(xué)環(huán)境。韓錫斌等提出的創(chuàng)設(shè)個性化的虛實融合學(xué)習(xí)情境、提供多樣化和情境化的開放教育資源、構(gòu)建開放化和社會化的學(xué)習(xí)共同體、提供個性化和精準(zhǔn)化的學(xué)習(xí)支持服務(wù)等方案，可以為學(xué)生數(shù)字素養(yǎng)的全面發(fā)展提供支撐[24]。

2.提升STEAM教師數(shù)字素養(yǎng)

教師數(shù)字素養(yǎng)的提升是一個長期過程，除了教師自身的學(xué)習(xí)動機驅(qū)動，外部環(huán)境和專業(yè)發(fā)展培訓(xùn)項目也將影響教師的數(shù)字素養(yǎng)發(fā)展。如新冠肺炎疫情防控期間的“停課不停學(xué)”活動，倒逼了教師在線教學(xué)素養(yǎng)的提升[40]。要想激發(fā)STEAM教師數(shù)字素養(yǎng)提升的內(nèi)部動機，需要明確STEAM教師的數(shù)字素養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)。例如，王卓玉等提出了TPACK框架，該框架包含對STEM教師數(shù)字化知識和技能的評價要求，有助于STEM教師評價自身的數(shù)字素養(yǎng)水平，并了解自身需要提升的部分[41]。2018年，中國教育科學(xué)研究院STEM研究中心發(fā)布《中國STEM教師能力等級標(biāo)準(zhǔn)（試行）》，該標(biāo)準(zhǔn)指出STEM教師數(shù)字素養(yǎng)的發(fā)展途徑，并建議STEM教師將該標(biāo)準(zhǔn)作為自身專業(yè)發(fā)展的重要依據(jù)[31]。

STEAM教師數(shù)字素養(yǎng)的提升還需要來自政府、企業(yè)、學(xué)校等外部環(huán)境的支持。政府應(yīng)構(gòu)建STEAM教師數(shù)字素養(yǎng)發(fā)展的完整體系，制定STEAM教師數(shù)字素養(yǎng)評價的標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)立STEAM教師數(shù)字素養(yǎng)提升的培訓(xùn)項目，完善STEAM教師專業(yè)發(fā)展平臺等。2010年9月，美國總統(tǒng)科技顧問委員會發(fā)布的報告《準(zhǔn)備與激勵：為了美國的未來在K-12階段開展STEM教育》（Prepare and Inspire：K-12 Science，Technology,Engineering and Math（STEM）Education for America's Future）提出，通過獎勵國家最杰出的STEM教師（5%），吸引和留住STEM教師，同時也為STEM教師的專業(yè)發(fā)展提供動力；英國的國家STEM學(xué)習(xí)中心專門建立了名為STEMLearning的學(xué)習(xí)網(wǎng)站，該網(wǎng)站對所有的STEM教師開放，教師不僅可以在網(wǎng)站上獲取豐富的教學(xué)資源，還可以通過網(wǎng)站跨學(xué)校組建隊伍來研發(fā)STEM項目。2005年，法國國家太空研究中心與高校合作建立教師培訓(xùn)中心，對STEM教師進(jìn)行專業(yè)化培訓(xùn)。

學(xué)校的體制環(huán)境和各類資源決定了教師發(fā)展的機遇和條件[42]。STEAM教師的數(shù)字素養(yǎng)提升不僅需要來自宏觀層面的國家政策的支持引導(dǎo)，還需要微觀層面的學(xué)校提供專業(yè)發(fā)展的培訓(xùn)機會。學(xué)校不僅需要推動校內(nèi)STEAM教師的合作交流，還需要推動STEAM教師研修網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建。一方面，研修網(wǎng)絡(luò)的完善能夠拓展STEAM教師專業(yè)發(fā)展的平臺，促使STEAM教師通過交流研討打破自身知識結(jié)構(gòu)局限，同時能夠借助互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)實現(xiàn)教師專業(yè)發(fā)展培訓(xùn)與自身實踐的無縫連接，支持跨學(xué)科教研共同體的良性運行和再生產(chǎn)；另一方面，網(wǎng)絡(luò)研修便于搜集全面的教師研修行為數(shù)據(jù)，形成基于證據(jù)的教研評價內(nèi)容，有助于評價的科學(xué)化發(fā)展。

相比于政府和學(xué)校，企業(yè)擁有更豐富的STEAM數(shù)字教育資源，其產(chǎn)品更迭也更加迅速。因此，企業(yè)可以給STEAM教師提供數(shù)字化教學(xué)能力發(fā)展的各類資源，開展STEAM教師數(shù)字素養(yǎng)提升的培訓(xùn)服務(wù)和認(rèn)證服務(wù)等。

（五）深化STEAM數(shù)字化評價應(yīng)用

科學(xué)的評價體系是衡量STEAM教育實際發(fā)展?fàn)顩r的依據(jù)，也是決定STEAM教育發(fā)展方向的指揮棒。STEAM教育、學(xué)生學(xué)習(xí)、評價內(nèi)容的復(fù)雜性決定了評價工具、方法、主體多樣化的必要。數(shù)字化環(huán)境能夠拓寬教師、家長、學(xué)校等多元主體的交流渠道，從而促進(jìn)多元主體的評價發(fā)展，獲得更加全面客觀的評價結(jié)果。基于數(shù)據(jù)的STEAM評價能夠更加全面、科學(xué)地測評學(xué)習(xí)者的能力發(fā)展情況，形成診斷性評估、形成性評估和總結(jié)性評估，有效地改善STEAM學(xué)習(xí)。

隨著科技進(jìn)步，用來開展STEAM教育評價的數(shù)字化評估工具也逐漸豐富。如Lin等在計算機理論模型的基礎(chǔ)上，開發(fā)了一個評價學(xué)生在STEM教育中協(xié)作解決問題能力的評估系統(tǒng)[43]。又如吳忭等融合質(zhì)性和量性的評價方法特點，構(gòu)建了認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)分析（Epistemic Network Analysis，ENA）用來測量STEM思維的發(fā)展水平，具有分析多維度數(shù)據(jù)動態(tài)、耦合關(guān)系、深度挖掘數(shù)據(jù)、動態(tài)評估學(xué)習(xí)者的專業(yè)思維發(fā)展的顯著特征[44]。歐盟STEM橫向技能評估框架指出，數(shù)字評估工具應(yīng)該具備三大特點：一是靈活性，能夠支持對不同學(xué)習(xí)類型的評估；二是實用性，能夠?qū)⒗碚撆c實踐相結(jié)合，允許教師作出自身的專業(yè)判斷；三是實用性，能夠及時對學(xué)習(xí)的結(jié)果做出反饋[41]。未來需要更加積極地借助科學(xué)技術(shù)，持續(xù)深化開展基于評價指導(dǎo)下的STEAM教育發(fā)展。

五、總結(jié)與展望

人工智能、大數(shù)據(jù)、元宇宙等信息技術(shù)層出不窮，逐漸形成了全新復(fù)雜的教育生態(tài)系統(tǒng)。教育作為社會發(fā)展的一個子系統(tǒng)，其數(shù)字化轉(zhuǎn)型也是必然趨勢。伴隨《新課標(biāo)》的頒布，STEAM教育也迎來了新的發(fā)展機遇。分析可知，STEAM教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型存在必然性，其既是時代發(fā)展的外在需求呼喚，也是自身發(fā)展的內(nèi)在需求體現(xiàn)。本研究以教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的階段劃分為依據(jù)，結(jié)合STEAM數(shù)字化轉(zhuǎn)型的必要性，提出了以下轉(zhuǎn)型路徑：一是創(chuàng)設(shè)數(shù)字化的教育環(huán)境；二是創(chuàng)建共享的數(shù)字資源庫；三是創(chuàng)新數(shù)字化的教學(xué)方式；四是培養(yǎng)師生良好的數(shù)學(xué)素養(yǎng)。路徑的實施則包括：第一，完善數(shù)字化STEAM教育環(huán)境；第二，創(chuàng)新STEAM教育數(shù)字化教學(xué)；第三，豐富共享STEAM數(shù)字資源庫；第四，提升師生的STEAM素養(yǎng)；第五，深化STEAM數(shù)字化評價應(yīng)用。

STEAM教育數(shù)字化轉(zhuǎn)變有效豐富了STEAM教育實踐，是STEAM教育發(fā)展的新階段。但在這一過程中應(yīng)該警惕技術(shù)決定論傾向，回歸以人為本的教育初心，深入探尋數(shù)字化STEAM教育的自身文化傳統(tǒng)和內(nèi)在發(fā)展邏輯。