新教育背景下的STEM教育与信息技术融合探索

崔成

摘 要：将STEM教育与相关课程融合是当前教育界正在创新探索的一种新型教学模式，其主要以项目为载体，引领学生通过分组合作，综合利用知识与技能，对问题进行分析探究、实践探索，并最终成功解决实际问题。这一融合模式也成为不断提高小学信息技术课程质量的探索课题，借以进一步丰富该课程的教学设计，将相关学科知识进行了整合、融合与统筹，引导学生为了解决问题而不断深入学习信息技术知识，提高学生综合运用知识与技能的能力。

关键词：STEM教育;信息技术;融合;探索

中图分类号：G623.58 文献标识码：A 收稿日期：2020-04-06 文章编号：1674-120X（2020）25-0099-02

把科学、技术、工程和数学等内容有机融合到具体学科课程的教学实践中，引领学生综合运用技能，切实发挥每一个学科教育的优势，进一步促进教育质量的全面提高，这一新理念的创新探索就是为了使现在所培养出的人才满足未来人才的需求。因此，在小学信息技术教学中，应将STEM教育引入其中，通过从多个角度、多个方向去审视并探索信息技术教育与科学、技术、工程和数学等学科教学的关联性，真正为信息技术教学的改革创新探索出一条正确的新路，使得信息技术的教育实效能够落实落地。

一、当前STEM教育与信息技术融合存在的问题分析

当前，在STEM教育与信息技术学科进行整合的实践活动中，有的融合课程虽然主题比较明确，但STEM项目缺乏清晰的融合痕迹，仍以小学信息技术课为主导，STEM项目原本要达到的教育目的受限。实际上，STEM教育理念的关键就是一定要体现其综合性、渗透性和融合性。STEM教育与信息技术学科进行有效融合，势必要对原来的课程结构以及组织类型加以改良，从而推动信息技术学科的深层发展，也让学生通过传统方法学习信息技术知识，提高技能的认知，并有所拓展和创新。STEM教育与学科的融合，呈现出各学科相融共促的局面，彻底打破了学科的领域边界和传统的“各自独立”。学生接受知识并运用知识，不是单一的输入与输出，而是多面输入，再多方输出，考验和锻炼的是学生综合运用各学科知识的能力，借助项目活动，不断深化运用知识，培养学生的科技理工素养。这一教育理念的介入，就是为了能够使教育主体——学生朝着复合型创新型人才方向培养，以期与未来接轨。由于STEM教育理念的内涵和外延都非常的丰富，聚合了各种学科的知识与技能，因此具有非常强的综合性、包容性，是跨学科知识聚合、技能并用的综合素养教育。当下，小学信息技术课程融合STEM教育理念，要将传统分散的学科、技术、工程以及数学这几门课程集合成一个整体，通过引领学生将所学的零碎知识以及机械工程知识等借助一个具体项目来完成融合并运用。看似杂乱无章的学习情境，体现的是学生调动知识、开动思维、挖掘潜能、探究世界的综合应用能力，在课堂实践中，学生还能提高问题解决能力、实践能力、设计能力以及合作能力。

STEM项目与小学信息技术的融合在现实中也并不顺畅。当前信息技术课程与STEM教育融合中还存在着一些差异，STEM教育提倡的是跨学科的整合课程，信息技术属于分科的课程，其所体现的是学科本位。STEM教育中的提到了“工程”“技术”等词，教师要重视对小学生的工程意识、工程思维与能力的培养，这也是新课标提倡的要做好技术与工程领域的教学，但是在实际教学中，这部分教学内容并没有引起足够重视。因此，STEM教育与小学信息技术融合需要深入思考与探究。

二、STEM教育与小学信息技术融合的具体实践

（一）基于技能目标呈现明晰的任务应用线路

新课标一再强调，各个学科的教学目标必须包括基本的知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观这三个维度。而最重要的目标之一就是达成基础的知识与技能。那么，STEM教育与小学信息技术的融合，首先需要对教学目标进行精准定位。也就是说，技能目标虽然是主要的目标，但是它隐身于任务应用目标后面，而任务目标能够推动教学的进程，最终实现技能目标，在这种融合过程中，教学效能得以实现。

以《飞鸟闯关》游戏编程为例，传统教学过程设计是Scratch编程软件编写、数学坐标、克隆方式等。从当前的教学设计来看，大多数教学都是以计算机操作技能介绍、Scratch编程软件以及程序如何编写为主。一般常见的设计流程是：采用Scratch编程软件编写的游戏实例引入编程—讲述这一软件的特点以及运用方法;介绍与游戏相应的程序模块—教师演示基本模块搭建过程—学生模仿教师程序编程;之后按照具体项目要求开展活动—教师进行辅导评议。显然，这一过程明显关注的是学生技能的达成，了解Scratch编程软件是知识目标，而学生模仿编程是技能目标。可见，对基础目标，学生能够达成，但对教师主导的技能，学生则缺乏自己的创新，根据学习的Scratch软件知识进行模仿编程，但是学生缺乏足够的应用练习，因而知识的迁移应用目标难以达成。

从这一传统教学设计中可以看出，技术目标达成是主线，注重对编程软件的认知，教师将程序模块作为教学的重点，从而引导学生去关注程序搭建的编程，最終让学生通过教师的引领，学会编程软件的基本原理以及如何搭建模块。这样的教学过程是以技能为主，学生缺乏足够的应用练习，从而导致学生的学习过程较为单一，因为缺乏实践应用而对概念的理解相对片面，在具体实践之中可能会无法实现正确的知识迁移。

经过反思与改进，现行的教学设计为导入环节提出问题—思考问题—提出解决思路;解决方式—多种相关路径—活动反思总结。

导入环节是这样的：“天空中飞翔着一只可爱的小鸟，‘呀！不好。前面出现了一个障碍物，一定要飞过去，不然就会掉下来摔死。如果穿过去，我就能加分。小鸟一边提醒自己一边奋力地扇动翅膀。这只小鸟究竟越过障碍物了没有？是否安全到达了目的地呢？”

提出问题：

（1）如何实现小鸟自动下落？

（2）如何让小鸟的头始终朝右，并自动上下运动？

（3）如何新建柱形障碍物？

解决思路：

（1）小鸟大小改变—确定小鸟初始出现的位置—小鸟上下运动。

（2）保持方向，移动小鸟。

（3）障碍物的大小、运动、最初位置、移动、隐藏。

路径方式：

（1）小鸟偏左位置上下运动，运动方式用空格键操作。

（2）修改角色信息或者用修改角色坐标的方式，移动角色。

（3）障碍物转动90度，初始位置舞台最右边—持续往左移动，到达边缘隐藏，再次移动—重新移动—克隆方式新建障碍物。

通过这样的设计可以看出，任务成了教学的核心。学生通过应用实例的参与，体验到了如何运用软件进行编程以及控制，通过一些设定，对游戏中的虚拟图像产生了何种影响？各种游戏任务来源于生活，同时也符合学生的个人经验及认知需求。这样项目化的实际应用，能让学生以主体身份融入设计以及目标任务的完成中，其认识深度和实践能力在不断增强。而学生的个性化的创作，也使得设计过程既有行为实施也有思维创新。

（二）从教师主导到学生自主学习的过程转变

小学信息技术课的课堂教学在一定程度上已经形成了较为固定的教学结构，即教师主导，要求学生按照一定的方式学习，而学生无法进行个性选择。这与小学信息技术课堂的硬件条件有关，因为是公共机房，学生对自己的作品有时候是没法存储的，因此及时存储作品的习惯尚未形成。而有的学生在操作中会出现失误，前一次所进行的项目任务因为存储不当而丢失，导致整个任务完成受到阻碍。当下所实践探索的STEM教育与信息技术的融合，则能增强学生的自主选择性和组织性，让学生最大限度地完成自行收集素材、整理素材、加工处理、制作完成等流程。教师需要根据现实情况做相应修改，依据学生的学习情况，对综合性较强的教学主题活动加以确定，确保教学目标的实现。接到项目任務的学生，主动按照项目任务完成个性化作品，在项目参与中不断提高技能认知，并能够完整表达自身需要，让作品呈现出丰富性与创新性。

（三）从单课型逐步向主题的系统性完整性转变

在传统的小学信息课程中，其评价是以总结性评价为主的，也就是说通过一个项目作品就能涵盖整个课的教学内容。而STEM融合教育，其教学设计实际上更加强调的是依托项目自身需求，对学生投身于创作之中的各个方面的能力加以综合性培养。学生在完成项目作品时，不是单一能力的体现，而是多种能力的聚合应用，如一个项目作品包含有程序编写、算法分析以及流程设计等，教学设计应注重整体性而不是局部性。因此融合模式下的教学设计应体现系统性和可持续性，真正满足学生综合素养提升的需求。从一些传统的教学课堂形式来看，教师对学生的要求仅停留在完成本节课的技能任务上，因此学生设计的项目作品比较单一，反映出学生对不同学科知识的理解比较片面，只停留在技术掌握的层面，而对知识点本身应用意义的认知还比较缺乏，造成学生设计项目作品时缺乏创新性。当前，STEM教育与信息技术的融合中，其所设定的项目任务包含了各个学科的相关知识，学生在对这些知识进行整合运用时，能够形成较为全面的知识体系。

总之，STEM与信息技术的融合，关键在于能够凸显综合性和主体性，使得学生对生活实际问题的求解能力逐步增强。小学信息技术课程需要吸收STEM教育中比较适宜的元素，使得信息技术课更富有层次感，既能推动这一学科的生存发展，同时又能实现自然融合、贯通融合以及有机融合，结合具体的学情来采取最佳的一种融合方式，切实保证教学效果。

参考文献：

[1]袁传文.3D创客教育与小学信息技术教学融合探索[J].广东科技，2016，25（11）：148-149.

[2]朱仲平.例谈信息技术课堂中实现STEM教学设计的策略[J].中国信息技术教育，2020（1）：48-49.