STEM教育在信息技术学科中的融合

陈晓祥

【摘 要】STEM教育是科学、技术、工程和数学的教育，它不是四门学科的简单叠加，它强调跨学科知识的融合，培养学生的实践能力和创新精神。在信息技术学科中融合STEM教育，有利于丰富信息技術学科的课程资源，提高课程内容的实践水平，能有效地落实学科教学目标，更好地培养学生的信息技术学科核心素养。

【关键词】STEM教育;信息技术;学科融合

STEM教育是一种综合性的课程，主要是培养学生的真实问题解决能力、创新能力和创新精神。信息技术学科是一门培养学生信息素养，帮助学生掌握信息技术基础的知识与技能，增强信息意识、发展计算思维、提高数字化学习与创新能力，树立正确的信息社会价值观和责任感的课程。在信息技术学科中融合STEM教育，有利于丰富信息技术学科的课程资源，提高课程内容的实践水平，能有效地落实学科教学目标，符合我国创新人才的培养需求，可以为信息技术学科的改革和发展提供新的思路和方向。

一、理解STEM教育

STEM教育是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Math）的教育。STEM教育最早源于美国，1986年，美国国家科学委员会提出重振美国的理工科教育，发布了《本科的科学、数学和工程教育》报告，首次提出SEM教育的纲领性建议。1996年，美国国家科学基金会在《塑造未来——对美国大学理工教育的新期望》报告中提出SMET概念。2001年，STEM逐步取代SMET，成为四门学科的统称。2007 年8月，美国国会通过《国家竞争力法》，STEM教育成为美国国家战略。2015年，美国颁布《STEM教育法》，形成STEM教育体系。

随着STEM教育在美国的发展，这一概念也被国内的大众所熟知。在国内，STEM的概念被不断丰富和发展，人们在STEM中间加进了艺术“Art”，使之成为STEAM，后来又加进了写作“Writing”，使之成为STREAM。STEM已经成为跨学科融合的代名词，它不是四门学科知识的简单叠加，而是强调将不同学科的知识进行融合，形成一个有机统一体，以便更好地培养学生的实践能力、创新精神和STEM综合素养。

二、在信息技术学科中融合STEM教育的意义

在长期的中小学教学中，“双基”一直处于统治地位，受这种情况的影响，在信息技术学科教学中，许多教师一味追求技术操作层面的内容，例如，在教学画图模块《画方形和圆形》时，教师向学生演示使用矩形和椭圆工具画出教材中的图形，然后让学生自主完成本节课的内容。在这样的课堂中，教师关注的仅仅是作品的完成度，教学的结果往往只是学生完成了某一个作品，掌握了一点知识与操作技能，缺少思维层次的提升，并不能形成解决实际问题的能力，创新能力的培养更是缺失。

在信息技术学科教学中融合STEM教育，有利于学生将所学的知识和技能，迁移到解决实际生活中的问题，并能引发思考，以便将来能应对更加复杂的情况。同时，信息技术学科和STEM教育都具有很强的实践性，在教学中可以采用STEM教育中常用的项目学习法（PBL）。如在画图、编程、机器人等模块教学中，可以把每一节课的学习内容项目化，将跨学科的内容、高级思维能力发展和真实的项目需求联系起来，学生在完成作品的过程中，获得跨学科的知识和技能，创造性运用知识解决社会性问题的能力。再者，信息技术学科本身的技术性与STEM教育的技术性要求不谋而合。STEM教育强调培养学生的技术素养，学生需要学会使用技术来激发和简化创新的过程，表现多样化的成果，分享创意。在信息技术学科中，不仅仅要学生学会软件的基本操作，而且需要理解背后的技术思想，达到触类旁通的目的。如在三维建模单元的学习中，需要学生理解空间的概念，点、线、面、体的关系，这些核心内容在不同的三维建模软件中都是相通的，理解了这些就会掌握这一类工具的使用方法，为学生未来解决实际需求服务。因此，在信息技术学科中融合STEM教育，可以让信息技术学科核心素养在课堂中落地生根。

三、信息技术学科中融合STEM教育的路径

STEM教育追求的是一种跨学科整合的课程模式。在现阶段的学校教育中，额外增加新的学科，牵扯的方面比较多，推进难度比较大。因此，在学科教育中开展STEM教育的融合就成了广大教师的首选。在信息技术学科中融合STEM教育，可以从课程目标维度、课程内容组织、课程评价方式等方面进行。

（一）引入STEM素养，优化课程目标维度

目前，在信息技术学科教学目标中，知识与技能是比较重要的一个方面，重在考量学生对双基的理解;在STEM教育的素养目标中，知识融通与应用是其中比较重要的方面，重在培养学生对知识的融会贯通，解决实际问题的能力。我们可以将信息技术课程三维目标融合进STEM素养目标，让目标更具体，更有操作性。

例如，三维建模《设计花瓶》一课的教学目标可以这样设定：（1）知道花瓶的结构组成、外形特征;（2）学会“构造”-“旋转”工具的使用方法;（3）在设计花瓶模型的过程中，体验项目实施（问题解决）的一般过程;（4）体会对花瓶组成部分的宽度、长度与形状的改进，就能创作出与众不同的花瓶作品，培养学生的创新意识。

（二）采用项目化学习模式，重构课程组织形式

在常规的信息技术学科教学活动中，教师们已经形成了一套相对固定的教学模式，“讲授—操作—再讲授”深得人心。如在教学Scratch编程《花朵缤纷》时，学生在老师分步讲授结束之后开始操作，拼命完成最终作品是学生追求的目标。采用项目化学习重构本节课后，学生在项目情境中，对需要解决的“如何让花朵开满整个花园”的问题进行研究，最终确定四个循序渐进的子问题：（1）用一瓣花瓣画一朵花;（2）花开一处;（3）花开满园;（4）花朵缤纷。并在项目实施过程中进行充分的表达、交流、讨论与合作，完成物化作品成果，整个过程中，学生将知识融会贯通，形成了问题解决能力，提高了实践能力。

（三）开展多种课程评价方式，丰富评价的手段

受传统学科评价方式的影响，信息技术学科一般采用量化考核的方式对学生进行评价。通过试卷评价来检查学生对知识的认识、理解以及掌握程度。通过上机操作来检查学生运用所学知识创作作品的信息能力水平。STEM教育则采用过程性评价和结果性评价相结合，表现性评价、档案袋评价等为主的多样化评价方式。在信息技术课程中，我们可以引入过程性评价，突出形成性评价，使得评价贯穿整个教学过程，我们要结合教学目标，设计合适的评价量规，通过学生参与每一节课的课堂表现以及他们平时作品的完成情况，对学生进行综合评价。

【参考文献】

[1]普通高中信息技术课程标准[M].北京：人民教育出版社，2018：1-3.

[2]付德旺.奥巴马强调STEM教育的重要性[J].基础教育参考，2011，（7）：29.

[3]余胜泉，胡翔.STEM教育理念与跨学科整合模式[J].开放教育研究，2015，21（4）：12-13.