高凱濤 高 杰 賈 嫚

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STEM教育理念下技術(shù)與課程的融合探究

高凱濤1高 杰1賈 嫚2

（1．北京理工大學(xué) 繼續(xù)教育學(xué)院，北京 100081；2．北京理工大學(xué)，教育研究院，北京 100081）

依照我國教育目標(biāo)從以知識(shí)為中心向以能力為中心轉(zhuǎn)變的要求，STEM教育可為教育改革在教學(xué)環(huán)境、教學(xué)手段和教學(xué)方法上的不斷深入發(fā)展提供可行的思路。文章以技術(shù)接受模型和技術(shù)任務(wù)匹配模型為理論基礎(chǔ)，遵循學(xué)科融合性、技術(shù)匹配性、技術(shù)易用性的設(shè)計(jì)原則，通過對STEM課程的分類研究與技術(shù)的需求分析，提出了STEM教育理念下技術(shù)與課程融合模式。此外，文章對STEM教育中技術(shù)與課程融合的四方面技術(shù)需求進(jìn)行了重點(diǎn)分析，以期為信息技術(shù)環(huán)境中STEM課程的開展提供一定的指導(dǎo)。

STEM教育；技術(shù)與課程的融合；技術(shù)接受模型；任務(wù)技術(shù)匹配模型

STEM是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）四門學(xué)科英文首字母的縮寫。STEM教育的本質(zhì)是培養(yǎng)學(xué)生STEM相關(guān)學(xué)科的知識(shí)與能力，讓學(xué)生通過綜合利用科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)這幾門學(xué)科的知識(shí)，來解決現(xiàn)實(shí)生活中出現(xiàn)的問題——這就為學(xué)生提供了打破學(xué)科界限、在貼近生活的情境中體驗(yàn)學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)和技能的可能。學(xué)生通過STEM跨學(xué)科學(xué)習(xí)，建立起對真實(shí)世界規(guī)律的感知，從而對世界和社會(huì)產(chǎn)生自己的認(rèn)知，在知識(shí)學(xué)習(xí)和情感體驗(yàn)上有豐富的收獲。本研究對STEM教育理念下技術(shù)與教學(xué)的融合進(jìn)行了探究，以期推動(dòng)我國教育改革在教學(xué)手段、教學(xué)方法和教學(xué)環(huán)境等方面的不斷發(fā)展，并不斷豐富信息化教學(xué)理論和學(xué)生專業(yè)能力培養(yǎng)的相關(guān)理論。

一 STEM教育理念下技術(shù)與課程融合的理論基礎(chǔ)

1 技術(shù)接受模型

技術(shù)接受模型（Technology Acceptance Model，TAM）最早由Davis等[1]于1989年對計(jì)算機(jī)廣泛接受的決定性因素進(jìn)行解釋說明時(shí)提出。TAM運(yùn)用理性行為理論，提出了模型的外部變量：①有用性感知（Perceived Usefulness），反映一個(gè)人認(rèn)為使用一個(gè)具體的系統(tǒng)對其工作業(yè)績提高的程度；②易用性感知（Perceived Ease of Use），反映一個(gè)人認(rèn)為使用一個(gè)具體系統(tǒng)的難易程度，具體如圖1所示。

圖1 技術(shù)接受模型

2 任務(wù)技術(shù)匹配模型

任務(wù)技術(shù)匹配（Task-Technology Fit，TTF）由Goodhue等[2]于1995年提出，反映了技術(shù)和任務(wù)需求之間的邏輯關(guān)系。TTF主張，信息系統(tǒng)只有匹配需要完成的任務(wù)，此行為才具有高績效。據(jù)此，Goodhue等提出的任務(wù)技術(shù)匹配模型如圖2所示。該模型主要由“任務(wù)需求”、“工具功能”和“個(gè)人行為”三個(gè)核心部分構(gòu)成，并且首次提出“任務(wù)技術(shù)匹配”的概念。其中，“任務(wù)需求”一般指用戶使用信息系統(tǒng)執(zhí)行活動(dòng)時(shí)的需求；“工具功能”指信息系統(tǒng)或支持服務(wù)為用戶完成任務(wù)所提供的工具或幫助；“個(gè)人行為”即用戶的計(jì)算機(jī)使用經(jīng)驗(yàn)、能力等；“任務(wù)技術(shù)匹配”是指個(gè)人利用信息系統(tǒng)執(zhí)行任務(wù)的匹配程度；“實(shí)際使用”指用戶使用工具時(shí)的實(shí)際使用情況——“任務(wù)需求”、“工具功能”特征共同作用并影響“任務(wù)技術(shù)匹配”，從而決定用戶使用信息系統(tǒng)的績效。任務(wù)技術(shù)匹配模型是一種通用性的模型，并沒有對使用任務(wù)環(huán)境和系統(tǒng)做出具體的要求，可以作為其它研究框架的理論依據(jù)，因此適用于信息技術(shù)環(huán)境中技術(shù)與STEM課程知識(shí)融合模型的設(shè)計(jì)[3]。

圖2 任務(wù)技術(shù)匹配模型

圖3 STEM教育理念下課程與技術(shù)融合模式

教育相關(guān)的技術(shù)層出不窮，在學(xué)習(xí)中不同技術(shù)對知識(shí)的相關(guān)支持有很大差別。根據(jù)技術(shù)接受模型和任務(wù)技術(shù)匹配模型，教師在進(jìn)行技術(shù)輔助教學(xué)時(shí)，應(yīng)該首先考慮學(xué)生面臨的任務(wù)和預(yù)計(jì)達(dá)成的目標(biāo)；然后對學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)進(jìn)行定義和分析，并準(zhǔn)確把握學(xué)生的技術(shù)使用需求；最后針對不同的課程環(huán)節(jié)和課程知識(shí)，使用與之相符的技術(shù)進(jìn)行輔助。

二 STEM教育理念下技術(shù)與課程融合模式的設(shè)計(jì)

1 設(shè)計(jì)依據(jù)

①Bloom知識(shí)分類理論。美國著名心理學(xué)家Bloom在《教育目標(biāo)分類學(xué)》一書中對認(rèn)知領(lǐng)域教育目標(biāo)進(jìn)行了分類，將人的認(rèn)知過程從簡單到復(fù)雜、由具體到抽象這一規(guī)律作為其教育目標(biāo)分類理論的依據(jù)[4]，為逐漸完善教育目標(biāo)分類理論作出了重要貢獻(xiàn)。目前，教育目標(biāo)在知識(shí)維度主要分為四類：事實(shí)性知識(shí)、概念性知識(shí)、程序性知識(shí)和元認(rèn)知知識(shí)，這四類知識(shí)在STEM教育中既相互獨(dú)立也相互關(guān)聯(lián)，不同類型的知識(shí)會(huì)給學(xué)生帶來不同程度的能力提升。

②技術(shù)接受模型與任務(wù)技術(shù)匹配模型。根據(jù)技術(shù)接受模型，在技術(shù)支持的STEM課程中，外部因素（如系統(tǒng)特征、用戶特征、任務(wù)特征、組織特征等）、技術(shù)的有用性和技術(shù)的易用性會(huì)對學(xué)生的學(xué)習(xí)績效產(chǎn)生影響；而根據(jù)任務(wù)技術(shù)匹配模型，學(xué)生的任務(wù)需求和工具功能在進(jìn)行適度匹配的情況下，使用技術(shù)支持的學(xué)習(xí)才是最高效的?；诖?，本研究將從任務(wù)需求和工具功能這兩個(gè)角度，來設(shè)計(jì)技術(shù)與課程融合模式。

2 設(shè)計(jì)原則

①學(xué)科融合性原則。STEM課程的本質(zhì)是將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等四門學(xué)科的知識(shí)進(jìn)行有機(jī)融合，通過開展相關(guān)的實(shí)踐項(xiàng)目，來提升學(xué)生的知識(shí)水平并鍛煉學(xué)生的問題解決能力。課程設(shè)計(jì)將秉承學(xué)科融合的特征將知識(shí)全面融合到項(xiàng)目中，讓學(xué)生體驗(yàn)跨學(xué)科的多元學(xué)習(xí)過程。

②技術(shù)匹配性原則。技術(shù)在不斷地更新，種類也越來越豐富，如何正確認(rèn)識(shí)技術(shù)并根據(jù)知識(shí)類型做出合適的技術(shù)選擇是非常重要的。而將STEM課程單元中的知識(shí)進(jìn)行分類，根據(jù)不同種類知識(shí)的特性進(jìn)行學(xué)生能力需求分析，將學(xué)生需求與技術(shù)按照任務(wù)技術(shù)匹配模型進(jìn)行匹配，既可充分利用技術(shù)輔助課程教學(xué)，也可避免不必要的技術(shù)和資源浪費(fèi)。

③技術(shù)易用性原則。在設(shè)計(jì)技術(shù)與課程融合模式時(shí)，要充分考慮當(dāng)前學(xué)校的信息化環(huán)境基礎(chǔ)，即做到：一方面，教師可以順利地利用多媒體和技術(shù)手段備課、上課，使用易獲得的技術(shù)來提高自己的信息化水平，并在使用技術(shù)的過程中進(jìn)行反思和創(chuàng)新；另一方面，技術(shù)的易用性不會(huì)對學(xué)生的技術(shù)認(rèn)知負(fù)擔(dān)造成壓力，讓學(xué)生可以熟練地使用技術(shù)進(jìn)行知識(shí)的探究、獲得多維的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

3 模式的構(gòu)建

根據(jù)對STEM課程知識(shí)的分類，本研究將不同知識(shí)中學(xué)生的任務(wù)需求進(jìn)行了歸納，通過與不同的工具功能進(jìn)行相應(yīng)的匹配，構(gòu)建了STEM教育理念下課程與技術(shù)融合模式，如圖3所示。

如前文所述，STEM課程中的知識(shí)可以分為事實(shí)性知識(shí)、概念性知識(shí)、程序性知識(shí)和元認(rèn)知知識(shí)四類。在新知識(shí)的學(xué)習(xí)過程中，事實(shí)性知識(shí)、概念性知識(shí)和程序性知識(shí)是一種相互平行而又緊密聯(lián)系的關(guān)系；元認(rèn)知知識(shí)貫穿于整個(gè)學(xué)習(xí)過程，起調(diào)節(jié)和改善的作用。在STEM課程中，每一個(gè)知識(shí)單元都是對以上知識(shí)進(jìn)行不同組合而形成的，因?yàn)椴煌R(shí)對學(xué)生能力需求的側(cè)重點(diǎn)有所不同：事實(shí)性知識(shí)側(cè)重術(shù)語感知，代表學(xué)生對世界和自然物質(zhì)的特征認(rèn)識(shí)和術(shù)語表達(dá)；概念性知識(shí)側(cè)重論證求證，代表學(xué)生對相關(guān)學(xué)科概念關(guān)系和公式原理等的探究和理解；程序性知識(shí)側(cè)重思維實(shí)踐，代表學(xué)生在實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐過程中的操作和技能等；而元認(rèn)知知識(shí)側(cè)重自我體驗(yàn)反思，代表學(xué)生的認(rèn)知策略和思維。

三 STEM教育中技術(shù)與課程融合的技術(shù)需求

技術(shù)為教育的開展帶來了更加豐富的體驗(yàn)，但在教學(xué)過程中，不同技術(shù)對不同知識(shí)類型的支持作用有所不同。教育心理學(xué)家皮連生[5]提出了以知識(shí)分類目標(biāo)為導(dǎo)向的智育目標(biāo)、知識(shí)分類學(xué)習(xí)論和知識(shí)分類教學(xué)論的教學(xué)理論，認(rèn)為教學(xué)也應(yīng)該按照不同的知識(shí)類型進(jìn)行設(shè)計(jì)。究其原因，主要在于不同類型的知識(shí)會(huì)給學(xué)生帶來不同的學(xué)習(xí)體驗(yàn)?；诓煌R(shí)類型的分類，本研究對STEM教育中需要的技術(shù)進(jìn)行了以下分析：

1 基于事實(shí)性知識(shí)的技術(shù)需求

在STEM課程中，事實(shí)性知識(shí)的學(xué)習(xí)是開展學(xué)習(xí)任務(wù)的基礎(chǔ)，學(xué)生通過事實(shí)性知識(shí)對自然界的事物進(jìn)行感知和認(rèn)識(shí)。由于STEM教育與生活實(shí)際的聯(lián)系非常緊密，在事實(shí)性知識(shí)教學(xué)中經(jīng)常用到的教學(xué)策略為多重感知策略——學(xué)生在課程中親自動(dòng)手實(shí)踐，多種感官同時(shí)參與對事物特征術(shù)語的描述和理解，開展個(gè)性化學(xué)習(xí)；而教師在課堂中應(yīng)用多種技術(shù)媒介，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)適合其學(xué)習(xí)風(fēng)格的學(xué)習(xí)環(huán)境，并在此環(huán)境中利用多種感官體驗(yàn)的“腳手架”適當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生獲得對知識(shí)的感受和認(rèn)知。

（1）個(gè)性化

STEM課程的開展，將傳統(tǒng)課堂中“以教師為中心”的教學(xué)方法轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W(xué)生為中心”的自主學(xué)習(xí)方式，使學(xué)生可以掌控自己學(xué)習(xí)的進(jìn)程。在相關(guān)技術(shù)的支持下，教師可以為學(xué)生提供自適應(yīng)的學(xué)習(xí)環(huán)境，首先了解學(xué)生的先行知識(shí)背景和學(xué)習(xí)風(fēng)格，之后為學(xué)生定制與其認(rèn)知能力相匹配的課程呈現(xiàn)方式，并提供個(gè)性化的指導(dǎo)。如在STEM項(xiàng)目開始時(shí)，學(xué)生進(jìn)入智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)進(jìn)行在線學(xué)習(xí)風(fēng)格測試；測評(píng)結(jié)果出來之后，系統(tǒng)根據(jù)計(jì)算機(jī)的深度學(xué)習(xí)算法，自動(dòng)針對不同學(xué)習(xí)風(fēng)格的學(xué)生呈現(xiàn)不同的學(xué)習(xí)側(cè)重點(diǎn)及相關(guān)的學(xué)習(xí)材料和信息，讓學(xué)生對事實(shí)性知識(shí)進(jìn)行符合自己認(rèn)知習(xí)慣的感知與加工；同時(shí)，根據(jù)不同學(xué)習(xí)風(fēng)格對學(xué)生進(jìn)行智能分組，成立有效的STEM學(xué)習(xí)小組，讓學(xué)生發(fā)揮自己的優(yōu)勢，獲得更好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。常見的個(gè)性化教學(xué)助手有：智能矩陣學(xué)習(xí)系統(tǒng)（把握知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)進(jìn)度）、藍(lán)墨云班課（智能班級(jí)）等。

（2）“腳手架”

在STEM課程中，學(xué)生作為解決問題的新手，正確地認(rèn)識(shí)科學(xué)世界是成功的第一步。而要想讓學(xué)生正確認(rèn)識(shí)事物的特性并對其進(jìn)行術(shù)語界定，就需要搭建恰當(dāng)?shù)摹澳_手架”進(jìn)行指導(dǎo)。在“腳手架”的支持下，學(xué)生可以選擇適合自己的工具功能完成學(xué)習(xí)。此時(shí)，“腳手架”可以是一切有助于學(xué)生認(rèn)知的資源庫，為學(xué)生提供多樣的可參考素材，讓學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習(xí)需要進(jìn)行知識(shí)的獲取和處理。常用的“腳手架”技術(shù)有：分析技術(shù)（根據(jù)用戶行為歷史進(jìn)行個(gè)性化分析和推測）、嵌入技術(shù)（將相關(guān)的測試和材料嵌入到學(xué)習(xí)系統(tǒng)）等。常用的資源庫支持工具有：瀏覽器（對所需信息進(jìn)行關(guān)鍵字或圖片搜索）、視頻播放器（通過視覺、聽覺的感官對事物的表征進(jìn)行了解）、記事本（對感知到的事物特性進(jìn)行記錄）等。

2 基于概念性知識(shí)的技術(shù)需求

概念性知識(shí)重在闡述事物之間的規(guī)律和聯(lián)系，據(jù)此形成相應(yīng)的法則和原理。由于概念性知識(shí)屬于陳述性知識(shí)，它的體現(xiàn)形式是靜態(tài)的，主要豐富學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。STEM學(xué)習(xí)過程為學(xué)生提供了良好的溝通與合作探究機(jī)會(huì)，其中概念性知識(shí)使用的教學(xué)策略多為組織策略和精細(xì)加工策略。學(xué)生接觸新的定義之后，會(huì)與原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)信息進(jìn)行聯(lián)系和匹配，這一過程中不同學(xué)生會(huì)對事物形成不同的認(rèn)識(shí)，其相關(guān)觀點(diǎn)的交流將會(huì)讓學(xué)生對事物的認(rèn)識(shí)更加全面，從而形成多元化的認(rèn)知體驗(yàn)。在STEM課程的開展過程中，基于概念性知識(shí)的技術(shù)需求主要強(qiáng)調(diào)在思維上的即時(shí)反饋與記錄。

（1）思維建模

根據(jù)有意義學(xué)習(xí)理論，在STEM課程學(xué)習(xí)中最重要的環(huán)節(jié)是概念轉(zhuǎn)變，即學(xué)生在面臨新的信息時(shí)進(jìn)行概念重組。而幫助、促進(jìn)學(xué)生轉(zhuǎn)變概念的最佳途徑之一，是幫助學(xué)生利用各種建模工具，對他們正在學(xué)習(xí)的內(nèi)容進(jìn)行思維建模——通過建立外化的表征，使思維模型得以成型，以促進(jìn)理解。建模工具有分析學(xué)科領(lǐng)域的數(shù)據(jù)庫（幫助學(xué)生找出所需信息并進(jìn)行反思性和關(guān)聯(lián)性的分析）、專家系統(tǒng)（通過專家問答引導(dǎo)進(jìn)行概念轉(zhuǎn)變）、動(dòng)態(tài)模擬構(gòu)建工具（對科學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行可視化模擬）、可教代理人工具（發(fā)出教學(xué)指令并輔助學(xué)習(xí)遷移）等。

（2）即時(shí)記錄

學(xué)生學(xué)習(xí)概念性知識(shí)時(shí)，需要隨時(shí)保持思維的敏捷和思路的清晰，進(jìn)行有效的“頭腦風(fēng)暴”。簡單的紙筆記錄既浪費(fèi)時(shí)間又容易損壞，而在課堂中利用技術(shù)可以隨時(shí)做記錄并將相關(guān)的知識(shí)聯(lián)系起來。常用的文本記錄工具有云筆記（隨時(shí)隨地進(jìn)行記錄和保存，將文檔進(jìn)行保存后還具有共享的功能）、在線電子表等。在對相關(guān)知識(shí)進(jìn)行有意義的連接時(shí)，學(xué)生通常會(huì)采用導(dǎo)圖的形式將自己的想法形象地表達(dá)出來，其中操作簡單、效率較高的導(dǎo)圖軟件有XMind（在進(jìn)行“頭腦風(fēng)暴”時(shí)應(yīng)用較多）、MindManager（多用于項(xiàng)目管理）、Visio（多用于結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)圖）、MindMapper（多用于工作流程圖）等。

（3）溝通求證

概念性知識(shí)需要學(xué)生對法則和原理進(jìn)行探索、求證。在此過程中，技術(shù)對學(xué)生溝通的支持主要體現(xiàn)在打破物理空間的局限，便于學(xué)生進(jìn)行在線交互。這里的在線交互不僅指學(xué)生與學(xué)生之間的在線交流，也包括學(xué)生通過騰訊QQ、微信、貼吧、BBS論壇等與外界進(jìn)行的交流。如通過創(chuàng)建小組QQ交流群，學(xué)生先就概念性知識(shí)提出自己的觀點(diǎn)，然后由群內(nèi)成員對不同觀點(diǎn)進(jìn)行投票。學(xué)生對概念性知識(shí)的法則和原理進(jìn)行求證時(shí)，大多采用取樣調(diào)查或問卷調(diào)查分析等，其中可利用的技術(shù)是進(jìn)行文本編輯的辦公軟件、用于問卷制作的問卷星和用于數(shù)據(jù)分析的SPSS軟件等工具。

3 基于程序性知識(shí)的技術(shù)需求

程序性知識(shí)要求學(xué)生在掌握事實(shí)性知識(shí)和概念性知識(shí)的基礎(chǔ)上，在實(shí)踐中對知識(shí)進(jìn)行應(yīng)用和思考。STEM課程中的程序性知識(shí)采用創(chuàng)設(shè)新情境策略，讓學(xué)生在新的問題情境中對學(xué)到的知識(shí)進(jìn)行熟練運(yùn)用和深入思考，并在實(shí)際操作過程中通過不斷練習(xí)、實(shí)驗(yàn)，達(dá)到對程序性知識(shí)的熟練掌握。在課程進(jìn)行的過程中有部分實(shí)驗(yàn)可能存在危險(xiǎn)，如會(huì)產(chǎn)生爆炸、存在對身體有害的輻射等，此時(shí)學(xué)生雖不能在現(xiàn)實(shí)物理空間中直接進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，但可以通過利用技術(shù)打造的仿真模擬環(huán)境，來獲得沉浸式的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

（1）模擬仿真

模擬仿真是通過建模和仿真計(jì)算，對真實(shí)世界事物的等比例外形仿真、操作仿真、視覺感受仿真。實(shí)驗(yàn)者通過操作相關(guān)的模擬仿真設(shè)備，可以獲得身臨其境般的切身體會(huì)。STEM課程為學(xué)生提供了模擬仿真的學(xué)習(xí)環(huán)境，給學(xué)生提供了充分動(dòng)手的機(jī)會(huì)，學(xué)生可以自己設(shè)置各種參數(shù)和模擬環(huán)境的條件，嘗試做一些在真實(shí)世界中無法進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。由于STEM學(xué)科主要為理工科，很多實(shí)驗(yàn)的操作具有一定的風(fēng)險(xiǎn)，但在模擬仿真中因錯(cuò)誤操作而產(chǎn)生的安全問題不僅會(huì)讓學(xué)生提高警惕、尋找避開障礙的技巧，而且也能增強(qiáng)學(xué)生的安全意識(shí)。在STEM課程中，常見的模擬仿真技術(shù)主要有兩種：①針對學(xué)習(xí)環(huán)境的模擬仿真技術(shù)，如半虛擬的3D仿真教室、虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR）技術(shù)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，AR）技術(shù)等；②針對學(xué)生設(shè)計(jì)作品的模擬仿真技術(shù)，如MATLAB（數(shù)據(jù)可視化模擬）、3D Max（三維建模渲染和動(dòng)畫制作）、3D打印機(jī)（直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中生成物體模型）、機(jī)器人（編程的具體應(yīng)用）等。

（2）游戲演練

技術(shù)人員通過編程和設(shè)計(jì)，創(chuàng)造出一些游戲情境，讓學(xué)生在創(chuàng)設(shè)的情境中完成任務(wù)，通過游戲來學(xué)習(xí)在實(shí)際生活中可能會(huì)用到的知識(shí)和技能。在STEM課程中，程序性知識(shí)教學(xué)可以體現(xiàn)在游戲操作行為和社會(huì)情感認(rèn)識(shí)上[6]。

有些游戲要求學(xué)生運(yùn)用科學(xué)的推理和復(fù)雜的領(lǐng)導(dǎo)技能去取得成功。如智能花園的設(shè)計(jì)和園內(nèi)草木的搭配，需要學(xué)生選擇合理的種植步驟和植物的位置，這就要求學(xué)生根據(jù)實(shí)際情境全面思考，運(yùn)用合理的程序完成任務(wù)。將STEM問題嵌入到游戲中，學(xué)生會(huì)自主地提取所需的信息，在此過程中事實(shí)性知識(shí)得到了積累和應(yīng)用。此外，游戲演練也會(huì)對學(xué)生的情感認(rèn)知產(chǎn)生很大的影響。如在大型游戲“我的世界”中，學(xué)生需要通過選擇恰當(dāng)?shù)牟牧虾臀锲穪韯?chuàng)建自己的家園，在抵御外敵侵害時(shí)，學(xué)生需要建筑城墻或者通過一系列技能來了解敵軍的裝備情況，以保護(hù)自己的家園。STEM游戲能吸引學(xué)生很快適應(yīng)角色，積極進(jìn)行發(fā)現(xiàn)問題并極力解決問題的嘗試，在此過程中學(xué)生不僅習(xí)得了知識(shí)和技能，而且培養(yǎng)了STEM職業(yè)興趣。

4 基于元認(rèn)知知識(shí)的技術(shù)需求

STEM課程學(xué)習(xí)過程的元認(rèn)知知識(shí)貫穿于整個(gè)課程中，讓學(xué)生作為認(rèn)知主體對思維和認(rèn)知策略進(jìn)行加工，從而發(fā)現(xiàn)適合自己的學(xué)習(xí)方法[7]。STEM課程要求學(xué)生利用學(xué)到的知識(shí)去解決生活中的實(shí)際問題，但學(xué)生作為問題解決的新手，欠缺相關(guān)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。而技術(shù)提供了專家問題解決案例供新手學(xué)生參考，讓學(xué)生通過對比、反思，來糾正和改善自己在項(xiàng)目過程中的行為。一般而言，元認(rèn)知知識(shí)與學(xué)生的自我效能感有很強(qiáng)的聯(lián)系，學(xué)生對自己是否有能力完成某一件產(chǎn)品以及產(chǎn)品質(zhì)量如何的判斷，會(huì)直接影響學(xué)生的內(nèi)部動(dòng)機(jī)和STEM學(xué)習(xí)興趣。

（1）反思改進(jìn)

在STEM課程中，學(xué)生通過回憶項(xiàng)目過程中自己的表現(xiàn)，將自己的表現(xiàn)與專家的表現(xiàn)或者標(biāo)準(zhǔn)表現(xiàn)進(jìn)行對比時(shí)，反思便出現(xiàn)了。在反思的過程中，技術(shù)的支持主要體現(xiàn)為專家對照系統(tǒng)和多元智能評(píng)價(jià)技術(shù)的應(yīng)用：專家對照系統(tǒng)通過記錄學(xué)生的每一步操作并與專家的操作進(jìn)行對比，可以評(píng)價(jià)學(xué)生對知識(shí)的吸收情況和對任務(wù)的執(zhí)行情況，這樣的評(píng)價(jià)結(jié)果是客觀且具體的；多元智能評(píng)價(jià)技術(shù)可以記錄學(xué)生在整個(gè)項(xiàng)目過程中的思維和行為，便于學(xué)生觀看自己在項(xiàng)目中的角色并進(jìn)行自我評(píng)價(jià)，或觀看專家的操作視頻并進(jìn)行對比、反思，思考自己下次遇到此種情況時(shí)如何做得更好。由此可見，通過技術(shù)的嵌入，學(xué)生可以進(jìn)行客觀、具體的自我評(píng)價(jià)，從而對自身的學(xué)習(xí)情況形成清晰的認(rèn)識(shí)。

（2）發(fā)布分享

作為信息時(shí)代的“數(shù)字土著”，學(xué)生可以快捷地利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將自己的STEM作品發(fā)布出去，以公開展示自己的作品并表達(dá)自己的觀點(diǎn)[8]。來自外界對作品的認(rèn)可，能增強(qiáng)學(xué)生的STEM學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)；而他人的評(píng)價(jià)和建議可供學(xué)生參考，并促使學(xué)生對作品進(jìn)行修改完善、甚至產(chǎn)生新思路，故在一定程度上促進(jìn)了學(xué)生的創(chuàng)造力。對此過程進(jìn)行支持的技術(shù)有：①作品展示多媒體工具，如PPT、音頻制作軟件（會(huì)聲會(huì)影、Adobe Audition、Flash等）、制圖軟件（Photoshop、美圖秀秀、CAD制圖等）等；②作品發(fā)布平臺(tái)，如高校論壇、貼吧、YouTube等。

四 小結(jié)

本研究基于技術(shù)接受模型和技術(shù)任務(wù)匹配模型，從知識(shí)分類角度對STEM課程知識(shí)與學(xué)生體驗(yàn)需求進(jìn)行匹配，通過技術(shù)為提高學(xué)生的STEM知識(shí)與能力提供支持。但是，由于技術(shù)豐富多樣且不斷發(fā)展，因此需要教育工作者能因地、因時(shí)制宜地根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行技術(shù)與課程的合理匹配，以達(dá)到最優(yōu)的技術(shù)支持、實(shí)現(xiàn)最佳的學(xué)習(xí)效果。期待通過STEM教育理念下技術(shù)與課程的深度融合，可以提升21世紀(jì)學(xué)生的綜合能力。

[1]Davis F D, Bagozzi R P, Warshaw P R. User acceptance of computer technology: A comparison of two theoretical models[J]. Management Science, 1989,(8):982-1003.

[2]Goodhue D L, Thompson R L. Task-technology fit and individual performance[J]. Mis Quarterly, 1995,(2):213-236.

[3]劉莉莉.基于技術(shù)接受模型的大學(xué)生網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)意向影響因素研究[D].金華:浙江師范大學(xué),2013:8-11.

[4]倪興荷.運(yùn)用思維導(dǎo)圖促進(jìn)初中生分析數(shù)學(xué)概念性知識(shí)的實(shí)踐與研究[D].南京:南京師范大學(xué),2014:5-7.

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[6]陳怡君.程序性知識(shí)教育游戲設(shè)計(jì)初探[J].科教文匯,2011,(25):46-47.

[7]蔣志輝,趙呈領(lǐng),周鳳伶,等.STEM教育背景下中小學(xué)生學(xué)習(xí)力培養(yǎng)策略研究[J].中國電化教育,2017,(2):25-32.

[8]傅騫,劉鵬飛.從驗(yàn)證到創(chuàng)造——中小學(xué)STEM教育應(yīng)用模式研究[J].中國電化教育,2016,(4):71-78.

Research on the Integration of Technology and Curriculum under the Concept of STEM Education

GAO Kai-tao1GAO Jie1JIA Man2

According to the requirement of our country’s educational objective transforming from knowledge-centered to ability-centered, STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics) education could provide feasible way for the continuous development of education reform in the teaching environment, teaching methods and teaching approaches. Regarded the technology acceptance model and the task-technology fit model as theoretic basis, followed the design principles of discipline integration, technological compatibility and technical facility, the integration model of technology and curriculum under the concept of STEM education was proposed through the classification research of STEM courses and the demand analysis of educational technology. In addition, four aspects of technical requirements of the integration of technology and curriculum in STEM education were analyzed, expecting to provide certain guidance for the development of STEM courses in the information technology environment.

STEM education; integration of technology and curriculum; technology acceptance model; task-technology fit model

G40-057

A

1009—8097（2018）09—0106—07

10.3969/j.issn.1009-8097.2018.09.016

高凱濤，在讀碩士，研究方向?yàn)楸容^高等教育、高等理工科人才培養(yǎng)，郵箱為596234006@qq.com。

2018年3月6日

編輯：小米