張弛 鄭劍春

摘 要：隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，教師越來越多地運(yùn)用數(shù)字化工具和信息資源開展教學(xué)，學(xué)生獲取知識的途徑也變得多樣化。傳統(tǒng)教材在內(nèi)容設(shè)計和更新速度上已經(jīng)不能適應(yīng)教學(xué)需求。STEAM教育的發(fā)展已經(jīng)深入影響整個教育領(lǐng)域和相關(guān)教材的改革，文章結(jié)合STEAM教育需要和新形態(tài)教材開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，探尋如何面向Web2.0時代廣泛推廣和運(yùn)用STEAM教育教材，并更好地服務(wù)于教學(xué)。

關(guān)鍵詞：STEAM教育;STEAM教材;信息化教學(xué)

中圖分類號：G634 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? ?文章編號：1673-8454（2021）06-0041-03

隨著互聯(lián)網(wǎng)與智能終端設(shè)備的普及與發(fā)展，人們越來越多地運(yùn)用數(shù)字化工具、平臺和資源開展工作、生活和學(xué)習(xí)。信息技術(shù)的發(fā)展讓教師由原來的一支粉筆、一本教科書轉(zhuǎn)向多媒體教學(xué)，教學(xué)方法、教學(xué)手段得到了較大幅度的改善。學(xué)生獲得知識的途徑已經(jīng)大大拓寬，傳統(tǒng)的教材已經(jīng)不是學(xué)生獲得知識的唯一渠道。多信息來源是這一時代的重要特征，鑒別信息、處理信息與獲得信息變得同樣重要，信息技術(shù)促進(jìn)了STEAM教育的發(fā)展，人工智能已經(jīng)深入影響教育和相關(guān)教材的發(fā)展，同時也為教學(xué)實(shí)踐帶來了巨大的機(jī)遇。在技術(shù)發(fā)展的推動下，人們有了更加豐富的實(shí)驗(yàn)方式和學(xué)習(xí)方式，傳統(tǒng)教材已無法滿足教學(xué)的要求。開發(fā)面向信息技術(shù)2.0時代的教材，是一個迫切需要解決的課題。

一、STEAM教育特點(diǎn)及教材開發(fā)特點(diǎn)

1.STEAM教育特點(diǎn)

STEAM教育是目前教育發(fā)展的一個重要方向，有別于傳統(tǒng)的學(xué)科教育方式，是在學(xué)科間建立多個聯(lián)系的橋梁，為學(xué)生提供認(rèn)識、發(fā)現(xiàn)與探索的視角，讓學(xué)生能夠參與并體驗(yàn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程，是一種與傳統(tǒng)學(xué)科教育思想不同的新型教育理念。STEAM教育理念強(qiáng)調(diào)學(xué)科知識來源于現(xiàn)實(shí)世界，并可用于解決現(xiàn)實(shí)世界中的問題。鼓勵學(xué)生展開動手實(shí)踐活動，在此過程中探索并發(fā)現(xiàn)各種學(xué)科知識，同時使學(xué)生探索和解決問題的能力得到提高。STEAM教育具有如下4個特點(diǎn)：

（1）體現(xiàn)多學(xué)科課程的融合

STEAM教育以多學(xué)科知識為背景，主要培養(yǎng)學(xué)生面對復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)問題和紛繁復(fù)雜的現(xiàn)象并從中尋找問題本質(zhì)的能力，使其在探究中獲得相關(guān)的知識，這就必將融合多學(xué)科的內(nèi)容。傳統(tǒng)單一學(xué)科教材因?qū)W科的局限性和相對封閉性不適合這一動態(tài)復(fù)雜的研究、學(xué)習(xí)過程。許多專家學(xué)者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，多學(xué)科融合教育才是了解自然的有效手段，也是科學(xué)發(fā)展和探究的過程。

（2）STEAM課程傳授內(nèi)容的變化

STEAM課程在教學(xué)時以研究活動帶動學(xué)生參與和學(xué)習(xí)，以學(xué)生為主體，這與傳統(tǒng)學(xué)科教育中教師為主體不同。STEAM教育更加關(guān)注學(xué)生在實(shí)踐過程中的學(xué)習(xí)、理解和運(yùn)用，且STEAM教育活動通過設(shè)計出與任務(wù)解決相關(guān)聯(lián)的一系列學(xué)習(xí)和實(shí)踐活動，使學(xué)生經(jīng)歷有目的、有意義、能解決實(shí)際問題的學(xué)習(xí)過程，因此在實(shí)施教學(xué)過程中可以設(shè)置以下環(huán)節(jié)：進(jìn)入情境，提出問題;根據(jù)問題由各學(xué)科教師分別教授各自學(xué)科的相關(guān)知識，引導(dǎo)學(xué)生掌握科學(xué)的方法;學(xué)生分組合作實(shí)施，解決問題。

STEAM課程傳授內(nèi)容的形式變?yōu)橐詫W(xué)生為主體，在實(shí)踐中體會和收獲，提出問題并解決問題，這樣的傳授結(jié)果是學(xué)生注重探索新方法、啟發(fā)新思考和團(tuán)隊(duì)合作與溝通，進(jìn)而推進(jìn)其綜合能力的發(fā)展。

（3）促進(jìn)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)方式的運(yùn)用

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是STEAM課程設(shè)計的一個主要模式和主要特點(diǎn)，這也是學(xué)生開展探究活動的重要方式。杜威曾經(jīng)指出：“知識的獲得不是個體旁觀的過程，而是探究的過程，知識不是存在于旁觀者的被動理解中，而是表現(xiàn)為主體對不確定情境的積極反應(yīng)”。這種探究模式既可以是科學(xué)家的科學(xué)研究模式，也可以是學(xué)校教育中的教學(xué)模式和學(xué)習(xí)模式。

知識是個體主動探究的結(jié)果。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是指在教師指導(dǎo)下，將一個獨(dú)立的項(xiàng)目交由學(xué)生自己處理，包括信息采集、方案設(shè)計、項(xiàng)目實(shí)施及最終評價都由學(xué)生自己負(fù)責(zé)完成，學(xué)生在完成項(xiàng)目的整個過程中，了解并把握整個過程及每一個環(huán)節(jié)中的基本知識要求和能力要求。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)使學(xué)生在學(xué)習(xí)知識的過程中，學(xué)會合作、分工、分享、交流，具備團(tuán)隊(duì)意識和競爭意識，是學(xué)生全面發(fā)展的一個重要學(xué)習(xí)手段。

（4）采用開放性課程

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)較之傳統(tǒng)的教學(xué)方式更接近科學(xué)研究的過程。在傳統(tǒng)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)課程需要由教師設(shè)計實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)、步驟以及需要采集的數(shù)據(jù)，學(xué)生只要按步驟進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集就可以了，在這一教與學(xué)的過程中，學(xué)生只是知識獲得的旁觀者。在STEAM教育課程項(xiàng)目中，學(xué)生需要自己設(shè)計數(shù)據(jù)采集需求和方式，自己設(shè)計搭建實(shí)驗(yàn)裝置，自己設(shè)計實(shí)驗(yàn)過程。在項(xiàng)目實(shí)施過程中，不僅所涉及的學(xué)科知識具有多學(xué)科的開放性，而且所研究的內(nèi)容與結(jié)論也可以是開放的（不是唯一的結(jié)論）。國外已有學(xué)科教材采用開放的方式更新和吸納學(xué)科融合知識，提供了更多的綜合學(xué)習(xí)機(jī)會。

2.STEAM教材的開發(fā)特點(diǎn)

（1）搭建跨學(xué)科作者團(tuán)隊(duì)

在STEAM教材開發(fā)設(shè)計時，要搭建跨學(xué)科的作者團(tuán)隊(duì)，每個學(xué)科的作者從自己的教學(xué)專業(yè)要求出發(fā)，對教材內(nèi)容的設(shè)計進(jìn)行研討和建議。在內(nèi)容設(shè)計研討時，要考慮到對同一年級段學(xué)生不同學(xué)科知識能力的要求和該學(xué)齡段學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)特點(diǎn)和接受能力，最終實(shí)現(xiàn)教材的作者團(tuán)隊(duì)跨學(xué)科、內(nèi)容設(shè)計跨學(xué)科、呈現(xiàn)手段跨學(xué)科?？鐚W(xué)科STEAM教材呈現(xiàn)的多學(xué)科融合知識資源還要提供跨學(xué)科綜合能力的拓展和啟發(fā)。

（2）STEAM教材體現(xiàn)綜合能力培養(yǎng)

STEAM教材在開發(fā)設(shè)計中要拋開學(xué)科的意識和傳統(tǒng)的理論知識型教材布局，針對不同年級設(shè)計綜合性項(xiàng)目。在STEAM教材開發(fā)時，要根據(jù)作者的專業(yè)背景和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)突出某個學(xué)科，同時綜合其他學(xué)科進(jìn)行內(nèi)容設(shè)計，項(xiàng)目課題要綜合考慮該學(xué)齡段學(xué)生的知識難度、接受能力、教學(xué)要求和課時要求。既考慮到學(xué)科知識的學(xué)習(xí)和運(yùn)用，還要考慮到引發(fā)思考、團(tuán)隊(duì)合作和溝通表達(dá)能力的運(yùn)用和培養(yǎng)。

（3）按照項(xiàng)目實(shí)施過程策劃教材版塊

針對項(xiàng)目式學(xué)習(xí)方式的STEAM教材應(yīng)該超越傳統(tǒng)的板塊和內(nèi)容設(shè)計，強(qiáng)調(diào)項(xiàng)目引入和知識融入，在教材設(shè)計中弱化理論和概念，以項(xiàng)目劃分章節(jié)，將知識點(diǎn)和能力要求貫穿在項(xiàng)目完成過程中進(jìn)行講述，從而為讀者提供項(xiàng)目教學(xué)和項(xiàng)目式學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。例如，在教材版塊設(shè)計中結(jié)合STEAM課程傳授方式，按照綜合項(xiàng)目的實(shí)施過程設(shè)計，設(shè)置“情境導(dǎo)入”“問題提出”“知識導(dǎo)航”“實(shí)施過程”版塊。

二、信息技術(shù)的發(fā)展對教學(xué)和教材的影響

傳統(tǒng)教材是教師組織教學(xué)的資源，雖然在編寫過程中會考慮到教材的普適性，但由于區(qū)域地理、經(jīng)濟(jì)文化背景以及學(xué)校學(xué)情、教師教學(xué)方式、實(shí)驗(yàn)設(shè)施的差異，教師需要對教材中的教學(xué)資源進(jìn)行加工、整合，才可使教材成為適應(yīng)學(xué)生學(xué)習(xí)的教材。而這一過程會對教師提出較高的要求。同時由于傳統(tǒng)的教材開發(fā)方式滯后于技術(shù)的迅速發(fā)展，教材的更新迭代跟不上教學(xué)的需要。

1.人工智能技術(shù)對教學(xué)的影響

人工智能為教育的改革與實(shí)踐提供了重要的支持，以往一些教育思想在人工智能的環(huán)境下得以驗(yàn)證。并且隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，發(fā)現(xiàn)了更多可研究的課題。隨著人工智能的出現(xiàn)和發(fā)展，一種全新的學(xué)習(xí)模式應(yīng)運(yùn)而生，它的出現(xiàn)不僅僅是學(xué)習(xí)模式的變革，而且會對學(xué)生的全面發(fā)展產(chǎn)生重要的影響。在結(jié)合智能產(chǎn)品進(jìn)行教學(xué)時，智能產(chǎn)品只有經(jīng)過教師合理整合才會成為有效、有益的教學(xué)資源。未來的教育過程中，教師更多應(yīng)該作為一名指導(dǎo)者和學(xué)生成長的設(shè)計者，而不僅僅是知識的傳播者。信息來源的拓展，也讓課堂組織成為了一個新的課題，如何在這一新的教育背景下發(fā)現(xiàn)并開發(fā)每一個學(xué)生的潛能，通過活動與課程開發(fā)學(xué)生的協(xié)作、溝通、交流能力是STEAM教師和教材開發(fā)編輯需要深入研究的內(nèi)容。

2.未來信息技術(shù)時代教育的展望

機(jī)器人與人工智能的結(jié)合是未來教育變革的契機(jī)。研究人工智能與未來教育發(fā)展將帶來教育方式與教育內(nèi)容的巨大變革，同時提供了個性化學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)定制、研究性學(xué)習(xí)、教育創(chuàng)新以及綜合素質(zhì)提升等諸多問題的解決方案，對于教育公平、社會發(fā)展都將具有重要的意義。在學(xué)習(xí)可以被定制的時代，教材開發(fā)應(yīng)該設(shè)置互動功能、可更新資源和綜合評價模塊等，以適應(yīng)個性化學(xué)習(xí)和信息更新的需求。

3.伴隨信息技術(shù)發(fā)展的教材開發(fā)

在信息技術(shù)發(fā)展的推動下，人們有了更加豐富的實(shí)驗(yàn)方式和學(xué)習(xí)方式。在實(shí)施STEAM教育的過程中，由于課程的特點(diǎn)，實(shí)施、評價的方式都有異于傳統(tǒng)的教學(xué)過程，因此課程的進(jìn)程也是教材發(fā)展的過程。隨著人工智能的出現(xiàn)，全新的個性化、信息化學(xué)習(xí)模式應(yīng)運(yùn)而生，這些模式的出現(xiàn)不僅是學(xué)習(xí)模式的變革，而且會對教材的發(fā)展有重要的影響，為教育實(shí)踐帶來了巨大的機(jī)遇。

4.新形態(tài)教材更能有效適應(yīng)信息技術(shù)的發(fā)展和教學(xué)需要

傳統(tǒng)的教材僅有文字與圖片，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，陸續(xù)出現(xiàn)了光盤、視頻和多媒體等教育資源，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，又推出了流媒體、VR體驗(yàn)等教學(xué)資源。通過在教材上放置二維碼，學(xué)生就可以獲得多種信息來源和體驗(yàn)方式，這些都可以作為教材的拓展。目前已有越來越多的教材和工具書實(shí)現(xiàn)了多媒體化，它們不但包含文字和圖形，還能呈現(xiàn)聲音、動畫、圖像、視頻以及模擬的三維景象，教育者和學(xué)習(xí)者都可以方便地享用這些資源。同時，二維碼后臺的資源可以隨時更新，解決了傳統(tǒng)教材的更新速度趕不上教學(xué)需求的問題。

信息化2.0時代，教學(xué)、教材以學(xué)生為中心，學(xué)生可以自主學(xué)習(xí)，根據(jù)自己的學(xué)習(xí)起點(diǎn)、興趣、經(jīng)驗(yàn)、優(yōu)勢等選擇適合自己的課程和進(jìn)度。教學(xué)活動可以在很大程度上脫離物理空間與時間的限制，呈現(xiàn)虛擬化的教學(xué)環(huán)境。在倡導(dǎo)學(xué)生主動參與、樂于探究的同時，教師為學(xué)生提供可參與、可探究的技術(shù)支持型學(xué)習(xí)環(huán)境。

三、新形態(tài)STEAM教材開發(fā)案例

伴隨創(chuàng)客教育和STEAM教育的發(fā)展，全新的教學(xué)方式必然會帶來教材開發(fā)與出版的變革。筆者長期關(guān)注此領(lǐng)域的發(fā)展，聯(lián)合全國幾大省市的優(yōu)秀中小學(xué)教師，在各地學(xué)校校本課程的基礎(chǔ)上，陸續(xù)開發(fā)了《青少年科技創(chuàng)新叢書》《創(chuàng)客教育叢書》《STEM教育叢書》等系列教材，相對應(yīng)的課程成為深受學(xué)生喜愛的課程。

1.某青少年STEAM教育系列教材策劃開發(fā)過程

（1）跨學(xué)科作者團(tuán)隊(duì)和項(xiàng)目式內(nèi)容設(shè)計

在該系列教材的策劃階段，先制訂中小學(xué)各年級各學(xué)科的教學(xué)要求、教學(xué)目標(biāo)，以及綜合實(shí)踐課程、興趣小組和社團(tuán)的實(shí)施和目標(biāo)。在此基礎(chǔ)上基本劃定系列教材的主題方向?yàn)橐孕畔⒓夹g(shù)課程為主導(dǎo)、結(jié)合其他學(xué)科的綜合內(nèi)容。在尋找作者團(tuán)隊(duì)時，以獲得創(chuàng)新大賽和信息技術(shù)競賽獎項(xiàng)的優(yōu)秀指導(dǎo)教師為主，并要求每位主編教師在團(tuán)隊(duì)中吸納多學(xué)科教師參與。

在教材內(nèi)容設(shè)定中，本著“實(shí)踐出興趣、實(shí)踐出真知、實(shí)踐出才干”的理念，以實(shí)踐項(xiàng)目貫穿教材，目的是提升信息科學(xué)技術(shù)在我國基礎(chǔ)教育階段的教學(xué)水平，引發(fā)我國青少年對信息技術(shù)科學(xué)的興趣，并打下堅(jiān)實(shí)的信息技術(shù)基礎(chǔ)，以適應(yīng)信息時代的新型學(xué)習(xí)方式。教材在項(xiàng)目主題下統(tǒng)一設(shè)置“實(shí)現(xiàn)原理、硬件準(zhǔn)備、搭建程序、實(shí)際應(yīng)用、評價反思”欄目板塊，分別對應(yīng)STEAM教學(xué)中的理論知識基礎(chǔ)、硬件教具、實(shí)施過程和教學(xué)評價環(huán)節(jié)。該教材既可以作為STEAM和信息技術(shù)教師全新的教學(xué)指導(dǎo)書，也可作為指導(dǎo)學(xué)生參加各級各類信息技術(shù)或創(chuàng)新大賽的指導(dǎo)書，還可以作為對信息技術(shù)科學(xué)感興趣的學(xué)生自學(xué)參考書。

（2）教材的融媒體手段運(yùn)用

在本系列教材開發(fā)過程中，教材呈現(xiàn)一改傳統(tǒng)的單一文字形式，而是配以多種融媒體資源結(jié)合使用（見圖1）。例如，PPT、教案、教學(xué)建議、學(xué)生手冊、操作視頻、課程說明、模型搭建效果等內(nèi)容在教材中均以二維碼的形式呈現(xiàn)，教師在備課時掃描書中的PPT和教案二維碼即可下載，然后結(jié)合教學(xué)需求和學(xué)生特點(diǎn)及學(xué)校硬件配置情況加以重新編輯。學(xué)生手冊和操作視頻可以由學(xué)生掃描二維碼觀看學(xué)習(xí)（見圖2），再結(jié)合自己的認(rèn)知和教師的指導(dǎo)進(jìn)行課題項(xiàng)目的改編和深度思考。

融媒體資源內(nèi)容的運(yùn)用也支持了教材的推廣。本系列教材出版后，深受全國各地中小學(xué)師生的喜愛和好評，筆者收到了大量的讀者反饋。讀者的反饋在促進(jìn)教材銷售的同時，也督促了作者不斷地更新教學(xué)資源，同時更新二維碼的后臺資源，保證了教材的時效性。在2020年新冠疫情防控期間，由于教材內(nèi)容豐富、資源全面且適合網(wǎng)絡(luò)使用，被多省市教育委員會和科學(xué)技術(shù)協(xié)會選做網(wǎng)絡(luò)課程。

面向信息技術(shù)2.0時代的STEAM教育教材不僅注重實(shí)踐教學(xué)的作用和多學(xué)科融合，同時將人工智能和信息化教學(xué)作為一個探究學(xué)習(xí)的工具，做到了以學(xué)生為主體，同時保持了教材的時效性與開放性。只有適應(yīng)時代發(fā)展，迎合教育對象特點(diǎn)，才能開發(fā)出喜聞樂見的優(yōu)秀教課。筆者在十年的教材策劃開發(fā)中不斷探索，讓教師不僅會教課，更能引發(fā)學(xué)生思考和培養(yǎng)學(xué)生解決問題能力;讓學(xué)生不僅獲得知識，更能從中學(xué)習(xí)思考和方法。

（編輯：魯利瑞）