互联网+时代下中小学STEAM教育现状与对策研究

2020-05-21 05:54:57 《电脑知识与技术》 2020年9期

王梦娜 王娟 顾雯

摘要:互联网+时代背景下,为培养学生创新精神、实践能力及核心素养,提出的STEAM教育越来越受到人们的普遍关注。文章应用文献研究法、问卷调查法和访谈法调查中小学STEAM教育现状,发现了中小学存在STEAM教育发展不完善、城乡STEAM教育差距大,STEAM教育师资匮乏等现实问题,设计了中小学STEAM教学活动模型,并提出了政府支持、加强教师培训指导、转变学生学习方式等相应的发展对策。

关键词:互联网+;STEAM教育;发展现状;发展对策

中图分类号:TP393 文献标识码:A

文章编号:1009-3044(2020)09-0120-04

随着信息技术和“互联网+教育”的迅速发展,社会对具有创新思维和创新能力的人才需求急剧增长,培养理工科思维和能力的STEAM教育引起了广大教育研究者的普遍关注[1]。STEAM教育打破学科领域边界,以跨学科方式培养学生综合素养与创新能力[2J,为未来世界培养未来人才。中国教育科学研究院2017年发布的《中国STEM教育白皮书》中指出,“借鉴先进国家STEAM教育成功经验,中国需要走教育本土化路线,加强学校教育各学段中科技创新人才培养体系的连贯性,加快立法建设,鼓励社会各界人士积极参与到教育发展与人才建设的工程中。”2019年地平线报告中也指出,“STEAM的实践发展催生了旨在推动学习者合作、创新能力发展的项目学习。”这些文件的出台标志着STEAM教育作为我国人才培养的一种新型教育模式被认可,同时说明了其教育价值受到政府部门的高度认可和重视。

1 中小学STEAM教育实施现状研究设计

1.1文献研究

为了解我国STEAM教育研究现状,在CNKI(中国知网)中国学术期刊网络出版总库中,以“STEAM教育”为检索主题词、检索时段为2013年1月-2018年12月,从中筛选中文文献(全部文献和CSSCI文献)进行统计处理I3],并以折线图(见图1)的形式呈现,清晰地反映出该领域历年文献的变化趋势。2015-2018年该领域的文献数量呈现快速递增的态势,2016年论文发表数量达35篇,2018年则达到162篇,“大众创业、万众创新”的热潮以及培养创新型人才的国家战略促使STEAM教育研究达到高峰。这在一定程度上反映出我国STEAM教育正在持续受学者关注,研究热度处于上升趋势。

研究利用SPSS20.0软件对CSSCI期刊的51篇STEAM教育文献的关键词做聚类分析,分析发现我国STEAM教育研究内容主要有:STEAM教育内涵研究、STEAM教育走向STEAM教育发展研究、STEAM教育与创客教育的关系研究、STEAM教育与核心素养的关系研究、基于STEAM教育的课堂设计研究等五个方面,目前研究方向多偏重理论,对一线教师的实际STEAM教育课堂实施的指导意义不大。

本研究在文献研究基础上,结合实际情况,对一线教师进行问卷和访谈调查,旨在了解到STEAM教育的实施情况,提出适合我国中小学STEAM教育的对策方案。

1.2调查设計

文章借助问卷星平台,开展了“中小学STEAM课程实施现状”调查,问卷正式发放在2019年6月中旬。具体调查设计如下:

1.2.1调查对象

本研究的调查对象为参加STEAM教育培训的中小学教师,主要采用网络问卷、现场访谈的方式进行,研究共发放问卷87份,回收有效问卷75份。其中学校开设STEAM课程的教师来自5所城镇小学、2所乡村中学、2所城镇中学,采集到的STEAM课程实施调查数据以这9所学校为主。

1.2.2调查的信效度

在广泛借鉴已有的研究和开放问卷调查的基础上,为保证研究的真实可靠性,初始问卷形成后,请部分高校教师、研究生对问卷的维度与题项的代表性、适切性进行相关评定[4]。问卷主要对参加STEAM教育培训的教师进行调查,并根据结果修改得出定稿,保证了研究的效度。问卷共14道题,大部分采用选择题型,主观性问题采用填空题型,后期随机选取部分教师进行访谈,以确保问卷内容的信度。另经SPSS20.0软件对调查数据的可靠性进行验证,问卷的Cronbach's Alpha系数为0.998> 0.90.说明本问卷各题间的一致性很好,符合问卷的信度检验标准,本次调查具有较高的信度。

2 中小学STEAM教育实施现状及挑战

2.1 开设STEAM课程的学校欠缺

据调查显示,仅17.33%的教师任职学校正在开展STEAM课程,高达82.67%的教师任职学校仍未开展STEAM课程。虽然2016年相关STEAM教育文件都逐渐颁布与实施,但STEAM教育发展却没达到理想的效果。对“教师所在学校是在乡村还是城镇”和“所在学校是否开展STEAM课程”进行相关性分析(见表1)发现,相关性系数在0.01水平(双侧)上显著相关,对应的显著性为0.00<0.05,则通过显著性检验,说明两者之间有着显著的负相关关系,表明城乡差距在一定程度上影响STEAM课程的开展。在“人工智能时代,您认为学校STEAM课程如何设置”中,资金、政府支持的建议也多来自乡村中小学教师。调查也发现,城市开展STEAM课程的中小学远没有达到省政策文件中所规划的前景。因此,缩短城乡差距,加紧落实政府制定的政策刻不容缓。

2.2 学校STEAM课程专业化较弱

调查显示,仅15.38%的教师采用智能化工具辅导讲授,53.85%的教师采用边操作边讲解的方式,教师访谈获知,这些教师的操作仅限于传统的教学工具,智能化教具学校经济很难负担,并就这一现象进行“教学方式”与“城乡差异”的相关性分析,如表2所示,城乡差异与STEAM授课形式之间的相关系数值为0.985,呈现出0.01水平的显著性,表明城乡差异与STEAM授课形式之间具有显著的正相关关系。乡村教师对于真正STEAM课程的理解与应用问题更为突出。在访谈中,大部分教师的理解都停留在动手实践、激发学生兴趣、培养创新思维等学生个体层面,不能很好地与社会接轨,教师的专业化水平低。

智能化时代,学校开展的STEAM课程专业化程度浅,教师教学水平受限,与实际生活联系不密切等问题频出,智能化的教育辅助工具难以走进校园,这些都值得教育工作者深思。

2.3 学校STEAM课程内容规划不合理

STEAM教育属于跨学科综合性教育,其着眼点落实再怎么教、教什么,并在融合创新教育过程中,考虑如何能够把分散的学科融合起来。融合创新理念离不开大数据、人工智能、物联网等先进的科学技术手段。调查显示,创意编程和机器人技术的课程内容占69.23%,虚拟现实仅占30.77%,访谈获知创意编程和机器人这类的中小学竞赛较多,因此学校花费大量的精力在训练学生比赛技巧,对真正的课程内容融合较少,学生对学科知识的学习仍依赖于单科教学模式。学校开展的STEAM课程模块在人工智能技术方面的应用较为普遍,但如何让这些工具变成教师得心应手的教具,如何让STEAM真正走进课堂,这些都是当下亟待解决的问题。

2.4 学校STEAM课程面临的挑战

调查发现,76.92%的教师认为,自身STEAM教育水平有限是影响STEAM开展的主要因素;92.31%的教师认为,超强的学习能力和过硬的信息技术应用能力是人工智能时代的必备能力;84.62%的教师认为,教学能力、创新能力是开展STEAM课程的“必需品”。因此,培养专业化的STEAM教师团队,对STEAM课程进行有力设计与开发,让STEAM课程更有益于学生未来发展。

研究发现,46.15%的教师认为学生很喜欢这类课程并能够做到积极参与,仅23.08%的教师认为,学生在STEAM课堂接受方面有一定的问题。访谈获知,仅30%的学生能真正参与其中并从中获益,学生大多将STEAM课堂看作游戏课,这给STEAM课程设计带来了巨大挑战。为研究城乡差异对学生STEAM课堂反应是否有影响,研究进行了回归分析,获知两者间呈现出0.01水平的显著性,表明城乡差异与学生STEAM课堂反应之间具有显著的正相关关系,如表3所示:

访谈乡村的HGS中学、QS中学的任教教师认为,在课堂上有60%的学生只能做到基本接受,上课的氛围、积极性、任务完成情况等学生的反映略差。相反,城镇的HN中学、YL中学的学生对STEAM课程的喜爱以及参与度明显高于乡村学校。城乡差距导致中小学所分配的教育设施、师资力量、教学环境等存在差距,也导致了学生的学习观念、接受程度等有一定差距。因此,应针对不同STEAM教育对象设计不同STEAM课程,加强城乡一体化建设,促进教育公平。

3 中小学STEAM教学活动模型设计

研究参照国内外STEAM教育相关文献,结合上海市教育科学研究院普通教育研究所夏雪梅博士对项目化学习的设计,针对现存问题,从六大要素出发,设计STEAM教学活动模型(见图2)。在核心知识的确定上,符合学生对STEAM学科知识的深层学习;在驱动性问题上是驱动学生利用科学探究和工程设计的流程与方法,迁移应用多学科知识,完成项目任务和解决现实问题;在高阶思维设计时,注意体现知识时代对人才素质提出的新要求,培养学生适应知识时代发展的关键能力,提高创新能力和实践能力,形成科学、技术和工程素养;在学习实践上,进行活动实践设计,使学生养成合作学习的意识,提高对STEAM学科的兴趣,认识到现实世界的复杂性和自我的能动性;在成果展示与评价上,注重多元评价,对STEAM教学活动现实的或潜在的价值做出正确的判断。

在污水处理类STEAM教学活动中應用活动模型,前期诊断性评价学生的已有水平,进行理论补充,活动开始设计小组成员共同被困在世界某一个水源污染的真实情景。小组合作查明原因并给出具有可行性的整顿措施。小组在真实校园情景下,搜查校园小湖水污染状况,查看雨水收集器中水质情况。每个小组必须针对校园小湖水的污染和收集到的雨水提出自己的想法(语言),并且提出具有实施可行性的水源净化措施。与此同时,教师选定污水净化主题,学生将全面了解河流文明(历史)、水的来源(生物)、污水的形成与治理(化学)以及想要发展成为先进文明所需的特质。学生必须根据自己查到的资料(信息)、搜集的小湖水状况来做出相对应的整顿措施,其他需要考虑的因素包括:最优质的水资源(地球科学);小湖净化面积(数学);想办法让全校师生保持开心(艺术),最后进行公开成果的展示与分享。在整个活动过程中及时进行过程性评价,让学生在过程中进行调整,活动过后进行总结性评价,师生评价、生生评价、家长评价对于学生成果起到鼓励作用。

4 中小学STEAM教育发展建议与对策

4.1 政府支持,社会监督,提升学校重视度

以政府之名,聘请专家教授到乡村学校进行实地指导,给出教学意见与建议,增加硬件设施建设,乡村学校还可利用当地资源、传统文化、地域特色等进行课程开发,例如:江苏省徐州市沛县有传统的徐州剪纸,将徐州剪纸融人STEAM课程中去,基于设计思维并融人数学、信息技术、艺术等学科进行教学设计。

STEAM课程开展现状令人担忧,在政府支持下还要加强对学校实际开展效果的监督。教育部门组织地方学校进行STEAM成果抽检、公开课展示、社会实践等,以确保STEAM教育落实到课堂,对学校的STEAM课程进行评价,优者进行奖励,落实不完善或未落实者相关部门了解未实施原因,加以辅助实施,打造具有中国特色的STEAM教育,培养具有创新思维和创新能力的人才[1]。

4.2 开展教师培训,提升STEAM课程专业化

调查获知,有24%的教师认为学校STEAM课程需要对教师加强STEAM教育培训,但由于资金、时间等原因的阻碍,培训名额有限。对于跨学科性质的STEAM课程来说,需要的是一个庞大的教师团队,对STEAM课程的设计、实施、评价、改善等环节进行相应的操作。

对于已经在职的教师来说,鼓励一线教师积极主动联系高校研究专家,以接受相应的理论培训,解放教师观念,一名教师可以学习甚至承担多门课程教学任务,在经济、政治上鼓励教师动手实践,并将这些实践融人STEAM教育教学中,为教师提供充足的教学资源与硬件设施。对于在职教师的STEAM教育培训可以采用线上与线下结合的形式进行,应用网络学习平台,将高校教师、STEAM辅导人员、国外优秀案例等STEAM培训资源放在诸如课堂派、蓝墨云班课、云课堂等学习平台供中小学教师进行理论学习。在大数据时代背景下,通过移动课程APP,和WiFi网络为载体组建云班级,教师可以将制作完成的教学视频以及相关资料上传到云班级数据库中,并推送给学生,让学生在课前学习新知识[5]。对于未就职的教师来说,高等教育部门提倡全国各地的综合性院校或师范院校,对其跨学科专业和偏理科师范专业,定向培养一些师范生作为综合型的STEAM教育未来教师,这些学生能很快胜任STEAM教师的工作,开展教学活动,利用教师工作坊相互学习和帮助,潜移默化地提高其他学科教师的STEAM教学水平。

4.3 结合时代,转变方式,培养学生核心素养

目前,学生更多的将STEAM课程看作是一种游戏或一场课外活动,现阶段开展的STEAM课程不完全立足学科开展教学,从而使学生不能真正从课程中获益。要解决这一现象,需要教师转变教学方式,采用项目式教学,教师作为引导者,转变学生的学习方式;通过跨学科融合的思想模糊学科课程边界并将抽象的知识理论与真实的复杂问题相连接,形成超越知识本位的发展模式,从“教授知識”向“培育素养”转型[6]。

STEAM教育应用应与“互联网+”融合,制定顶层战略规划,与创客空间融合、与3D打印技术携手、创建创新实验室,使得STEAM教育教学可以让学生发散思维、发挥创新创造能力[7]。推动STEAM教育理念在中小学课堂中的深入,研究一线教师STEAM课程的实施现状,离不开社会各界的共同关注和支持。目前,各地区STEAM课程开展现状映射中国的教育改革力度仍需加强。反观全国,在基础教育中STEAM课程开发与实施的过程中仍有所欠缺,这需要我们付出更多的努力去完善教学内容、更新重构学习过程,从而让STEAM教育自身发挥更强大的作用,以达到提高中小学生创造能力和培养中小学生综合素质的最终目的。

参考文献:

[1]常咏梅,张雅雅,金仙芝,基于量化视角的STEM教育现状研究[J].中国电化教育,2017(6):114-119.

[2]赵慧臣,陆晓婷,马悦.基础教育、高等教育、企业以及教育管理部门协同开展STEM教育——美国《印第安纳州科学、技术、工程和数学(STEM)行动计划》的启示[Jl.电化教育研究,2017,38(4):115-121.

[3]付希金,郑燕林,马芸,我国创客教育研究现状、热点及趋势——基于中国知网数据库刊载相关文献的可视化分析[Jl.现代远距离教育,2018(6):42-50.

[4]王娟,孔亮,方旭.MOOCs持续性创新——高校智慧型课程认同感与需求状况的调查研究[J).中国电化教育,2017(11):101-107,124.

[5]高一腾.大数据时代背景下智慧教育模式探究[Jl.信息与电脑(理论版),2019(20):243-244.

【6]陈明选,苏珊.STEAM教育视角下教育技术学人才培养的思考[J].电化教育研究,2019,40(3):27-33.

[7]王娟,吴永和.“互联网+”时代STEAM教育应用的反思与创新路径[J].远程教育杂志,2016,34(2):90-97.

【通联编辑:光文玲】

基金项目:2019年度校级研究生科研与实践创新计划项目“STEAM教育理念在中小学校本课程的应用研究”,(项目编号:2019XKT821);2019年江苏省研究生科研创新计划项目“人工智能技术在中小学教育中的应用研究”(项目编号:SJKY19_1975)。

作者简介:王梦娜(1995-),女,硕士研究生,主要研究方向为STEAM教育、项目化学习;通讯作者:王娟(1979-),女,江苏泗洪人,副教授,博士,硕士生导师,主要研究方向为现代远程教育、开放课程、混合式学习;顾雯(1995-),女,硕士研究生,主要研究方向为人工智能。