張一鳴 董貝貝 向金 白欣

STEAM教育是包括科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)在內(nèi)的跨學(xué)科教育。近年來，STEAM教育在我國正如火如荼發(fā)展，同時也面臨諸多問題。筆者對國內(nèi)小學(xué)課程設(shè)置情況調(diào)查發(fā)現(xiàn)，分科教學(xué)仍是被普遍采用的教學(xué)方式。目前，我國開展信息技術(shù)教育的普遍方式是單獨開設(shè)一門“信息技術(shù)”課程，將其與各個學(xué)科割裂開來進行教學(xué)。這是我國STEAM教育和信息技術(shù)教育發(fā)展面臨的困境。2021年6月25日，國務(wù)院發(fā)布《全民科學(xué)素質(zhì)行動規(guī)劃綱要（2021—2035年）》，提出“推進信息技術(shù)與科學(xué)教育深度融合，推行場景式、體驗式、沉浸式學(xué)習(xí)”^[1]。新加坡早在20世紀(jì)70年代末就意識到信息技術(shù)的發(fā)展對于國家經(jīng)濟發(fā)展具有重要的推動作用。1997—2015年，新加坡教育部共發(fā)布了四部教育信息化發(fā)展規(guī)劃，每期規(guī)劃都以培養(yǎng)學(xué)生能力為核心，明確提出要培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，且每部發(fā)展規(guī)劃都在繼承前一部發(fā)展規(guī)劃的基礎(chǔ)上有所改進^[2]。新加坡編制教育信息化發(fā)展規(guī)劃，致力于培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)21世紀(jì)發(fā)展所需的技能，即成為自信的合作者、自主的學(xué)習(xí)者、關(guān)注社會的公民及積極的貢獻者，重視教師信息化教學(xué)能力的培養(yǎng)和提升，融合教育信息技術(shù)建立起一套完善的體系。新加坡小學(xué)融合信息技術(shù)的STEAM教育理念和做法，可以為我國小學(xué)STEAM教育及教育信息化發(fā)展提供借鑒。

一、新加坡小學(xué)STEAM教學(xué)大綱解讀

新加坡小學(xué)將信息技術(shù)融入各個學(xué)科的教學(xué)大綱中，并均體現(xiàn)STEAM教學(xué)的特點，指導(dǎo)各科教師進行跨學(xué)科的數(shù)字化教學(xué)。下面筆者以新加坡小學(xué)的科學(xué)、數(shù)學(xué)、社會學(xué)習(xí)（Social Studies）、跨學(xué)科專題作業(yè)（Interdisciplinary Project Work，IPW）的教學(xué)大綱為例，對新加坡小學(xué)各學(xué)科融合信息技術(shù)的教學(xué)要求進行解讀。

（一）新加坡小學(xué)科學(xué)教學(xué)大綱有關(guān)信息技術(shù)的論述

新加坡頒布小學(xué)科學(xué)教學(xué)大綱，提出了教師開展研究性學(xué)習(xí)的教學(xué)策略：“鼓勵教師將信息技術(shù)和國民教育融入研究性學(xué)習(xí)的活動中，在調(diào)查的過程運用信息技術(shù)，促進學(xué)生協(xié)作學(xué)習(xí)和自主學(xué)習(xí)。”例如，教師利用在線協(xié)作工具可以幫助學(xué)生在學(xué)校內(nèi)分享和討論他們的想法或發(fā)現(xiàn)，并咨詢領(lǐng)域?qū)＜襾頂U展他們的學(xué)習(xí)內(nèi)容。再如，聯(lián)上互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備可用于促進學(xué)生在情境學(xué)習(xí)中的數(shù)據(jù)收集和分析，其中模擬工具可用于研究和理解抽象概念，以操縱變量來推斷變量之間的關(guān)系。新加坡小學(xué)科學(xué)采用融合信息技術(shù)的方式教學(xué)效果顯著，一方面師生借助信息技術(shù)拓展了資源，另一方面學(xué)生使用信息技術(shù)實現(xiàn)了深度學(xué)習(xí)。

（二）新加坡小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)大綱有關(guān)信息技術(shù)的論述

新加坡小學(xué)將信息技術(shù)教學(xué)放在培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)21世紀(jì)發(fā)展所需技能的重要地位。新加坡小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)大綱寫明：“使用信息技術(shù)的能力是21世紀(jì)技能之一，而對于這一能力的培養(yǎng)也會促進21世紀(jì)技能中的其他技能，例如合作學(xué)習(xí)、批判性思考和問題解決能力的發(fā)展?！蓖瑫r對教師提出要求：“教師應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生使用信息技術(shù)學(xué)習(xí)的能力。教師應(yīng)使用信息技術(shù)對數(shù)學(xué)概念進行演示，將其可視化，從而幫助學(xué)生理解數(shù)學(xué)概念。同時還應(yīng)利用信息技術(shù)支持學(xué)生的探索和實驗，擴大學(xué)生可以接觸到的問題的范圍?！?/p>

以數(shù)學(xué)學(xué)科為例，學(xué)科知識內(nèi)容對于學(xué)生來說往往是非常抽象的。對于學(xué)生解決數(shù)學(xué)問題涉及的“數(shù)學(xué)建?！保录悠滦W(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)大綱給出了定義，“數(shù)學(xué)建模是制定和改進數(shù)學(xué)模型以表示和解決實際問題的過程。通過數(shù)學(xué)建模，學(xué)生學(xué)會處理歧義，建立聯(lián)系，選擇和應(yīng)用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)概念和技能，識別假設(shè)并思考現(xiàn)實世界問題的解決方案，并根據(jù)給定或收集的數(shù)據(jù)做出明智的決策”。同時要求學(xué)生在建模和解決問題的過程中，選擇并使用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)方法和工具解決問題并提出解決方案。教師教學(xué)應(yīng)堅持三項原則，其中之一便是“教學(xué)應(yīng)該將學(xué)習(xí)與現(xiàn)實世界聯(lián)系起來，利用信息技術(shù)培養(yǎng)21世紀(jì)的核心能力”。教師在教學(xué)過程中應(yīng)利用信息技術(shù)講解數(shù)學(xué)在現(xiàn)實世界中的應(yīng)用，并幫助學(xué)生理解和欣賞數(shù)學(xué)是如何應(yīng)用在現(xiàn)實生活中，以及如何在現(xiàn)實世界中使用數(shù)學(xué)來建模和解決問題，從而讓學(xué)生看到數(shù)學(xué)的意義和與現(xiàn)實的相關(guān)性。在這一過程中，信息技術(shù)起到將數(shù)學(xué)與現(xiàn)實聯(lián)系的橋梁作用，使數(shù)學(xué)中抽象的概念具象化。

（三）新加坡小學(xué)社會學(xué)習(xí)教學(xué)大綱有關(guān)信息技術(shù)的論述

新加坡小學(xué)社會學(xué)習(xí)教學(xué)大綱結(jié)合21世紀(jì)技能框架明確要求學(xué)生通過實地學(xué)習(xí)活動，學(xué)會與他人合作，并收集和處理各類社會信息。包括“新加坡移民和領(lǐng)導(dǎo)人貢獻;我們的共同身份、共同經(jīng)驗和價值觀;如何團結(jié)我國人民;如何滿足我們的需求，克服面臨的挑戰(zhàn);新加坡的環(huán)境和發(fā)展;四種古代文明和過去其他文明遺產(chǎn)的信息”等。學(xué)生要在收集和處理各類社會信息的過程中，探索信息與周圍的人和地方的關(guān)系，發(fā)展使用多種演示模式記錄學(xué)習(xí)過程的能力，以及與他人交流的技能。社會學(xué)習(xí)中很重要的能力就是收集和處理社會信息的能力。教師借助信息技術(shù)教學(xué)能夠讓學(xué)生更充分、深入地理解社會。

（四）新加坡小學(xué)跨學(xué)科專題作業(yè)教學(xué)大綱有關(guān)信息技術(shù)的論述

新加坡小學(xué)跨學(xué)科專題作業(yè)課程大綱中建議：“課程的目標(biāo)之一是通過同伴或小組分享活動和學(xué)生角色扮演，增強學(xué)生的社會責(zé)任感，使其具有一定程度的自我學(xué)習(xí)能力，學(xué)會如何查找參考資料和使用互聯(lián)網(wǎng)等資源?！蓖瑫r，大綱對于信息技術(shù)在合作學(xué)習(xí)中的重要性也通過具體案例進行說明。2002年7—8月，新加坡教育研究協(xié)會對一個IPW項目進行課堂觀察：31名小學(xué)四年級學(xué)生被分成5組，每組4名學(xué)生。學(xué)生被分配角色并接受角色訓(xùn)練，根據(jù)給定的主題“植物及其生長”進行科學(xué)項目的規(guī)劃和準(zhǔn)備。在計劃和準(zhǔn)備之后，學(xué)生在計算機實驗室準(zhǔn)備設(shè)計的幻燈片。在教室和計算機實驗室進行了五次觀察后，他們開始渴望進行IPW學(xué)習(xí)，并在課程中不斷利用信息技術(shù)，例如借助翻譯軟件查找“參考書目”等單詞的英文拼寫等^[3]。

IPW是新加坡小學(xué)和中學(xué)都開設(shè)的一門STEAM課程，不同學(xué)校以不同的活動內(nèi)容為載體。例如，Concord小學(xué)以烹飪活動作為載體，開設(shè)了“思維廚師計劃”課程。開設(shè)這一課程旨在為學(xué)生提供機會，讓學(xué)生綜合不同學(xué)習(xí)領(lǐng)域的知識，批判性和創(chuàng)造性地將其應(yīng)用于現(xiàn)實生活中。通過IPW，學(xué)生將能夠運用創(chuàng)造性和批判性思維技能，提高溝通技巧（口頭和書面），培養(yǎng)協(xié)作學(xué)習(xí)技能，發(fā)展自主和自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)技能，體驗烹飪或烘焙等。IPW的教學(xué)成果與教育預(yù)期結(jié)果一致（見表1）。

二、新加坡小學(xué)STEAM課程案例解析

新加坡教育部頒布小學(xué)各個學(xué)科的教學(xué)大綱，對信息技術(shù)在小學(xué)各個學(xué)科中的融入做出明確要求。2014年，新加坡政府發(fā)起“編碼@新加坡政府”（CODE@SG）項目，在學(xué)校和社區(qū)開展基于Micro：bit的教育活動，旨在發(fā)展全民計算思維^[4]。下面筆者以CODE@SG項目網(wǎng)站上小學(xué)各個學(xué)科的典型課程為例進行分析，從而深入地理解新加坡融合信息技術(shù)的小學(xué)STEAM教育。

（一）科學(xué)：“節(jié)約用水”課程案例

“解決真實問題”一直是新加坡開展STEAM教育所積極倡導(dǎo)的理念。新加坡小學(xué)STEAM課程案例中的絕大多數(shù)主題都是基于與學(xué)習(xí)者生活、社會緊密相關(guān)的情境而設(shè)置的自然和社會問題，讓學(xué)生在解決真實問題的過程中使用并掌握信息技術(shù)。新加坡小學(xué)科學(xué)課程“節(jié)約用水”，就是一個從節(jié)約用水的實際問題出發(fā)來設(shè)計的STEAM課例。以解決環(huán)境問題為目標(biāo)，學(xué)生三人一組，使用Micro：bit編程設(shè)計并制作一部自動澆水裝置。教師根據(jù)學(xué)生的認知水平，循序漸進地介紹各種測量和感應(yīng)裝置（土壤濕度感應(yīng)器、DC水泵）的工作原理和使用方法，并讓學(xué)生通過編程建立測量（或感應(yīng)）裝置與自動澆水裝置之間的聯(lián)系。學(xué)生建立植物自動澆水系統(tǒng)，運用信息技術(shù)收集并分析土壤濕度數(shù)據(jù)，深化對水資源保護的認識，引發(fā)對資源和環(huán)境保護的思考。學(xué)生掌握編程技能后，可將編程知識用于解決實際問題。

（二）數(shù)學(xué)：“十進制貨幣加法”課程案例

新加坡小學(xué)數(shù)學(xué)課程“十進制貨幣加法”是一個運用信息技術(shù)幫助學(xué)生學(xué)習(xí)加法運算的STEAM課例。學(xué)生需要使用Makecode和Micro：bit編程軟件編寫硬幣計數(shù)器的代碼并構(gòu)建簡單的原型，實現(xiàn)運用十進制進行貨幣加法運算;同時，使用吸管、連接器和可回收材料構(gòu)建一個簡單的數(shù)字硬幣銀行。該課例不僅涉及數(shù)學(xué)知識的教授，而且涉及使用電子表格和其他軟件進行數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)，融合數(shù)學(xué)、計算機編程以及實踐操作進行跨學(xué)科學(xué)習(xí)。在此過程中，學(xué)生習(xí)得加法運算的能力，建構(gòu)知識系統(tǒng)，并將其用于解決日常生活中的問題。學(xué)生學(xué)習(xí)這個案例后，在遇到如購物過程中付錢、找零等類似場景問題時，就會利用所學(xué)的知識和方法解決。

（三）社會學(xué)習(xí)：“emoji”課程案例

新加坡小學(xué)社會學(xué)習(xí)課程“emoji”是一個運用信息技術(shù)培養(yǎng)學(xué)生情感態(tài)度、協(xié)作能力的STEAM課程案例。該課例的情感學(xué)習(xí)目標(biāo)包括“尊重和欣賞朋友”和“贊賞并接受意見分歧”。兩個情感目標(biāo)之下的學(xué)習(xí)目標(biāo)為“使用Micro：bit編碼在5x5LED上顯示圖像”和“使用LED顯示動畫”。教師以“emoji”為主題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在前期準(zhǔn)備階段，教師對Micro：bit編碼軟件、硬件設(shè)備進行詳盡的介紹，確保學(xué)生在探究之前有足夠的先驗知識和背景信息。在活動安排上，教師設(shè)置了三個主要的活動，分別是熟悉Micro：bit編碼軟件與硬件設(shè)備建立連接、創(chuàng)建“跳躍小人”的表情、創(chuàng)建自己的表情。在授課過程中，教師對Micro：bit編碼的具體操作過程進行演示，搭建學(xué)生學(xué)習(xí)編程的腳手架，指導(dǎo)學(xué)生探究。該課例中，教師以培養(yǎng)良好的社會情感為主題，以Micro：bit編程為依托展開數(shù)字化教學(xué)，幫助學(xué)生確立尊重朋友、欣賞朋友、贊賞并接受意見分歧的價值觀，引導(dǎo)他們做有共情能力、有社會責(zé)任感的合格公民。

（四）跨學(xué)科專題作業(yè)：“回收塑料瓶”課程案例

合作學(xué)習(xí)是STEAM課程重要的教學(xué)過程之一。教師通過設(shè)計一系列小組合作活動來促使學(xué)生積極思考并主動展開交流與合作。新加坡小學(xué)STEAM課程很多案例中，教師有效利用信息技術(shù)來設(shè)計小組合作的課程活動，以此培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)能力，從而讓學(xué)生具備在未來社會取得成功的能力和品質(zhì)。新加坡小學(xué)跨學(xué)科專題作業(yè)“回收塑料瓶”就是一個小組合作的STEAM課程案例。該課程從環(huán)保問題出發(fā)，教學(xué)內(nèi)容主要涉及：使用Micro：bit軟件編程;運動傳感器的使用和安裝;回收箱的設(shè)計與美化。教學(xué)過程中，學(xué)生需要利用Micro：bit編寫程序計算回收箱收集到的塑料瓶數(shù)量。他們在小組中應(yīng)用發(fā)散性思維進行頭腦風(fēng)暴，討論如何設(shè)計回收箱，同時通過協(xié)作，將運動傳感器正確安裝到回收箱中，并用顏料和畫筆對回收箱進行美化，最終設(shè)計出一個環(huán)?；厥障洌鰪娏松鐣?zé)任感，提高了實踐和協(xié)作能力。

三、對我國小學(xué)STEAM教育發(fā)展的啟示

（一）堅持以學(xué)生為中心的教育理念

新加坡明確，小學(xué)階段STEAM課程教學(xué)中學(xué)生是活動的主體，教師開展一切教育教學(xué)活動要重點考慮學(xué)生的需要。數(shù)字化教學(xué)實現(xiàn)了學(xué)習(xí)環(huán)境的多樣化，在教學(xué)材料的選擇上，教師利用適切的教具、多媒體教材或自制的、貼近學(xué)生生活經(jīng)驗的材料，增強趣味性，促進了學(xué)生對知識的理解。新加坡實施STEAM教育時將學(xué)生放在主體地位，充分發(fā)揮了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，有利于培養(yǎng)面向21世紀(jì)有創(chuàng)新能力的高質(zhì)量人才。

（二）重視教師的TPACK素養(yǎng)

新加坡小學(xué)各個學(xué)科的教師開展STEAM課程活動時，都表現(xiàn)出良好的TPACK素養(yǎng)，即整合技術(shù)的學(xué)科教學(xué)法知識（Technological Pedagogical Content Knowledge），以學(xué)科內(nèi)容知識、教學(xué)法知識和技術(shù)為基礎(chǔ)，以它們之間的相互作用為紐帶，設(shè)計教學(xué)方案，提高教學(xué)質(zhì)量。新加坡小學(xué)STEAM課程教學(xué)中教師對Micro：bit軟件使用非常多，注重進行數(shù)字化教學(xué)以培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)。在教學(xué)過程中，教師應(yīng)遵循由簡漸繁的原則，以學(xué)科內(nèi)容為基礎(chǔ)，靈活運用教學(xué)方法，將信息技術(shù)融入課堂，將抽象的概念轉(zhuǎn)化成具體的表征，并以解決真實問題為驅(qū)動力，幫助學(xué)生及時對知識進行歸納、總結(jié)。教師還需要基于數(shù)據(jù)分析對學(xué)生進行反饋，綜合學(xué)業(yè)成績、實踐表現(xiàn)、合作能力等方面為學(xué)生設(shè)計多元化的評量標(biāo)準(zhǔn)，幫助學(xué)生明白自身的優(yōu)勢和不足，實現(xiàn)自我價值。

（三）將STEAM作為一種教學(xué)方法

目前，我國中小學(xué)普遍將STEAM教育視為一門課程，認為課程內(nèi)容應(yīng)該同時包含科學(xué)、技術(shù)、藝術(shù)、工程、數(shù)學(xué)五個方面的內(nèi)容，將其作為拓展、提高類課程單獨開設(shè)。在新加坡，各個學(xué)科課程中不一定同時包含科學(xué)、技術(shù)、藝術(shù)、工程、數(shù)學(xué)五大件，而在課程中會采用多種技術(shù)手段輔助教學(xué)。新加坡將STEAM教育作為一種教學(xué)方法，這更接近我國的智慧教學(xué)，而不是一門課程。這樣的理念更符合STEAM跨學(xué)科教學(xué)的本意，也更具可操作性，對于我國STEAM教育和信息技術(shù)教育均有借鑒價值。

注：本文系中國科協(xié)2020年度研究生科普能力提升項目“科技館輔導(dǎo)員專門化研究”（編號：kxyjs202014）的階段性研究成果。

參考文獻

[1] 國務(wù)院.國務(wù)院關(guān)于印發(fā)全民科學(xué)素質(zhì)行動規(guī)劃綱要（2021—2035年）的通知[EB/OL].[2021-7-5].http：//www.gov.cn/zhengce/content/2021-06/25/content_5620813.htm.

[2] 柴金煥.新加坡教育信息化發(fā)展戰(zhàn)略研究與啟示[J].中國教育技術(shù)裝備，2020（2）：134-136.

[3] Saravanan V. Teaching & learning in a Singapore primary school： Integrated project work[C]. Educational Research Association of Singapore Conference， Singapore， 2003.

[4] Code@SG. Lesson Ideas-Primary Schools[EB/OL].[2021-7-5].https：//codesg.imda.gov.sg/in-schools/digital-maker/lesson-ideas-primary.

（作者張一鳴、董貝貝系首都師范大學(xué)教育學(xué)院博士研究生;向金系西安交通大學(xué)附屬小學(xué)高級教師;白欣系首都師范大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，本文通信作者）

責(zé)任編輯：祝元志