STEM教育视野下信息技术课程的变革_信息技术课堂教学变革

来源:演讲稿 发布时间:2019-06-13 点击:

  STEM教育是指科学、技术、工程学、数学教育,作为美国应对21世纪国际人才竞争的一项国家教育战略,正在成为国际教育界的热点研究问题。信息技术课程的学科发展需要在课程上有所变化,应该说,STEM教育重视技术教育与科学、工程、数学领域结合的视角为信息技术课程的变革提供了一些启示。本文中STEM的视角有三层含义:第一,技术(T)作为STEM教育中与科学(S)和数学(M)平齐的领域,在基础教育领域应该有其合适的地位,而课程应该保障这种学科地位。第二,技术课程的建设应该可以借鉴成熟学科科学(S)和数学(M)的做法,提高其学科的教学有效性。第三,技术教育应该着眼于国家竞争力提升的大局,因此应该部分地承担提升学生工程(E)能力、设计能力的任务,而这种提高应是可操作的大面积的提升。
  ● STEM视野下信息技术课程变革的趋势
  1.信息技术课程的难度会加大
  信息技术学科的合理性成立的一个指标是在学校教育中学生需要学习的内容相对于其心理发展水平和知识水平有合理的距离,处于学生学习的最近发展区,学生在学习过程中有一定的难度。这种难度既是学生获取自我成就感的需求,又是一个学科发展的需求。在STEM视野下信息技术学科的教学内容不仅仅局限于创作一个作品过程中的各种操作,将会把科学探究中的工具设计、各种软件环境的比较分析,编写程序研究科学和数学问题这类问题有机地融合到信息技术的课程体系中,其课程的难度会比现在大。但是难度增大的同时,对学生的综合能力的要求可能会更具体,相比于现在的评价手段,可能会更具操作性。
  2.信息技术课程的教学有效性会增强
  教学的有效性决定难度提高的信息技术课程能否落实,如在最早的程序设计教学中,许多教师发现,程序语言的学习对于学生而言难度很大,而程序教学又缺乏足够的指导资料,使得教师不能够有效地指导学习能力稍弱的学生达到平均水平,教学的有效性不足导致了早期的程序设计课程普及度不高。为了提高教学的有效性,在内容设计上要有明确的有一定难度的知识或任务,在课程评价上要有很明确的可操作的量规,对于学习能力较弱和很强的学生都要有详细的支持手段,只有这样才能够提高教学的有效性。只有教学的有效性提升了,技术学科的学科地位才能够得到提升,学生在不断的头脑激励中体会成功的快乐,而教师能够有效地组织教学,设计教学环境。教学的有效性很大程度上受到教师能力的影响,因此课程支持材料的一个重要作用就是提高教学能力一般的教师的课堂教学有效性,因为他们决定着整个学科的教学有效性。
  3.信息技术课程的课程结构的稳定性会增强
  作为一门迫切需要成熟需求的学科,许多专家学者试图探索信息技术课程结构的稳定性,最近,南京师范大学李艺教授指出,有必要研究信息技术学科特有的科学思想方法。但信息技术又是一个不断求变、不断求新的领域,似乎存在着某种矛盾,因此这里有必要对社会和教育视野中的信息技术做一个区分,在社会视野中的信息技术更多的是一种工程化的思维方式:信息技术如何高效地解决问题。因此,当Windows XP出现之后,自然很少有人会继续选择Windows 98,但是在教育领域特别是基础教育领域当中,我们更多的是要教授学生一种科学化的思维方式:不同的信息技术手段在解决问题的过程中的区别和联系是怎样的。因此,有必要让学生比较Windows平台和Linux平台下同样的Office软件,区分其相同点和不同点,并从成本和产出的角度做出选择,就有了教学的必要。因此,对于不断变化发展的信息技术前沿技术而言,中小学信息技术教育存在着两条比较稳定的课程主线:一是同一款软件或者系统不同版本的比较抑或满足同一功能的不同软件的比较,二是在信息技术领域中偏向科学领域的知识,如编码、通讯技术和感测与控制技术。这些比较稳定的课程主线的背后,是更为稳定的学科思想方法,即人类用计算机增强其智能的共性规律。
  4.信息技术课程必修和选修的功能区分会更加明确
  信息技术领域可以讲授的内容,比任何一个传统学科都要更多一些,其原因在于计算机已经深入到社会的各个领域。单就选修课的开设角度就可以有:新软件的应用、信息技术手段和其他学科整合、运用信息技术进行艺术创作、机器人与感测控制技术、从某项职业的工作需求出发介绍其常用软件等。正是这种角度的差异,使得信息技术选修课的内容可以非常丰富,信息技术教师的业余爱好也可以在选修课当中得到最大限度的体现。其实这些选修课代表着信息技术课程的各个可能的维度,每个维度都希望自己能够成为必修内容。但是,必修内容应该是相对稳定的教学内容,而且课程容量有限,因此,应该将比较反映信息技术核心思想方法的相对稳定的内容,以一种高效的有一定难度的方式呈现给学生,与此同时,又不能够让必修内容变成没有难度的基础内容,还不能够让必修内容变成僵化的八股内容,恐怕这是最难处理的问题。因此,有必要对必修的内容和教师开设的校本选修内容做功能上更加明确的区分,并且建立一个合理的选修─必修的通道,使得必修内容在结构相对稳定的同时保持活力。
  ● 信息技术课程各个学段学习过程的变化设想
  在这里使用学习过程的概念,是期望规避目前信息技术学科常常被误解的问题:为什么小学、初中和高中都在讲Word?下面的设想,是期望学生在不同学段的信息技术学习过程中,有一个适应其心理发展特点的并且有一定梯度和不同侧重点的学习过程,目的是提升学生的学习能力。当然,这些过程只是笔者从STEM视野下信息技术课程变革的需求出发的一些不成熟的推论,而这些设想也受到我国区域间教育发展不均衡的制约,权作抛砖引玉。
  1.小学:可以尝试在综合应用环境之下的创意表达
  随着发达地区学生家庭电脑的普及,学生在家庭中完成信息技术作业已经有了基本的硬件保障。在小学阶段,很多内容是综合讲授的,如科学和社会学科。信息技术的教学也可能是综合的,如一个综合的活动中可能围绕着一个智能风扇的建议项目,要涉及装置的制作、程序的编写、图片的拍摄和处理、宣传影片的制作、说明文档的写作等一系列的综合任务,以表达一个创意为主线,串联起技术的珠链,让学生在综合应用的环境中学习技术,可能是小学高年级的一种重要的学习方式。有必要将颠倒课堂的模式引入小学的信息技术教学中,让学生在遇到一个软件的使用细节时,能够通过资源包来自学,以创意表达为核心而非以技术细节为核心的教学,可以在最大程度上符合小学综合实践活动课程的设计初衷。但是,这样做需要增加信息技术课的课时,目前在小学,信息技术课被压缩、占用的现象很严重,因此有必要对课程的内容做重新的整理,让教学效果和学生综合能力的提升作为小学阶段课程合理性的支撑。值得注意的是,创意类的课程,需要的案例往往不是一本教材就可以解决的,它需要的是综合情境下的解决方案的库。因此,应该组织教学解决方案的分享平台,让更多的老师有更多的教学选择。   2.初中:可以尝试规范而言之有据地对各种信息技术工具和平台进行比较
  有一个事实往往被忽视:我们生活在一个软件的地球上,而其中被大部分人熟知的软件的比例比我们地球上陆地面积的比例还要小得多,绝大部分的应用软件都失败了,他们被埋葬在软件行业竞争的深海当中,失去了社会价值,但是这些软件是有教学价值的,最大的价值是比较的价值。例如,通过对因为被收购而势微的Fireworks和Photoshop之间的比较,就可以体会到两种不同的图片信息处理方式,如果再把Photoshop跟Windows画图板进行比较,就可以发现这些图片处理工具的共性内容,并且思考一个信息技术工具设计是如何体现以人为本的。其实不单单是一些小公司的软件,就连微软自己的写字板软件相对于其记事本和Word而言都很少被人使用,那么从记事本到写字板再到Word,这些文字信息处理工具都做了哪些功能上的改进,它们有哪些相同的功能,经过这个分析,学生就能体会到什么是一个信息处理工具最基础的功能。又如,从ACDSee3.0~6.0之间哪些功能发生了变化,界面做了哪些调整,功能有了哪些变化,都可以写一个详细的分析报告。这种比较,可以选取一个比较小的应用软件来对学生进行测试,如比较三款截图软件的功能,并且根据一个需求情境对软件的选用作出判断。这种教育领域的软件比较适合教学的需求,使得一些已经沉没的软件重新找到用户,更重要的是让学生从软件的使用者转变为软件的选用者,而且分析测试报告的写作,也是一个综合能力的锻炼过程。此外,程序语言的学习也不是对一种语言的简单理解,而是对于完成同一个任务,各种语言的语法规则和执行效率的比较,相比于小学,又上了一个台阶。
  3.高中:可以尝试在学理上对信息感测、编码、通讯与控制进行实验研究并加以综合应用
  在高中阶段,基础教育中的信息技术课程,由于在小学阶段已经有了比较好的基础,有了一定的图形化编程的认识,并且在初中阶段学生自学软件的能力得到了比较好的锻炼,接触到了一些代码语言,因此在高中阶段,做比较深入的涉及从模拟量到数字量的感测、编码、通讯和控制的学习就有了可能。通过程序设计语言编写实验工具,通过具体的信息技术实验,来研究上述过程中稳定的现象、效率的比较,在这个过程中分析、建模和设计这些面向21世纪的高阶思维能力以及问题澄清假设检验这些科学探究的过程,都可以通过信息技术实验教学的过程得以体现,之后从不同的角度如新软件的应用、信息技术手段和其他学科整合、运用信息技术进行艺术创作、机器人与感测控制技术、从某项职业的工作情境出发介绍其常用软件等角度开展某些深入细致的综合应用。这样,学生能够在学理上对信息技术中比较原理性的概念有一个较为深入的理解的基础上,对信息技术的相关的科学、工程、数学和艺术领域做一个初步的了解,为大学之后对于某一领域的专业学习奠定学习基础,而这是基础教育中其他学科所难以涉及的。
  ● 信息技术课程变革的环境保障
  如果上面的课程结构是一个比较理想化的课程畅想,那么这种畅想还是需要有效的教学环境作为保障,这种保障包括课程自身价值的明确,课程实施过程中实验仪器的配备,当然,最重要的是教师围绕着课程的支撑条件、评价体制和圈子文化的建设,通过这种建设,在使信息技术教师的整体水平得到提高之余,整个团队也呈现出一种和而不同的面貌,从而促进信息技术课程的变革。
  1.明确信息技术课程对学习能力的促进作用
  东北师范大学董玉琦教授指出,信息技术对学生学习能力的促进作用是制定高中信息技术课程标准时体现信息技术合法性的一个重要论据,而对于学习能力的促进作用则需要通过具体的教学内容来实现。正如前文所设想的那样,在小学阶段学生通过综合项目学习,体会各种教学软件和硬件在一个综合任务下的使用过程,提升自身的学习能力。在初中阶段学生通过各种软件环境的比较,从一个应用软件和硬件的使用者转变成为依据数据和具体的指标做出选择和分析的选用者,全面提高自身适应新信息技术环境的学习能力。在高中阶段对信息技术学理性知识进行深入研究,其准确的实验素质的培养,是区别于科学领域的实验教学的一类新的更具有广泛性和普适性的学习过程,其后的对信息技术相关领域的深入学习的过程,有助于明确自己的特长和兴趣,为今后大学的学习打一个良好的基础。因此,在上述的各个学段的学习过程中,教师始终都要把信息技术课程对学生的学习能力的促进作用作为一个明确的要实现的目标。
  2.明确信息技术实验的仪器设备的合法性
  信息技术教学过程中的硬件不仅仅有机房的计算机,随着课程的深入,需要更多的硬件作为教学仪器进入中小学信息技术教师的配备标准中。在这一过程中,需要课程标准的制定者、教材的编写者和教学仪器标准的制定者的合作和配合,使得信息技术课程更加符合社会发展的要求,课程的内容也更为稳定,教学更为有效。这一过程中,作为教学仪器出现的硬件平台,应该是针对教学需要专门设计的、成本比较低、稳定性比较好的教学仪器,并且在小学、初中和高中都应有适合该学段特色的相应设备。
  3.课程体系对教学处于弱势的教师应该提供有效的支撑
  决定教师整体水平的永远不是最优秀的特级教师的教学水平,而一定是刚入职的教师或者教学中处于弱势的教师的教学水平。以数学教学为例,一个刚刚入职的教师可能在教学方法上还不熟练、在教学技巧上还欠些火候,但是数学学科长期以来积累下的习题体系会给他以支撑,意思是说,他可以把重点放在对习题的掌握上,这种对数学习题的深入理解会给他带来最初的教学自信。而信息技术课程则缺乏对教学能力稍微欠缺的教师的有效支撑,教学内容上应该有一定难度,应该有一定的体系和比较容易定量操作的指标来对学生的学习结果作出评价,而作为初中阶段的软件分析报告和高中阶段的信息技术实验论文在这方面就更容易操作一些,此外还需要丰富的课程解决方案,这样才能够整体地提升教师的教学有效性。   4.教师评价体系应鼓励优秀教师对选修课程的贡献
  在信息技术学科的课程中,选修课程的建设非常重要,其重要性远远超过传统学科,应在教师的评价体系中有所倾斜。特别是从高级教师到特级教师的阶段,能够开发并研制几门可在小范围内推广的选修课程,应该成为评选特级教师的一个重要指标,因为作为特级教师,其教学风格和教学特色受天资的影响很大,其他人很难学习和继承,而在课程领域则不同,积累下的教材、教案、学案、有声读物和微视频组成的课程资源支持包,能够帮助感兴趣的教师开展该选修课程的教学。此外,以课程为导向的教师评价机制还有利于让那些公开课不那么突出的教师脱颖而出。
  5.促进信息技术教师差异化课程小圈子的组织和文化建设
  围绕着特色选修课程的建设,通过网络平台形成信息技术教师的差异化的课程小圈子,跨地域完成讨论和课程研讨,将感兴趣的人聚集起来,让信息技术教师在选修课程的建设过程中收获个人兴趣与职业成长的双丰收。以Scratch语言教学为例,其典型的几种教学流派和自己的小圈子在QQ群的组织下形成了自己的课程圈子和尊重、分享的课程文化,这种圈子和文化极大程度上促进了Scratch在中国的推广,也促进了圈子中刚刚进入到Scratch教学的教师的水平的提高,以2013年Scratch教学研讨会为例,来自全国各地的教师以民间自发的形式来参加教学研讨会,大部分教师自费参加教研的情况在全国是很少见的,这正是围绕着课程的教师圈子力量的体现。今年,创客教育(www.edumaker.org)网站将致力于建设以明星教师课程为核心的教师圈子,并形成有效的造血机制。
  ● 从STEM到STEAM:将艺术融入到STEM视野下信息技术课程实施的全过程
  从STEM教育视野下看信息技术课程的变革绝对不是要将信息技术课程变成一门干巴巴的理科课程,其中艺术和设计的元素在信息技术课程的教学设计中是一条贯穿始终的线索,因此有学者指出有必要从STEM到STEAM,将艺术(A)和设计的元素融入到信息技术教学中,艺术给了STEM领域的作品丰富的表现力,而设计则连通了从STEM领域到产品原型之间的桥梁。我们之前常用的以学生作品的形式评价学生的做法,好的作品和差的作品之间的差异,往往是其艺术表现力和设计创意之间的差距,在评价方面,如前文所述,在信息技术课程中引入软件比较报告和实验报告这两种评价方式,在这些评价方式中,同样还要将作品的质量和艺术表现力作为一个评价的指标。
  ● 缓进而慢行:以丰富的选修课程逐步促进必修课程的变革
  对于信息技术课程变革的路径,我们显然不希望它是一场革命,2008年刚刚工作的我参与了新课程高中五个选修模块的培训,选修模块的内容对于很多教师是全新的,因此要学习的东西太多,在之前没有足够的铺垫,所以导致后来教师们接受新的选修模块较为困难,人工智能模块和数据库模块的教学现状就是一个明显的例子。因此,有必要先在指导方向上给出一些趋势性的建议,并不急于对必修内容做大的变动,但在丰富的选修课程方案以及选修课程教师圈子的推动下,逐步促进必修内容的变革,缓进而慢行,恐怕是比较合适的课程变革之路。

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