基于STEM的scratch跨學(xué)科教學(xué)應(yīng)用研究

一、?研究背景

Scratch 是由 MIT 終身幼兒園團隊所設(shè)計開發(fā)的可視化編程工具。Scratch 的出現(xiàn)使全球信息技術(shù)教育領(lǐng)域掀起了一陣又一陣的狂潮，它成為了培養(yǎng)小學(xué)生編程興趣、提高創(chuàng)新創(chuàng)造意識和能力的最有效工具之一。?

在我國，scratch 得到了越來越多的重視和認可，被廣泛應(yīng)用于中小學(xué)信息技術(shù)課堂中。但是，基于 scratch 的創(chuàng)造教育漸漸陷入瓶頸。許多課程打著“創(chuàng)新”的名義，走的卻是“案例模仿”這樣的老方法。雖然學(xué)生確實能夠在案例模仿中設(shè)計出有創(chuàng)意的作品，但是這種創(chuàng)新只是局限在這門課上所完成的作品而已，學(xué)生難以學(xué)到真正的創(chuàng)造創(chuàng)新的方法，并將其運用到其他學(xué)科中。最終學(xué)生的創(chuàng)新能力，特別是跨學(xué)科性的發(fā)散性橫向思維幾乎沒有得到很大的提升。?

而發(fā)源于美國的 STEM 教育，則是將不同學(xué)科進行交叉整合，極大程度地培養(yǎng)了學(xué)生利用不同學(xué)科的知識來分析問題、解決問題，并利用不同學(xué)科的觀點來思考問題的能力。并通過項目、案例的完成來提高學(xué)生的實踐能力。近幾年來，STEM 教育逐漸成為各國各地區(qū)提高教育水平、提高學(xué)生素養(yǎng)的重要切入點，像臺灣和香港均在 2016 年前后，大力引入并推廣STEM 教育，并取得了一定的成效。?

二、研究內(nèi)容

構(gòu)建基于 STEM 的 Scratch 課程設(shè)計模式，以豐富 Scratch 在 STEM 教育中的 應(yīng)用模式，并使之形成項目化、系列化，更重要的是突出 STEAM 教育所強調(diào)的跨 學(xué)科性。利用該模式，可以清晰方便地使用 Scratch 這一教學(xué)媒體中，豐富的多 學(xué)科資源來進行跨學(xué)科教育應(yīng)用，從真正意義上實現(xiàn)在 Scratch 媒體平臺上實現(xiàn) 跨學(xué)科教育。同時培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用跨學(xué)科的知識解決實際中的問題的橫向思維能 力?。

子課題一：STEM教育模式和跨學(xué)科教育理念的研究現(xiàn)狀。

子課題二：Scratch教育案例和STEM教學(xué)案例分析。

子課題三：基于STEM的Scratch跨學(xué)科教育應(yīng)用模式總結(jié)和案例設(shè)計。

三、 研究意義

（一）理論價值：?

（1）將 STEM 教育理論與 scratch 編程教學(xué)進行結(jié)合，并分析提煉出合適的 Scracth教學(xué)的教學(xué)模式，找到該媒體與學(xué)科結(jié)合的契合點；?

（2）補充當(dāng)期 Scratch 教學(xué)與 STEM 結(jié)合的研究空白，為后續(xù)的研究提供借鑒與方向。?

（二）實踐意義：?

（1）使用 Scratch 作為 STEM 教學(xué)中的教學(xué)媒體，有利于 STEM 教育模式與理念在中國的普及與推廣，同時又可以減少因媒體技術(shù)的投入而帶來的資金的大量投入。同時，Scratch簡單易學(xué)、容易上手，使得基于 STEM 的 Scratch 跨學(xué)科教學(xué)的普及可能性更大，更能夠受到更多教師和學(xué)生的青睞和接受；?

（2）Scratch 作為少兒可視化編程的代表，它不僅適用于在 STME 教育中作為多媒體資源與功能的提供平臺，而且其本身所具有的編程功能能夠在一定程度上培養(yǎng)小學(xué)生的設(shè)計思維與計算思維，讓學(xué)生能夠更多地從技術(shù)、設(shè)計的視角來分析現(xiàn)實世界中的復(fù)雜問題。?

四、研究方法

（一）文獻研究法?

通過進行文獻研究，了解當(dāng)前的 STEM 教育理念與跨學(xué)科教育方式模型，完成對子課題一的認識與研究。接著通過觀察和研究優(yōu)秀的 STEM 課程或 Scratch 課程案例，總結(jié)出其教學(xué)模式，并基于此分析如何將 Scratch 這一教學(xué)媒體應(yīng)用在 STEM 課程教學(xué)中。總而言之，文獻研究法為我們提供了最基礎(chǔ)的理論依據(jù)以及最好的教學(xué)案例來源。?

（二）案例分析法?

在文獻研究的基礎(chǔ)上，針對搜索找到的優(yōu)秀的 STEM 教學(xué)案例，分析其跨學(xué)科教學(xué)方式。通過對 Scratch 的教學(xué)模式進行研究分析，探索 STEM 這一類跨學(xué)科教學(xué)方式與教學(xué)媒體Scratch 之間相互融合的契合點，為接下來的使用模式設(shè)計打好一定的基礎(chǔ)。?

（三）訪談分析法?

結(jié)合本次研究主要的研究受眾是小學(xué)生，從小學(xué)生的認知風(fēng)格和認知水平出發(fā)分析，我們決定使用訪談分析法對當(dāng)前的 scratch 教學(xué)現(xiàn)狀進行調(diào)研，而不是采用不太適合小學(xué)生的問卷調(diào)查法。?

（四）實例觀摩與課后訪談?

我們通過與校外的 scratch 課外興趣教學(xué)團隊的老師進行合作，在某 scratch 教育機構(gòu)中進行實例觀摩，分析其 scratch 課程的實際教學(xué)方法，并對其教學(xué)效果，學(xué)生課堂學(xué)習(xí)行為特征表現(xiàn)進行分析，最后在課后對上課學(xué)生進行簡單的課后訪談，以初步了解教學(xué)的實際情況。?

（五）基于設(shè)計的研究?

最后，基于以上所有的研究和調(diào)查內(nèi)容，我們將基于設(shè)計的研究的基本方法進行模式設(shè)計，對利用 Scratch 作為教學(xué)媒體的 STEM 課程教學(xué)模式進行設(shè)計，以得出利用 scratch 這一教學(xué)媒體合理地運用與 STEM 教學(xué)中的運用模式，同時給予兩個實際案例一共參考分析。

五、創(chuàng)新之處

（一）基于 STEAM 的 Scratch 跨學(xué)科教學(xué)應(yīng)用模式設(shè)計：建立一個具體的、程序 化的教學(xué)策略模式，而不是一種傳統(tǒng)的、過于寬泛的教學(xué)流程框架，能對教師的課堂活動起到一定的輔助和推進作用。?

（二）以改變思維方式為切入點提高學(xué)生的橫向思維能力（跨學(xué)科思考）：通過 引導(dǎo)學(xué)生使用思維導(dǎo)圖等思維工具，同時將 Scratch 中的功能模塊進行分類設(shè)計 與學(xué)科性質(zhì)和功能分析，從學(xué)科的角度出發(fā)思考問題解決的方向與途徑，從改善 學(xué)生的思維方式出發(fā)，提高學(xué)生應(yīng)用跨學(xué)科知識的意識，提高學(xué)生的橫向思維能 力。

六、研究結(jié)論

通過這一項目研究發(fā)現(xiàn)，基于 STEM 的跨學(xué)科教學(xué)會與情境化的實際主題進行聯(lián)系。在案例分析中，教師會以生活中常見的現(xiàn)象作為教學(xué)的切入點，利用 STEM 跨學(xué)科的思想設(shè)計教學(xué)過程，有利于培養(yǎng)學(xué)生的橫向思維，而且在教學(xué)中結(jié)合實際有利于構(gòu)建共同經(jīng)驗，吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而提高課堂效率。?

教學(xué)中的實際項目和 Scratch 各功能模塊的結(jié)合，利用了 scratch 這一媒體的低成本，高效能的特點，使 stem 教學(xué)發(fā)揮更大的用處。這有利于鞏固和深化學(xué)生的知識，提高其動手實踐能力和培養(yǎng)計算機思維。?

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