葉昌寶 陳丹婷 張鵬 馮健文

摘要：基礎(chǔ)教育STEM教育和創(chuàng)客教育教師的緊缺使得信息技術(shù)學(xué)科師范生培養(yǎng)改革問題受到重視。本文對(duì)中國知網(wǎng)從2010～2019年關(guān)于STEM教育的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)文獻(xiàn)數(shù)量逐年遞增，高中相關(guān)的文獻(xiàn)增速較大，通過VOSViewer的文獻(xiàn)共詞分析得到五個(gè)聚類，發(fā)現(xiàn)STEM教育在中學(xué)開展較多、創(chuàng)新能力培養(yǎng)、STEM教學(xué)模式、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)和跨學(xué)科受到關(guān)注、核心素養(yǎng)與STEM教育密切相關(guān)，提出加強(qiáng)師范生創(chuàng)造力培養(yǎng)、跨學(xué)科知識(shí)融合、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)培養(yǎng)核心素養(yǎng)和模擬教學(xué)場(chǎng)景訓(xùn)練的建議，為改革高校相關(guān)師范專業(yè)課程體系提供借鑒。

關(guān)鍵詞：STEM教育;創(chuàng)客教育;中小學(xué)教育;信息技術(shù);師范生培養(yǎng);VOSViewer

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）16-0151-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Visual Analysis of Normal Students' Training Status based on STEM and Maker Education

YE Chang-bao1， CHEN Dan-ting1， ZHANG Peng1， FENG Jian-wen2

（1.School of Computer and Information Engineering， Hanshan Normal University， Chaozhou 521041，China; 2. Dean's Office， Hanshan Normal University， Chaozhou 521041， China）

Abstract： Due to the shortage of stem education and maker education teachers in basic education， the training reform of normal students in information technology discipline has been paid attention to. This paper analyzes the literature data of stem education from 2010 to 2019 in CNKI. It is found that the number of literature is increasing year by year， and the literature related to senior high school is growing rapidly. Through the co word analysis of VOSviewer， five clusters are obtained. It is found that stem education is carried out more in middle school， innovation ability training， stem teaching mode， project-based learning and interdisciplinary attention， core literacy and stem Education is closely related to each other. Suggestions are put forward to strengthen the cultivation of normal students' creativity， interdisciplinary knowledge integration， project-based learning training of core literacy and simulated teaching scene training， so as to provide reference for the reform of relevant normal professional curriculum system in Colleges and universities.

Key words： STEM education; maker education; Primary and Secondary education; Information technology; Training of normal university students; VOSViewer

1 引言

在創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的背景下，STEM教育和創(chuàng)客教育已被世界各國作為國家教育戰(zhàn)略提出。作為一種新型教育模式，STEM教育和創(chuàng)客教育通過“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)性”“學(xué)習(xí)共同體”“跨學(xué)科知識(shí)整合”“實(shí)踐應(yīng)用”等特點(diǎn)，可以有效增強(qiáng)中小學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐合作能力。但這也要求開展STEM教育和創(chuàng)客教育的教師必須具備綜合的學(xué)科知識(shí)、較強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)，并且熱愛分享和創(chuàng)造。因此對(duì)中小學(xué)信息技術(shù)學(xué)科教師提出了新的要求，也迫使高校轉(zhuǎn)變對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、教育技術(shù)等師范專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)模式[1]。

目前的研究多針對(duì)中小學(xué)領(lǐng)域，只有少量討論高師院校信息技術(shù)學(xué)科師范生的培養(yǎng)問題。根據(jù)《教育部關(guān)于實(shí)施卓越教師培養(yǎng)計(jì)劃的意見》要求，高校培養(yǎng)師范生主要目的是培養(yǎng)未來教育人才，為中小學(xué)輸送高素質(zhì)專業(yè)化的教師。信息技術(shù)學(xué)科師范生（簡稱“師范生”）則是基礎(chǔ)教育STEM教育和創(chuàng)客教育教師的主要職前教師來源。因此信息技術(shù)學(xué)科師范生培養(yǎng)改革問題應(yīng)當(dāng)受到重視，在實(shí)施改革前有必要進(jìn)行在STEM教育和創(chuàng)客教育需求下師范生培養(yǎng)的現(xiàn)狀分析，為改革相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)模式提供借鑒。

2 STEM教育和創(chuàng)客教育

STEM是指包括科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）四類學(xué)科知識(shí)，實(shí)際上，STEM是一種重實(shí)踐的超學(xué)科教育概念，鼓勵(lì)學(xué)生們學(xué)習(xí)科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等多類學(xué)科知識(shí)，通過融合學(xué)科知識(shí)，不斷培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，從中得到發(fā)展和提高，適應(yīng)全球化所帶來的競(jìng)爭。STEM教育在過去幾十年中得到了蓬勃發(fā)展[2]。

創(chuàng)客教育是創(chuàng)客文化與教育的結(jié)合，基于杜威的進(jìn)步主義和西蒙·帕珀特的構(gòu)造主義而提出的一種教育方式?；趯W(xué)生興趣，以項(xiàng)目學(xué)習(xí)的方式，使用數(shù)字化工具，倡導(dǎo)造物，鼓勵(lì)分享，培養(yǎng)跨學(xué)科解決問題能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新能力的一種素質(zhì)教育。創(chuàng)客教育的核心思想是鼓勵(lì)學(xué)生們?cè)趧?chuàng)客空間中利用已有的高科技技術(shù)，通過已有的知識(shí)在腦海里不斷涌現(xiàn)創(chuàng)新的想法，并通過連續(xù)的手動(dòng)操作實(shí)現(xiàn)成一個(gè)成品展示。在我國，創(chuàng)客教育興起比較晚，但發(fā)展比較迅速【3】。近十年間，我國各類級(jí)學(xué)校漸漸開始探索在校實(shí)施創(chuàng)客教育的可能性，甚至已有學(xué)校開展了創(chuàng)客教育培訓(xùn)班。

創(chuàng)客教育倡導(dǎo)分享，注重于創(chuàng)新思維，作品呈現(xiàn)。STEM教育更傾向于融于情境中的實(shí)踐動(dòng)手操作。創(chuàng)客教育需要跨學(xué)科知識(shí)作鋪墊，STEM教育注重跨學(xué)科知識(shí)的融合。兩者是相輔相成的關(guān)系。一方面，創(chuàng)客教育倡導(dǎo)分享造物，可以給予STEM教育強(qiáng)大的創(chuàng)新思維去豐富情景教學(xué)的內(nèi)容和實(shí)踐操作的理解性。另一方面，STEM教育強(qiáng)大的跨學(xué)科知識(shí)能力可以迅速幫助學(xué)生將已有的創(chuàng)新思維通過理論知識(shí)構(gòu)建模型并通過STEM所鍛煉的實(shí)踐動(dòng)手能力將模型框架轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)成品。由于STEM的創(chuàng)客教育需求迫使高校們不得不轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教育模式，從而融合世界教育改革的發(fā)展趨勢(shì)。尤其對(duì)于計(jì)算機(jī)師范生來說，在已有學(xué)習(xí)中所掌握的計(jì)算機(jī)知識(shí)，結(jié)合STEM的創(chuàng)客教育是滿足培養(yǎng)中小學(xué)開展STEM的創(chuàng)客型教育主力軍，以此達(dá)到更有利于推廣STEM教育和創(chuàng)客教育的目的。

3 師范生培養(yǎng)現(xiàn)狀可視化分析

3.1? 年度分布

文獻(xiàn)來源為CNKI中國知網(wǎng)，文獻(xiàn)類型不限，時(shí)間為2010-2019年，以“STEM”作為關(guān)鍵詞搜索主題，共檢索到61萬多篇國內(nèi)外文獻(xiàn)。進(jìn)一步縮小檢索范圍，以“STEM教育”作為關(guān)鍵詞搜索主題，共有4939篇文獻(xiàn)。近十年（2010-2019年）間，關(guān)于“STEM教育”的文獻(xiàn)發(fā)表態(tài)勢(shì)如圖1所示。

由圖1可以發(fā)現(xiàn)，2010-2019年期間包含“STEM教育”的文章呈逐年遞增趨勢(shì)，可知國內(nèi)外越來越多學(xué)者重視研究STEM教育領(lǐng)域。

3.2? 研究對(duì)象分布

對(duì)近十年已檢索到的有關(guān)“STEM教育”文獻(xiàn)，再次按研究對(duì)象分類，類別為“大學(xué)”、“高中”、“初中小學(xué)”，如圖2所示。

統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，近十年中，包含“大學(xué)”的文獻(xiàn)共有398篇，“高中”的文獻(xiàn)有294篇，“初中小學(xué)”的文獻(xiàn)有276篇。2013年開始，研究者逐步關(guān)注基礎(chǔ)教育領(lǐng)域，其中“高中”文獻(xiàn)增長態(tài)勢(shì)從近兩年開始超過“初中小學(xué)”。而“大學(xué)”相關(guān)文獻(xiàn)一直保持穩(wěn)定增長趨勢(shì)。

3.3? 共詞分析

在包含學(xué)校層次的近900篇文獻(xiàn)中，通過VOSViewer的文獻(xiàn)共詞分析，篩選出出現(xiàn)頻率3次以上的共42個(gè)關(guān)鍵詞，如圖3所示：

對(duì)相近或相同含義關(guān)鍵詞進(jìn)行合并處理，如STEM和STEAM合并為STEM。由統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，關(guān)鍵詞分析共有5個(gè)聚類，聚類一（位于左下角）的關(guān)鍵詞有：STEM、高中信息技術(shù)、初中信息技術(shù)、教學(xué)實(shí)踐、課堂教學(xué)、教學(xué)策略、課程設(shè)計(jì)等;聚類二（位于右下角）的關(guān)鍵詞有：創(chuàng)客教育、互聯(lián)網(wǎng)+、創(chuàng)新能力;聚類三（位于中間）的關(guān)鍵詞有：信息技術(shù)、STEM、核心素養(yǎng)、校本課程、小學(xué)信息技術(shù)、教育理念、機(jī)器人;聚類四（位于中下方）的關(guān)鍵詞有：STEM、教學(xué)模式、中小學(xué);聚類五（位于右上方）的關(guān)鍵詞有：創(chuàng)客課程、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、信息技術(shù)、跨學(xué)科。

聚類一表明STEM教育在中學(xué)開展較多，這正與本文倡導(dǎo)重視師范生即職前教師STEM培養(yǎng)的理念一致;聚類二反映創(chuàng)新能力培養(yǎng)受到關(guān)注;聚類三說明核心素養(yǎng)與STEM教育密切相關(guān);聚類四表明STEM教學(xué)模式的研究是當(dāng)前熱點(diǎn);聚類五反映項(xiàng)目式學(xué)習(xí)和跨學(xué)科也得到研究者的關(guān)注。

4 師范生培養(yǎng)模式改革建議

4.1? 加強(qiáng)師范生創(chuàng)造力培養(yǎng)

傳統(tǒng)的信息技術(shù)師范生（以韓山師范學(xué)院為例）課程以”基礎(chǔ)辦公軟件”“Java軟件開發(fā)”“Andriod軟件開發(fā)”等常規(guī)課程為主，缺乏中小學(xué)需要的數(shù)字媒體技術(shù)和Scratch圖形編程化技術(shù)，缺少中小學(xué)實(shí)踐鍛煉機(jī)會(huì)。因此，要從教育課程內(nèi)容上，改變內(nèi)容相對(duì)滯后的情況，通過STEM教育，增加中小學(xué)課標(biāo)和科學(xué)課程需要的技術(shù)，以加強(qiáng)創(chuàng)造思維訓(xùn)練【5】。

另外，由于融合STEM創(chuàng)客教育的課時(shí)有限，僅憑有限的課堂時(shí)間是無法最大程度化去培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力。學(xué)校應(yīng)該成立創(chuàng)客空間，給學(xué)生提供一個(gè)創(chuàng)新思維交流平臺(tái)。

創(chuàng)客空間是一個(gè)開放的實(shí)驗(yàn)交流室。在這里，學(xué)生們可以進(jìn)行科研研究，開設(shè)拓展類課程、活動(dòng)類課程實(shí)現(xiàn)鍛煉學(xué)生的研究能力、創(chuàng)造能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。學(xué)生們可以在這里共享資源和知識(shí)，分享創(chuàng)新思維、交流項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，展開項(xiàng)目合作，將自己的想法變成現(xiàn)實(shí)，達(dá)到鍛煉創(chuàng)造思維的目的。

4.2? 加強(qiáng)跨學(xué)科知識(shí)融合

傳統(tǒng)中小學(xué)的教育方式基本都是單學(xué)科、重書本的教育，學(xué)生們?nèi)狈θ诤隙鄬W(xué)科解決基于生活中的實(shí)際問題的能力。但未來社會(huì)需要綜合素質(zhì)人才，STEM教育能向?qū)W生提供真實(shí)生活情境的實(shí)例，以工程設(shè)計(jì)為主導(dǎo)，鼓勵(lì)學(xué)生提出自己的解決思路去實(shí)踐。因此，信息技術(shù)師范生具備STEM素養(yǎng)的跨學(xué)科知識(shí)融合的能力才能引導(dǎo)中小學(xué)的教育進(jìn)行改革【4】。

對(duì)于信息技術(shù)師范生的培養(yǎng)來說，教師不僅要在課堂上要給予學(xué)生拓展延伸其他學(xué)科的內(nèi)容，而且還要布置跨學(xué)科知識(shí)內(nèi)容的作業(yè)給予學(xué)生去思考。例如：將數(shù)學(xué)定理與代碼編程相結(jié)合。以“楊輝三角”為例，教師在告訴學(xué)生使用循環(huán)嵌套寫出“楊輝三角”同時(shí)，也能告訴學(xué)生“楊輝三角”的“每個(gè)數(shù)等于它上方兩數(shù)之和”、“每行數(shù)字左右對(duì)稱由1開始逐漸變大”等原理，從而達(dá)到既能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與思考能力，讓學(xué)生了解跨學(xué)科知識(shí)融合的意義，發(fā)散學(xué)生解決問題的思維，為信息技術(shù)師范生具備STEM教育的思想打下根基。

4.3 加強(qiáng)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)培養(yǎng)核心素養(yǎng)

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是以學(xué)生為主體，在一段時(shí)間內(nèi)團(tuán)隊(duì)共同合作得到解決一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的問題的學(xué)習(xí)方式。教師們?cè)谧珜懡虒W(xué)方案時(shí)，應(yīng)該多給信息技術(shù)師范生們?cè)O(shè)置具有綜合性和復(fù)雜性的問題，讓學(xué)生們?cè)趫F(tuán)隊(duì)中獲得知識(shí)技能、學(xué)會(huì)創(chuàng)新、懂得跨領(lǐng)域溝通、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，使得信息技術(shù)師范生獲取實(shí)踐鍛煉經(jīng)驗(yàn)，在走向崗位任職時(shí)可以融合其他教師進(jìn)行教學(xué)探究，并將項(xiàng)目式學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)傳授給中小學(xué)學(xué)生，改革中小學(xué)教育模式，引導(dǎo)教育中小學(xué)學(xué)生鍛煉創(chuàng)造力，團(tuán)隊(duì)合作和領(lǐng)導(dǎo)力，動(dòng)手能力，計(jì)劃以及執(zhí)行項(xiàng)目的能力【6】。

4.4? 加強(qiáng)模擬教學(xué)場(chǎng)景訓(xùn)練

基于STEM創(chuàng)客教育的師范生培養(yǎng)最終目的是培養(yǎng)一批優(yōu)秀的中小學(xué)老師去教育的年輕一代，這個(gè)過程最終也是為了幫助更多優(yōu)秀的師范生登上講臺(tái)去講更新穎的教育模式帶給中小學(xué)學(xué)生。模擬教師教學(xué)場(chǎng)景能迅速幫助信息技術(shù)師范生們獲取教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的方式，也是對(duì)信息技術(shù)師范生教學(xué)能力的實(shí)踐與檢驗(yàn)，在此過程中，可以發(fā)現(xiàn)教學(xué)能力的不足，有助于學(xué)生們進(jìn)行改進(jìn)。信息技術(shù)師范生在教學(xué)中，需要將基于STEM創(chuàng)客教育寫入教學(xué)方案，并學(xué)習(xí)指導(dǎo)老師分享的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和聽取指導(dǎo)老師的建議。另外，師范生們也需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的創(chuàng)客活動(dòng)，并在教學(xué)展示中進(jìn)行實(shí)踐，檢驗(yàn)所設(shè)計(jì)的活動(dòng)是否可以達(dá)到提升中小學(xué)學(xué)生的實(shí)踐操作能力和激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣、創(chuàng)造能力。大學(xué)要增大建設(shè)微格教室、智慧教室等模擬教學(xué)場(chǎng)景訓(xùn)練場(chǎng)地。

5 結(jié)語

當(dāng)前越來越多國家開始重視基于STEM教育在國家競(jìng)爭力所產(chǎn)生的優(yōu)勢(shì)，越來越多學(xué)者開始著力研究STEM教育融入于課程的教育模式中。然而，教師師資力量的匱乏，成為阻礙STEM創(chuàng)客教育發(fā)展的最大難題。

本文通過VOSViewer的文獻(xiàn)分析，發(fā)現(xiàn)師范生STEM教育應(yīng)側(cè)重創(chuàng)造能力、跨學(xué)科融合能力、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)能力、核心素養(yǎng)和模擬教學(xué)場(chǎng)景訓(xùn)練。后續(xù)將借鑒研究結(jié)果對(duì)大學(xué)相關(guān)師范專業(yè)課程體系和實(shí)踐環(huán)節(jié)，結(jié)合STEM教育理念進(jìn)行改革，幫助師范生可以更好地從學(xué)生過渡到教師崗位。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙建川，王橋.基于STEM的創(chuàng)客型信息技術(shù)師范生培養(yǎng)模式研究[J].貴州師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2018，34（3）：68-71.

[2] 薛靜.運(yùn)用STEM教育方法提升中學(xué)信息技術(shù)教學(xué)質(zhì)量[J].教育信息化論壇，2019，3（7）：199.

[3] 王曉慶.面向STEM教育的創(chuàng)客教育模式研究[J].中小學(xué)電教（教學(xué)），2020（9）：5-6.

[4] 龐貞艾.STEM教育在我國中小學(xué)開展的必要性及路徑分析[J].齊齊哈爾師范高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2020（2）：4-5.

[5] 胡星宇.基于中小學(xué)信息技術(shù)教師發(fā)展方向的師范類高校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)（師范）專業(yè)本科生技能培養(yǎng)探析[J].造紙裝備及材料，2020，49（1）：190.

[6] 謝澤琛.信息時(shí)代師范生信息技術(shù)與課程整合能力的培養(yǎng)[J].科教文匯（中旬刊），2011（5）：35+41.

【通聯(lián)編輯：王力】