基于STEM的scratch跨学科教学应用研究

一、 研究背景

Scratch 是由 MIT 终身幼儿园团队所设计开发的可视化编程工具。Scratch 的出现使全球信息技术教育领域掀起了一阵又一阵的狂潮，它成为了培养小学生编程兴趣、提高创新创造意识和能力的最有效工具之一。 

在我国，scratch 得到了越来越多的重视和认可，被广泛应用于中小学信息技术课堂中。但是，基于 scratch 的创造教育渐渐陷入瓶颈。许多课程打着“创新”的名义，走的却是“案例模仿”这样的老方法。虽然学生确实能够在案例模仿中设计出有创意的作品，但是这种创新只是局限在这门课上所完成的作品而已，学生难以学到真正的创造创新的方法，并将其运用到其他学科中。最终学生的创新能力，特别是跨学科性的发散性横向思维几乎没有得到很大的提升。 

而发源于美国的 STEM 教育，则是将不同学科进行交叉整合，极大程度地培养了学生利用不同学科的知识来分析问题、解决问题，并利用不同学科的观点来思考问题的能力。并通过项目、案例的完成来提高学生的实践能力。近几年来，STEM 教育逐渐成为各国各地区提高教育水平、提高学生素养的重要切入点，像台湾和香港均在 2016 年前后，大力引入并推广STEM 教育，并取得了一定的成效。 

二、研究内容

构建基于 STEM 的 Scratch 课程设计模式，以丰富 Scratch 在 STEM 教育中的 应用模式，并使之形成项目化、系列化，更重要的是突出 STEAM 教育所强调的跨 学科性。利用该模式，可以清晰方便地使用 Scratch 这一教学媒体中，丰富的多 学科资源来进行跨学科教育应用，从真正意义上实现在 Scratch 媒体平台上实现 跨学科教育。同时培养学生应用跨学科的知识解决实际中的问题的横向思维能 力 。

子课题一：STEM教育模式和跨学科教育理念的研究现状。

子课题二：Scratch教育案例和STEM教学案例分析。

子课题三：基于STEM的Scratch跨学科教育应用模式总结和案例设计。

三、 研究意义

（一）理论价值： 

（1）将 STEM 教育理论与 scratch 编程教学进行结合，并分析提炼出合适的 Scracth教学的教学模式，找到该媒体与学科结合的契合点； 

（2）补充当期 Scratch 教学与 STEM 结合的研究空白，为后续的研究提供借鉴与方向。 

（二）实践意义： 

（1）使用 Scratch 作为 STEM 教学中的教学媒体，有利于 STEM 教育模式与理念在中国的普及与推广，同时又可以减少因媒体技术的投入而带来的资金的大量投入。同时，Scratch简单易学、容易上手，使得基于 STEM 的 Scratch 跨学科教学的普及可能性更大，更能够受到更多教师和学生的青睐和接受； 

（2）Scratch 作为少儿可视化编程的代表，它不仅适用于在 STME 教育中作为多媒体资源与功能的提供平台，而且其本身所具有的编程功能能够在一定程度上培养小学生的设计思维与计算思维，让学生能够更多地从技术、设计的视角来分析现实世界中的复杂问题。 

四、研究方法

（一）文献研究法 

通过进行文献研究，了解当前的 STEM 教育理念与跨学科教育方式模型，完成对子课题一的认识与研究。接着通过观察和研究优秀的 STEM 课程或 Scratch 课程案例，总结出其教学模式，并基于此分析如何将 Scratch 这一教学媒体应用在 STEM 课程教学中。总而言之，文献研究法为我们提供了最基础的理论依据以及最好的教学案例来源。 

（二）案例分析法 

在文献研究的基础上，针对搜索找到的优秀的 STEM 教学案例，分析其跨学科教学方式。通过对 Scratch 的教学模式进行研究分析，探索 STEM 这一类跨学科教学方式与教学媒体Scratch 之间相互融合的契合点，为接下来的使用模式设计打好一定的基础。 

（三）访谈分析法 

结合本次研究主要的研究受众是小学生，从小学生的认知风格和认知水平出发分析，我们决定使用访谈分析法对当前的 scratch 教学现状进行调研，而不是采用不太适合小学生的问卷调查法。 

（四）实例观摩与课后访谈 

我们通过与校外的 scratch 课外兴趣教学团队的老师进行合作，在某 scratch 教育机构中进行实例观摩，分析其 scratch 课程的实际教学方法，并对其教学效果，学生课堂学习行为特征表现进行分析，最后在课后对上课学生进行简单的课后访谈，以初步了解教学的实际情况。 

（五）基于设计的研究 

最后，基于以上所有的研究和调查内容，我们将基于设计的研究的基本方法进行模式设计，对利用 Scratch 作为教学媒体的 STEM 课程教学模式进行设计，以得出利用 scratch 这一教学媒体合理地运用与 STEM 教学中的运用模式，同时给予两个实际案例一共参考分析。

五、创新之处

（一）基于 STEAM 的 Scratch 跨学科教学应用模式设计：建立一个具体的、程序 化的教学策略模式，而不是一种传统的、过于宽泛的教学流程框架，能对教师的课堂活动起到一定的辅助和推进作用。 

（二）以改变思维方式为切入点提高学生的横向思维能力（跨学科思考）：通过 引导学生使用思维导图等思维工具，同时将 Scratch 中的功能模块进行分类设计 与学科性质和功能分析，从学科的角度出发思考问题解决的方向与途径，从改善 学生的思维方式出发，提高学生应用跨学科知识的意识，提高学生的横向思维能 力。

六、研究结论

通过这一项目研究发现，基于 STEM 的跨学科教学会与情境化的实际主题进行联系。在案例分析中，教师会以生活中常见的现象作为教学的切入点，利用 STEM 跨学科的思想设计教学过程，有利于培养学生的横向思维，而且在教学中结合实际有利于构建共同经验，吸引学生的学习兴趣，从而提高课堂效率。 

教学中的实际项目和 Scratch 各功能模块的结合，利用了 scratch 这一媒体的低成本，高效能的特点，使 stem 教学发挥更大的用处。这有利于巩固和深化学生的知识，提高其动手实践能力和培养计算机思维。 

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