STEAM视角下的教科版高一《信息技术基础（必修）》教材分析

牛彦敏 苟金姗 彭明虹

摘要：信息技术是培养学生STEAM素养的学科之一，信息技术教材是教师开展教学的重要依据，也是学生学习的第一手资料，其编写质量直接影响学生STEAM素养的高低。因此，本研究从STEAM视角出发，借助STEAM金字塔工具，选取教科版高一《信息技术基础（必修）》教材作为研究对象，采取定量和质性相结合的方法对知识内容的分布和编排情况进行分析，得出相关结论，发现存在的不足，希冀能为我国信息技术学科教材的编写以及学生STEAM素养的培养提供借鉴和参考。

关键词：STEAM工具;STEAM教育;高一信息技术;教材分析

中图分类号：G642        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）31-0284-05

An Analysis Study of the Textbook of "Basic Information Technology （Compulsory）" for High School in Educational Science Press from STEAM Perspective

NIU Yan-min12， GOU Jin-shan1， PENG Min-hong3

（1. School of Computer and Information Science， Chongqing Normal University， Chongqing 401331，China;2. Chongqing Engineering Research Center of Educational Big Data Intelligent Perception and Application， Chongqing 401331，China; 3. Audio-visual Education Center， Xiantao 433000，China）

Abstract： Information technology is one of the subjects that cultivate students' STEAM literacy. Information technology textbooks are an important basis for teachers to carry out their teaching and are also the first-hand materials for students' learning and the quality of their compilation quality directly affects the level of students' STEAM literacy. Therefore， with the help of STEAM pyramid tool， selects the textbook of "Information Technology Fundamentals （Compulsory）" for high school in Educational Science Press as the research object from the perspective of STEAM， adopts a combination of quantitative and qualitative methods to analyze the distribution and arrangement of knowledge contents， draw relevant conclusions and find out the shortcomings， hoping to provide reference for the compilation of information technology textbooks and the cultivation of students' STEAM literacy in China.

Key words： STEAM Tool; STEAM Education; High School Information Technology; Textbook Analysis

1 引言

STEM教育缘起于美国，美国深刻意识到理工教育对其发展的重要性[1]。1986年，美国国家科学委员会（NSB）发表了题为《本科的科学、数学和工程教育》的报告，被视为STEM教育的开端[2]。自此，STEM教育受到各国广泛关注。STEM教育强调知识的跨学科融合，将科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）的相关知识融合起来，培养学生创造性思维、动手解决生活真实问题的能力。2006年，美国教授G.Yakman首次提出艺术（Arts）学科并将其与STEM四大学科进行融合，形成STEAM。自2002年以来，英国政府相继发布一些报告，投入大量资金加大对STEAM教育发展的建设，培养具有丰富STEAM知识和全面技能的人才[3]。近年来，澳大利亚的学生在涉及STEM领域知識的国际测评项目中呈现显著下降趋势[4]，这引起政府的高度关注，连续两年颁布纲领性文件。到目前为止，澳大利亚已建立较为全面的STEAM教育政策体系。受各国STEAM教育的影响，结合我国自身教育体系所面临的改革，我国也开始进行有关STEAM实践的教育研究。2016年6月，教育部印发《教育信息化“十三五”规划》通知，提到有条件的地方要积极探索新型技术在众创空间、跨学科学习（STEAM教育）、创客教育等新的教育模式的应用[5]。信息技术是培养学生STEAM素养的学科之一，信息技术教材是师生进行STEAM教育的桥梁，其编写质量是影响学生STEAM素养高低的重要因素之一。因此，有必要从STEAM视角出发，对信息技术教材的知识要素在五门元学科的分布情况以及跨学科内容的编排情况进行分析，希冀能为我国信息技术学科教材的编写以及学生STEAM素养的培养提供支持，并为相关研究做进一步的借鉴和参考。

2 研究设计

2.1 研究对象

现行高一信息技术教材版本主要有人民教育版、中国地图版、上海科技版、广东教育版、浙江教育版、教育科学版等，本研究选择教育科学出版社高一信息技术教材《信息技术基础（必修）》作为研究对象，该教材共计7个单元，分为20节，细化为51小节。

2.2 研究问题

本研究将要探讨以下三个问题：

1）该教材的知识要素是否覆盖STEAM五大元学科？

2）该教材的知识呈现方式是否符合学生的认知规律？

3）该教材是如何进行跨学科内容的编排？

2.3 研究方法

因本研究要分析该教材知识要素在五门元学科的分布情况和所占比例，所以采取定量与质性相结合的方法。在研究前期以单元进行划分，将教材中的知识点提取出来，进行编码量化，然后借助ST∑@M金字塔工具进行归类统计与数量分析，计算教材中有关STEAM知识要素的所占比例，从而了解其分布情况。在此基础上，对该教材的呈现方式以及内容编排进行质性分析。

2.4 研究工具

ST∑@M金字塔工具是以STEAM教育为基础理念所提出的[2]，构建了S、T、E、A、M五个元学科的学科体系，每个元学科又精准划分成具體子学科。参照2018年新修订的STEAM金字塔框架，翻译成中文版即ST∑@M金字塔结构框架[6]，如图1所示。本研究查阅相关文献资料，形成STEAM编码表，因在抽取知识要素过程中发现，所抽取的知识要素并未涵盖ST∑@M金字塔工具中的所有子学科，所以对不涉及的子学科在编码表中予以删除，表1为该教材的STEAM编码表以及相关内容的节选描述。

2.5 研究过程

首先，两名研究者背对背将教材的七个单元知识进行抽取，再进行编码，编码格式以A-（B）的形式表示，A代表第几单元，B代表该单元的第几个知识点，所有知识提取完成后，根据最新版ST∑@M金字塔工具，查阅相对应子学科的具体内容，按单元知识进行子学科归类并进行定量分析。对存在分歧的知识点和专家共同讨论，直到达成统一的意见。最后，对教材内容以及编排进行质性分析，根据分析结果，解决研究问题，得出研究结论。

3 研究结果

3.1教材知识点的定量分析

3.1.1 S、T、E、A、M知识点在教材的整体分布情况

经过数据统计，剔除重复知识点，该教材涉及S、T、E、A、M知识点共588个。借助ST∑@M金字塔工具对588个知识点进行知识分类并编码，分别统计所包含的知识点数量。表2、图2分别是该教材涉及五大元学科的知识分布情况和比例图。

根据表2可以看出，该教材E（工程）类知识点数量最多，为316个，占53.74%;其次是S（科学）类知识点138个，占23.47%，第三是T（技术）类知识点121个，占20.58%;A（人文-艺术）和M（数学）类知识点分别为11和2，各占1.87%和0.34%。

通过图2，不难发现，该教材都有涉及这五门元学科，但所占比例有所不同。工程类知识（E）相较其他四门元学科而言，数量多且占总数量的五成以上。排在其后的是科学类（S）和技术类（T）的知识。相对而言，艺术-人文类知识（A）和数学类知识（M）数量最少。

从表2和图2中可以得到结论：该教材中E（工程）类知识点最多，占比较大，以工程类知识为主，科学和技术类知识为辅，人文-艺术和数学类知识严重不足。从数据总体分布来看，该教材的知识基本覆盖S、T、E、A、M这五门元学科，教材知识具有一定的丰富性;从知识广度来看，该教材符合STEAM教育跨学科融合的要求[6]。

3.1.2 S、T、E、A、M知识点在七个单元的分布情况

为直观了解教材中有关S、T、E、A、M知识点在七个单元的分布情况，进行数量统计，如图3所示。整体来看，教材七个单元的知识主要集中在S、T、E三大元学科;横向上来看，每个单元在五门元学科的知识数量各有侧重，教材七个单元的知识分布在E（工程）类知识较多，多于其他元学科，这与教材知识的整体分布情况具有一致性。通过上述定量分析，很好地解答了第一个研究问题。

3.2 教材知识点的质性分析

3.2.1教材内容基本覆盖STEAM领域

该教材设置了丰富的模块，按其呈现形式，划分为正文、辅栏、练习三大部分。下面对教材中所呈现的三大部分以及具体知识内容情况进行分析。

（1）正文部分

正文部分所呈现的内容与STEAM密切相关。主要包括科学类知识、技术类知识、工程类知识。教材在每一章开始，以辅栏中的资料作为引入，呈现学习任务和学习目标，激发学生的好奇心和求知欲望。通过资料的分析与解读，进一步过渡到正文知识点，从而自然进入正文知识的学习。最后列举常见的生活实例总结学习主题，渗透STEAM教育所体现的生活价值，以此来培养学生的STEAM素养和跨学科实践能力。

（2）辅栏部分

辅栏部分对正文部分的知识起着重要支撑作用，二者相辅相成。根据教材分析，发现辅栏部分主要分为资料、旁栏、实践、综合实践四种呈现方式，见表3：

资料大部分呈现在每一章以及每一小节的开始，或为某一个知识点专门呈现。资料是对知识点的延伸和拓展，让学生除了掌握基础知识之外，获得丰富的拓展性知识，符合STEAM教育的目标。旁栏是位于正文旁边的栏目[7]，是对正文部分知识的辅助和拓展。本教材的旁栏分为左右两栏，通常为拓展资料、重要信息提示等。旁栏中所呈现的学科知识与STEAM紧密相关，融合了STEAM教育的先进理念，让学生从教材中汲取具有深度和广度的知识。实践是让学生运用课上所习得的知识进行实际操作，解决特定背景下的问题。根据普通高一信息技术学科的教学目标，高一学生应掌握一定的基础信息技术能力，知道如何选择合适的信息技术工具快速准确地解决相应问题。实践是培养学生动手操作的重要环节，是学生理论知识掌握程度的重要体现、是创造性和能动性解决问题的反映，符合STEAM教育的核心内容。综合实践模块不同于实践模块，在知识内容的考察上更具层次性和深度性。实践只是单独考察某一小节的知识点，而综合实践考察的是一章的知识点，综合性较强。该模块侧重于从多维角度考查学生的多元实践能力，提高学科的应用价值。

（3）练习部分

练习部分是巩固学生所学、考察其知识掌握程度的重要环节，也是教材必不可少的组成部分[7]。教材在每一章结束时都会呈现关于本章的练习题，方便学生进行知识的查漏补缺。练习题充分融合STEAM学科的相关知识，评价学生跨学科知识的掌握能力。

3.2.2教材编排体现STEAM学科价值取向

对教材的定量分析可以看出，教材知识内容基本覆盖S、T、E、A、M五门元学科。这些知识内容在编排上并不是单独出现，而是存在一定的融合性和递进性，符合学生的认知学习规律。知识由浅入深，由简单到综合的不断螺旋上升[6]。各单元之间逻辑紧密，均以“章-节”的形式出现，内容组织编排具有很强的相关性。在定量分析的基础上进行质性分析，很好地回答了第二个和第三个研究问题。下面以教材第一章第一节“信息及其特征”为例，对元学科知识在教材中的整合情况进行介绍：如表4所示。

从教材的定量分析和质性分析可以看出，单元内部的知识是层层递进的关系，单元之间的知识是环环相扣的逻辑关系。该教材以“信息”作为基础展开整个教材的内容编排，如图4所示。

第一章主要介绍信息与信息技术，合理地渗透STEAM学科素养。第二章进一步介绍信息获取的过程以及获取和检索信息的多种方式，体现STEAM学科的多元性。信息获取完成后需要对信息进行加工处理，拓展学生的视野。第三章重点介绍信息加工的两种方式：编程加工和智能化加工，培养学生跨学科解决问题的能力。第四章和第五章分别在第三章的基础之上介绍文本和表格、音频、视频、图像的信息加工，在信息加工的内容上进行广度和深度的拓展，体现STEAM学科的豐富性。信息加工完成后要进行管理，确保信息的合法性，体现STEAM学科的运用意义，之后再进行集成与交流，让更多受众了解信息所传达的意图，体现STEAM学科价值。

4 结论与不足

4.1 结论

本研究借助ST∑@M金字塔工具对教科版《信息技术基础（必修）》教材所涉及的知识进行学科分类，经过定量与质性分析，得出基本结论：教材基本覆盖STEAM五大元学科，整体编写由浅入深，由易到难，知识逻辑关系环环相扣，符合学生的认知方式和学习规律;在知识呈现方面，图文并茂，缓解学生视觉与心理上的疲劳，与生活实际紧密相连，加深学生对知识的理解和建构。在价值观方面，具有较强的学科价值和生活价值。

4.2 不足

4.2.1 艺术-人文元学科分类存在偏颇

目前关于艺术-人文元学科在国内的划分还没有形成完整的中文版学科体系，一定程度上，对涉及该元学科的知识内容分类造成困难。本研究通过文献查阅以及百度查询，参照2018年新修订的STEAM金字塔框架，总结了“艺术-人文”元学科的专业分类，还有失偏颇，需进一步考察和验证。

4.2.2 部分知识点及理念具有滞后性

在对各单元知识点进行定量与质性分析过程中，教材中呈现的个别案例和理念已是“明日黄花”，与新时代所要求学生具备的知识和能力有些脱轨。书中的知识点与当下信息技术的发展现状部分不匹配。例如：1.2.2小节信息技术的发展趋势，介绍的新技术落后于当下，应适当加入一到两种新技术，如自适应技术、知识图谱等，介绍语音技术时，列举的实例可以是我国的科大讯飞输入法，一方面向学生展示语音技术的发展程度，另一方面展示我国企业技术的影响力。5.1小节音频信息的采集与加工，除了介绍Cool Edit软件的使用之外，还可以介绍Audition软件，该软件也是一款强大的音频编辑工具，因为该章后面的内容主要涉及Premiere和Photoshop软件，这些软件都隶属于Adobe公司旗下的产品，在软件工具的布局与性能上具有相似性，能加速学生对软件的入手。

5 展望

5.1 内化STEAM教育理念

一直以来，信息技术学科被视为教学“副科”。尽管国家层面颁发了相关教育信息化的政策文件，但有些工作在实际教育教学过程中落实并不到位。信息技术学科是应试教育下必修课的“选修”，教育工作者要从意识形态上将STEAM教育的先进理念有机融入信息技术学科的教学实践之中，打破形式化的教育口号。

5.2 开辟STEAM教育专栏

未来社会高新技术产业发达，人才培养强调全面发展，尤其是问题解决能力的提升。在信息技术教学中，教师要注重跨学科概念的整合，运用STEAM意义建构的形式来实现知识点的关联，以学科概念为基础，引导学生关注知识表象背后的深层次内涵。在各学科教材编写过程中，可以通过开辟“STEAM天地”专栏，让各学科知识相互碰撞，擦出火花，让STEAM教育为广大师生服务，让STEAM教学成果遍地开花。

5.3 根据新课程标准改进教材

17版课程标准中，将学科核心素养单独列出，从注重基础知识传授转向了培养学生的学科核心素养，这也是STEAM素养具体到学科教育的体现。因此在编写教材时，要充分考虑学生的身心发展水平和心理接受能力。既要了解学生已有的知识和经验，又要把握课程的节奏，使之自然衔接。同时针对高中学生的思维特点，培养他们学会发现问题、解决问题的能力。教材要围绕高中信息技术学科核心素养，精炼学科大概念，吸纳学科领域的前沿成果，与时俱进，让学生进行知识的意义建构、增强信息意识、深化信息理念，理解信息技术对人类社会产生的影响。

本研究从STEAM视角出发，以教科版《信息技术基础（必修）》教材作为研究对象进行定量与质性分析，得出上述研究结论，发现存在的问题，并对未来进行展望。本研究的后续工作将分析其他版本信息技术系列教材，进行对比研究，希冀能为我国信息技术学科教材的编写以及学生STEAM素养的培养提供参考。

参考文献：

[1] 朱学彦，孔寒冰. 科技人力资源开发探究——美国STEM学科集成战略解读[J]. 高等工程教育研究，2008（2）：21-25.

[2] 周鹏琴，徐唱，张韵，李芒. STEM视角下的美国科学课程教材分析——以FOSSK-5年级科学教材为例[J]. 中国电化教育，2016（5）：25-32.

[3] 王小栋，王璐，孙河川. 从STEM到STEAM：英国教育创新之路[J]. 比较教育研究，2017，39（10）：3-9.

[4] 徐田子，夏惠贤. 从危机应对到战略规划——澳大利亚STEM教育政策述评[J]. 外国中小学教育，2018（6）：16-29.

[5] 任友群，郑旭东，吴旻瑜. 深度推进信息技术与教育的融合创新——《教育信息化“十三五”规划》（2016）解读[J]. 现代远程教育研究，2016（5）：3-9.

[6] 韩冉. 基于STEM教育的美国高中地理教材分析[D].华中师范大学，2019.

[7] 沈琳. 基于STEM教育理念的人教版中学生物教材分析[D].闽南师范大学，2019.

【通联编辑：王力】

收稿日期：2021-02-19

基金项目：重庆市教育科学规划课题，“新工科”下计算机类课程智慧课堂教学模式研究（2019-GX-332）;重庆市技术创新与应用发展专项重点项目，数字教育众筹众创的个性化服务平台研发及应用（cstc2019jscx-mbdxX0061）;“项目驱动为导向，导师团队为保障”的教育硕士（现代教育技术）创新能力培养研究，重庆师范大学研究生教育教学改革研究项目，项目编号：xyjg009;“互联网+”下BOPPPS教学模式在计算机类课程的改革与实践研究，重庆师范大学高等教育教学改革研究项目，项目编号：202006。

作者简介：牛彦敏（1975—），女，河南许昌人，博士，副教授，主要研究方向为信息技术应用;苟金姗（1997—），女，新疆博乐人，在读研究生，主要研究方向为信息技术应用;彭明虹（1997—），女，湖北麻城人，本科，湖北省仙桃市电化教育馆。