面向新时代的科学教育:STEM教育与研究(上)教学数学立德树人根本任务

(1.美国纽约州立大学布法罗分校教育学院;2.首都师范大学教育学院)

尽管对STEM教育有各种不同的理解,但一个普遍认同的关键方面是科学、技术、工程和数学的跨学科学习,即综合STEM教育[3]。这是因为科学、技术、工程和数学虽然是既定的学校科目,但跨学科学习方面存在不足或需要加强。跨学科STEM教育与科学、技术、工程和数学的学科教育在概念理念和实践上有着明显的重叠[4]。虽然STEM教育强调整合,但它并非K—12教育的单一学科;它并不取代学校中的科学、技术、工程和数学等单独学科。

一、STEM教育方法

STEM教育有很多方法。在这里,我们介绍3种常见的方法:工程设计、基于项目的学习,以及创客空间。

工程设计

设计是工程的核心要素[5],可以用于STEM教育的课程设计和教学实施。Roehrig等人基于对有效综合STEM教育课程和教学的全面文献回顾[6],确定了高质量综合STEM课程和教学的7个基本特征。这7个特征在综合STEM课程与教学的设计和实施中是有机联系并系统执行的(如图1)。

情境整合综合STEM学习应以科学、数学、技术和/或工程的具体内容知识为基础。换而言之,STEM学科内容为综合STEM学习提供情境。

内容整合除了特定内容外,综合STEM学习还应促进STEM学科内容的整合与衔接。这种衔接可以通过多学科和跨学科的方法实现。

参与真实的STEM实践在综合STEM学习中,学生应该有机会参与STEM实践。STEM实践的核心是基于证据的推理,如论证和数据科学。学生应利用自己的文化和个体知识,在应用STEM实践方面表现出能动性。

21世纪技能综合STEM学习应支持21世纪劳动力技能的发展。21世纪技能包括协作、沟通、批判性和创造性思维,以及解决问题的能力。

STEM职业综合STEM学习应该让学生接触到各种STEM职业,并促进学生对STEM职业的兴趣。

基于项目的学习

基于项目的学习(Project-basedlearning,PBL)这一概念源远流长,可追溯至100多年前约翰·杜威关于“将学习视为日常问题的探究”的初始思想。然而,当今的基于项目的学习理念是基于对学生学习方式的深入研究而形成的,特别是融合了建构主义、情境学习、社会文化学习和认知工具理论[7]。在K—12课堂中实施基于项目的学习的方法有很多[8]。在STEM教育中,Krajcik和Blumenfield提出了基于项目的学习的几个关键特征[7]。

协作基于项目的学习是一种涉及包括教师、学生及其同伴在内的协作过程,他们共同构成了一个学习社团。协作并非学生天生就具备的能力,而是一种需要在学生身上培养的特殊技能和态度,比如言语交流(包括讲话和手势)就在协作中必不可少。教师需要向学生展示高效的协作模式,而学生则应当学会重视并参与高效协作,以便共同解答驱动问题。

创客空间

创客空间是一个允许参与者共同合作,创造知识、物理或数字产品的场所[11]。所谓的“制作”(Making)是指“在艺术、科学和工程领域中,各个年龄段的人们融合数字和物理技术探索创意,学习技术技能,并创造新产品的一个创造性生产过程”[12]。如今由创客空间所推动的创客运动可以被看作是木工、手工艺和电子等传统爱好的现代延伸。创客空间不一定涉及复杂的技术,虽然现今大多数创客空间都采用了数字工具。最初的创客空间多设在校外场所,如博物馆、社区中心和公共图书馆等。随着廉价硬件的普及,数字制造技术的易于获取,以及软件和设计的共享,人们对于将创客空间引入K—12学校并将其完整地融合到学校课程中表现出了越来越浓厚的兴趣。

将创客空间引入K—12学校教育是以Papert的建构主义学习理论为前提的:当学生利用特定工具(如Logo编程)参与制作可共享的作品时,学习便得以发生[13]。具体来说,创客空间为科学、数学、工程和技术等多个学科提供了一个融合点,从而为综合STEM学习提供了机会。创客空间的共同特点是创造实物,但由于其目标和用途的差异,其设计和实施在本质上也各不相同。

使用创客空间进行综合STEM学习关键在于将创客空间视为一个“为特定群体使用而专门设置的空间,这个空间构建了一个围绕实践操作的实践社区”[13]。学习便是通过在创客空间内开展的活动而发生的[11]。Mersand在2021年的一项研究中,通过将活动理论应用于创客空间,展示了这些活动的不同组成部分[11],图2中详细展示了这一点。

Mersand对创客空间的研究进行了全面的文献回顾[11],指出不同的创客空间在活动组件的概念化和实际操作上各有侧重,创客空间已经发展成为一种国际性的运动。

参考文献

[2]HolmlundT,LesseigK,SlavitD.Makingsenseof“STEMeducation”inK-12contexts[J].InternationalJournalofSTEMEducation,2018,5:32.

[3]NationalResearchCouncil[NRC].STEMIntegrationinK-12Education:Status,Prospects,andanAgendaforResearch[M].Washington,DC:TheNationalAcademiesPress,2014.

[4]MooreTJ,JohnstonAC,GlancyAW.STEMintegration:Asynthesisofconceptualframeworksanddefinitions[A].In:JohnsonC,Mohr-SchroederMJ,MooreT,EnglishL.HandbookofresearchonSTEMeducation[C].Routledge,2020:3-16.

[7]KrajcikJS,BlumenfeldPC.Project-basedlearning[A].In:SawyerRK.TheCambridgehandbookofthelearningsciences[C].NewYork:CambridgeUniversityPress,2005:Chapter19,317-333.

[8]CondliffeB,QuintJ,VisherM,BangserMR,DrohojowskaS,SacoL,NelsonE.Project-basedlearning:Aliteraturereview[R].MDRCworkingpaper,2017.

[9]PetrieHG.InterdisciplinaryEducation:arewefacedwithinsurmountableopportunities[J].ReviewofResearchinEducation,1992,18:299-333.

[10]NGSSLeadStates.NextGenerationScienceStandards:ForStates,ByStates[M].Washington,DC:TheNationalAcademiesPress,2013.

[11]MersandS.Thestateofmakerspaceresearch:areviewoftheliterature[J].TechTrends,2021,65:174-186.

[12]SheridanKM,HalversonER,LittsBK,BrahmsL,Jacobs-PriebeL,OwensT.Learninginthemaking:Acomparativecasestudyofthreemakerspaces[J].HarvardEducationalReview,2014,84(4):505–531.

[13]HalversonER,SheridanK.Themakermovementineducation[J].HarvardEducationReview,December2014:495-504.

THE END
1.STEAM教育的八大经典教学方法TPACK视角优化STEM教育课程与实践活动,美国中小学构建了基于TPACK的STEM教育优化设计模式:建立开放共享的跨学科融合优质STEM课程体系及资源,基于设计型学习促进师生参与STEM实践,基于“真实问题解决—项目探究设计”为中心的教法持续优化,基于TPACK要素引进次序优化STEM设计。为了提升STEM教育教学质量,教师需要特定的PCK支持https://baijiahao.baidu.com/s?id=1795780671043023387&wfr=spider&for=pc
2.国际学校课程STEAM课程究竟是什么?北京哪些国际学校有STEAM课程国际学校课程开设的种类繁多,其中大家最为关注的还是以AP,IB,A-level课程为首,加拿大OSSD课程作为 国际学校美式课程与英式课程体系该怎么选? 以北上广深为例,这些地区国际学校大部分开设的国际课程方向大致可以分为美式课程与英式课程体系。很多 北京纯外籍http://m.9yliuxue.com/a/25995.html
3.STEAM课程是什么课程?STEAM课程是一种集科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)、艺术(Art)、数学(Mathematics)为一体的综合教育课程。STEAM教育强调跨学科、趣味性、体验性、情境性、协作性、设计性、艺术性、实证性、技术增强性等九个核心理念,旨在通过跨学科应用与整合,促进学生解决生活真实问题的能力。STEAM课程通过实践活动https://mob.tantuw.com/ask/3009
4.寄宿制乡村高中的课程探索:具身认知视域下A本研究首先通过文献研究法,对STEAM教育理念的起源、发展以及在国内外的广泛应用和研究现状进行了较为详细的综述,并对由STEM扩展而来的A-STEM课程概念、实践应用情况、育人功效的体现等方面进行了介绍,为整个研究奠定理论基础和科学依据。然后,以本人参加教育实践的寄宿制乡村高中为例,设计了基于A-STEM理念的综合实践活动https://wap.cnki.net/lunwen-1022480980.nh.html
5.AA-level的STEM课程是专注于科学、技术、工程和数学领域的课程,包括物理、化学、生物、数学和计算机科学等学科,就目前趋势来看,大学招生对STEM课程持有高度愈发认可,因为这些领域的知识在现代社会中变得越来越重要;另一方面,英国名校入学考试ESAT和TMUA报名时间有新变化,如果您想了解出国留学申请更多信息,请参考:A-level选https://www.hsliuxue.com.cn/a/17032.html
6.这所学校引进的STEM课程有点酷,联合上海国际汽车城,培养未来工程师!今天(23日),嘉定区华师双语学校的师生迎来了一项全新的STEM系列课程,由上海国际汽车城、华东师范大学附属双语学校和SAE国际自动机工程师学会三方联合,在该校设立AWIM STEM教育基地。 AWIM STEM:汽车城区域内首创课程项目 周到君了解到,本次“AWIM STEM 项目”是,也是打造“世界级汽车产业中心”产业服务板块的一项重https://static.zhoudaosh.com/AA184314F181C9A059A8FFD6D81DBF63B54DB331668B9AACD92AD28D030D6294
7.上海艾思坦幼儿园ShanghaiAcademyofA课程体系:A-STEM课程 在校学生人数:250人 中外教比例:3∶1 是否在教育部注册:是 是否接受外国国籍学生:是 是否接受中国当地学生:是 年度费用(2022—2023): 申请费/注册费:NA 学费:15,000元/月(疫情期间有折扣,具体请咨询艾思坦幼儿园招生部门) 其他费用:校车1,500元/月 https://jingkids.com/scgsh2018-2019-school-listings/scg2018sh-asteam/
8.七宝德怀特课程设置IB课程与Alevel课程设置解析相比其他文科课程,这些课程的学习难度较大,更具备学科专业性。但正是因为选择了这些课程,学生以后在相关专业领域的升学会更加有针对性。七德选择这些STEM科学课程,一方面是因为未来全球发展潮流越来越需要科技和数理人才;另一方面也是这些课程更容易与各国大学专业对接,以后申请学生的国际顶尖大学机会更大。所以从A-levelhttps://www.66offer.com/148288.html
9.奥多中学(OundleSchool)一直在STEM学科领域保持着卓越表现帝国理工大学还把奥多中学作为其STEM教学基地。 奥多中学最强的是学术实力不论是GCSE还是A-Level阶段的成绩都非常优秀!学校每年入读大学的比例高达98%以上,其中有将近13%的学生可以考入牛津和剑桥大学,被誉为牛剑的“后花园”,G5学校录取率高达20%。了解英国私校申请加ukcps001咨询https://www.douban.com/note/860016078/
10.STEM专业ALevel盐建议如果大学准备申请STEM专业,A-level选学哪些课程会比较占优势呢? 申请STEM专业的A-level科目组合通常是数学、物理、化学和进阶数学。很多过来人都认为,数学和进阶数学是必选课程,另一门A-level课程选择主要取决于你想申请的具体专业,但几乎可以确定是一门科学类课程。 https://www.jingsailian.com/alevel/219526.html
11.英国国家文理中学:在ALevel阶段的精英教学之路(一)英国国家文理中学 专注打造中学A-Level阶段STEM精品课程 英国国家文理中学,是由英国国家议会和英国国家科技委员会牵头成立,专门为未来人类科技革命4.0储备STEM专业人才,目标就是成为顶级的英国中学,在A-level阶段把学生青春期的热情,注入到科学的海洋中。每个进入到英国国家文理中学的学子,都会接受系统的STEM教育:“https://china.qianlong.com/2018/0125/2351601.shtml
12.STE(A)M课程支援–播种希望,成就梦想白蜂STE(A)M 课程支援 白蜂(WB)多物理场耦合、有机高分子实验室拟向全国大中小学提供STEM课程援助。 S-T-E-M顺次进行讲解或相互交差,理论结合实际循序渐进。 援助方式: 1、由“白蜂(WB)多物理场耦合、有机高分子实验室”提供STEM课程场所,进行实地操作。http://www.whitebeetech.com/steam-refo/
13.甘肃省教育国际交流与合作服务中心该项目由英国bp石油公司提供全额资助。各国选派的优秀学生将于2023年暑期分赴美国、英国、比利时、巴西、印度进行为期四周的STEM课程学术营交流活动,入住营地或当地志愿接待家庭。该项目选拔时间和奖学金名额另行通知。 3.AFS项目赴波兰交流半额奖学金项目 https://www.gansuesc.com/mobile/content-273c868dd2074b7ca81020e8378cc73b.htm
14.9月素质教育行业融资事件回顾融资金额:千万元A轮 投资方:首控基金管理有限公司 主营业务:STEM基础综合课程、特色研学、机器人教育 公司信息 璞远教育成立于2016年6月,三大核心业务包括:STEM基础综合课程(面向B端如幼儿园中小学及培训机构提供STEM基础综合课程,出版教材+课程包+师资)、特色研学(研学路线设计开发运营+研学课程服务)、机器人教育(教https://maimai.cn/article/detail?fid=1345790727&efid=7MVL7pU_RxSOd8OB3plHNw
15.STEM+课程(精选十篇)在具体的分组学习时,我们按照S(科学)-T(技术)-E(工程)-A(艺术)-M(数学)得学生分成五个组,不同小组在老师的带领下完成不同的学科任务,多角度探究一棵树的价值。STEM元素以及STEM教育的核心意义在这样的学习中很自然地得以彰显。 总之,要想让STEM教育常态化实施就必须从学科教学入手,以课程的视角推进其在日常https://www.360wenmi.com/f/cnkeysgl9a2p.html
16.NHANHA-STEM国际课程中心首页,招生对象:高中,课程设置:ALevel课程澳大利亚课程,学校性质:私立国际,学校计划招生:人满截止,学校地址:上海市嘉定区胜辛北路1661号http://www.ntwys.cn/b/nhastemgjkczxtcuiop
17.STEM课程案例—木质结构承重强度探究活动木质结构承重强度探究活动,通过在高中二年级的10个班中开设课程进行探究活动,依托高中通用技术课堂,进行科学课程的全员学习与人才培养。 1、传统课堂传授新知:利用课堂向学生传授结构的稳定性与结构强度的定义,以及影响结构稳定性与强度主要影响因素。 2、项目式学习课堂探讨应用:利用探究式学习,合作式学习,项目式学习,培https://quan.qlteacher.com/u/5378441af66f238fb37bb7d8/blog/62e1f99edda00f12ef427c17
18.E为探讨E-try: 英语个性化学习课程建设,徐师一附小英语组以STEM英语绘本阅读课程为出发点,积极探讨实践个性化绘本阅读教学。5月7日上午,徐师一附小举行了STEM英语绘本阅读课程的研讨活动,并邀请了徐州市云龙区教研员刘煜鹏老师莅临指导。徐师一附小张红霞副校长和集团内全体英语教师参加了本次活动。 https://www.meipian.cn/24j0u78s
19.特色课程PLTW作为美国STEM课程难度的最高标准,其课程的推广和设计在近些年大大变革了美国K-12年级的理工类课程。不同于传统的教学方法,学生们在课堂中摆脱掉枯燥乏味的公式与题海,更多的是将所学知识应用到符合市场需求的现实生活的挑战中。 通过PLTW,学生可以学习并掌握实用的技能,例如批判和创造性思维、协作和沟通能力以及https://www.amerigoeducation.cn/blog/popular-meigao-engineer
20.美国夏校:适合6该课程在鼓励学生探索和发展个性的基础上,提供了比一般美高更具挑战性的STEM课程,而在文科和社会科学方面,该课程也秉承美国一贯中学教育的文科社科传统,课程含金量极高! 适合年级 G7-G12 课程时间 滚动开课 申请时间 滚动录取; 2021年4月10日后递交申请,将收取滞纳金 http://www.bestschools.cn/Column.asp?Model=Content_Detail&C_ID=20021925
21.姜勇:主题课程让孩子成为“美好”且“聪明”的人面临着未来生物医学工程的兴起以及它与人类命运的紧密关系,我们需要做前瞻性的思考与教育规划,将生物医学的科学知识、前沿进展等有机地引入课程之中,形成新的B-STEM的课程框架,B即生物(Biology)。生物与科学、工程、技术、数学等学科的结合就是生物工程。 https://www.age06.com/Age06Web3/Home/MobileImgDetail?Id=f524ff90-fd22-440c-9965-27746a0275b6