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计算思维是STEM问题解决中的一项关键能力,培养学生的计算思维已逐渐成为STEM教育的重要目标。然而当前如何在STEM工程设计教学中培养学生的计算思维,还有待深入探索。面向计算思维培养的STEM工程设计教学模式以计算思维、STEM学科内容知识以及教学法的整合为核心,通过工程设计发挥"系统流程"优势,将科学、技术与数学相关活动整合在一起,让学生在"需要知道"和"需要做"的循环过程中感知情境性问题,解决挑战性任务。该模式在STEM课程"植物工厂"中的教学应用表明:将计算思维的概念与实践融入STEM工程设计的各个环节,能显著提升学生的STEM态度和计算思维能力,并且STEM态度对计算思维具有预测作用。未来,通过STEM教育发展计算思维将成为一种跨学科的思维实践,基于证据的多元评价方式将有利于STEM教育中计算思维的培养。 相似文献
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《华东师范大学学报(教育科学版)》2021,(8):33-44
STEM教育源于美国实用主义国策,意在通过跨学科的学习方式培养学生的问题解决能力、创新能力、团队协作能力等21世纪人才需要的综合素养。近年来,STEM教育在我国蓬勃发展的同时,在实践中也存在着课程体系不成熟、教学设计不合理、与学科知识脱节等偏离STEM教育初衷的问题。针对这一情况,本文围绕STEM教育中的核心元素"工程",以工程设计过程为出发点,结合相关案例的分析,从问题的结构与基本特征两个维度探讨了STEM课程中驱动问题的设计。在STEM课程中,以"工程"为中心的驱动问题应当是劣构的、与情境紧密相连的,并且具有领域相关性与动态性。问题的3个关键元素——初始条件、障碍、目标通过与工程设计过程的融合可转换为课程设计的关键元素。以"工程"为中心的驱动问题设计对STEM教育实践的启示包括:在课程中正确地体现跨学科性,注重对学生问题解决能力与工程思维的培养、转变课程评价方式以及多方合力建设STEM课程生态共同体。 相似文献
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STEM教育强调培养学生采用跨学科思维解决真实问题,注重反思迁移的能力,其与“6E”学习模式的结合,可以更好地指导设计实施STEM校本课程。学生亲历“6E”学习模式各环节,更好地激发学生的学习兴趣,培养学生在真实情境中解决问题的能力。文章针对STEM课程实施存在重要环节缺失、忽视学生学习的主体地位以及实施过程表层化等问题,构建基于“6E”学习模式的STEM校本课程实施策略,以工程教育项目活动为载体,通过问题串加知识链,触发学生高阶思维的培养和STEM核心素养的达成。 相似文献
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数学建模和STEM教育均强调跨学科学习和在真实世界中进行问题实践,两者相融合可为学生创新能力培养提供新思路。首先,本研究分析梳理了目前STEM课程面临的困境,并结合高中学生的特征,设计了“基于STEM的高中数学建模类研究性学习”课程。其次,本课程以研究性学习为主导,提出了“四阶段教学模式”,并以具体建模论文作品作为案例进行了教学实践。最后,借助数据分析工具对在课程开设前后调研的数据进行分析,结果显示学生的数学建模素养和STEM相关技能均有所提升。因此,本课程可为跨学科研究性学习课程设计开发提供案例参考和经验借鉴。 相似文献
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STEM教育因其跨学科、联结真实世界、育"全人"等特性,与当代教育之"全人"发展目标高度统一,逐渐为一线教师认同.游戏化对于STEM学习具有天然优势,运用游戏化方式开展STEM学习对于学生的全面发展具有重要价值.本研究采用基于设计的方法,依据"设计-制作-游戏"学习方法,采取STEM与游戏化融合策略,提出STEM游戏化学习设计框架DMP,经由为期三个月三轮的STEM游戏化学习活动实践,迭代检验与修正DMP框架,最终形成包括"两驱三环七步"的DMP设计框架.实践表明,经过迭代修正的DMP设计框架初见成效,学生对STEM游戏化学习活动过程满意,跨学科知识建构、问题解决与高阶思维等得到展显著发展,达成预期目标.本研究构建的DMP设计框架可以供STEM游戏化学习活动设计与实践参考. 相似文献
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《现代教育技术》2019,(6):115-121
培养创新型人才是提升我国教育质量的关键,STEM教学顺应了时代的诉求,而设计有效的教学模式以满足社会需求是重要的研究课题。为此,文章通过对知识建构理念导向下STEM教学基本原则的论述,构建了包括"知识共享协商、知识建构、知识集成"三个层面的STEM教学模式。基于该教学模式进行为期一个月的实践教学后,通过单组前后测数据的分析结果表明:基于知识建构的STEM教学模式能显著提升学生的知识建构水平和STEM素养水平。其中,教学活动前后学生的观点改进能力和STEM能力变化相对显著;在该教学模式下,多数学生处于网络中心位置;知识建构能力与师生交互对STEM素养具有交互效应且体现为增益模式,师生互动对于低知识建构水平学生的促进作用也更为显著。 相似文献
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随着技术的高速发展以及智慧教育的出现,未来的就业和社会发展对人才提出了新的要求。STEM教育的出现能帮助我们在教学中更好地培养未来人才,因此STEM课程案例的开发成为当下的重点。作者从第一届粤港澳促进STEM教育大会中的STEM教学设计案例入手,通过主题界定、目标、过程、学习活动支架设计、作品创作、评价等维度对课程案例进行分析,找出课例教学设计中存在的共同点,并在当前STEM课程教学设计案例的基础上,提出在智慧教育背景下设计STEM课程的若干建议,以期为同行提供借鉴。 相似文献
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高中是学生强化发展学科素养和综合技能的紧要时期,教师要想切实激发学生的创新、实践、探索等精神品质,实施STEM跨学科主题学习课程是一条可靠的路径。STEM教育理念致力于融合渗透科学、技术、工程以及数学知识技能,是开展跨学科主题教学的思想和模式支撑。本文主要探讨高中实施STEM跨学科主题学习课程的对策,以期为构建STEM主题学习模式提供有价值的建议,从而调动学生跨学科探究的意识和思维。 相似文献
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冯华 《北京教育学院学报》2017,(5):28-32
为充分发挥科学技术教育在培育学生核心素养方面的作用,需要从课程视野研究STEM学习,明确其课程目标、开发既有理论依据又有实践价值的项目、建立有效组织课程实施措施及全面客观评价课程机制。STEM学习的项目应以工程实验为起点,围绕各学科核心概念设计项目,制定操作性强的教学方案;教师是STEM学习组织的关键;精准设计项目、提高选择性,确保综合课程与分科课程恰当互补,整合资源,形成STEM学习生态系统是STEM实施的保障;在STEM评价中要坚持形成性评价与终结性评价结合、知识评价与能力评价结合、自主发展评价与社会参与评价结合。 相似文献
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当前我国STEM教学中普遍存在课程设计粗线条化、缺少足够的教学支架、无法满足学生完成探究过程等问题。造成这些问题最为核心的原因是STEM教学设计过程中没有充分考虑如何激发学习者的学习动机。STEM教学所强调的自主、合作、探究的"做中学"学习方式和注重跨学科、情境、体验、参与的特色,有助于激发学习者多个层面的学习动机,从而提升STEM教学效果。基于STEM教学过程模式、学习动机相关理论以及动机层次模型,通过归纳演绎构建的面向STEM教学过程的学习动机序列模型,包括教学目标/结果层、教学活动层、教学干预/策略层三层结构,通过每层核心要素的横向推进以及层与层之间的纵向转化,最终指向STEM学习动机的激发。该模型的特色体现在,从情境、语境和全局三个层次划分了学习动机,并指出在各教学环节可以通过不同的教学活动设计来激发不同类型的学习动机,且情境、语境和全局动机之间存在双向循环递归关系。案例分析结果表明,该模型有助于指导教师更好地在STEM教学中激发学习者的多层学习动机。 相似文献
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专业素养是专业能力所蕴含的专业知识、思维方式和价值观。教师核心专业能力是一种被称为基于设计的行动力的综合能力,并非PACK的运用能力,因为PACK不是知识论意义上的知识。基于设计的行动力所蕴含的教师专业素养可以区分为学科素养和设计素养。学科素养蕴含在课程之中,通过课程分析可以使之清晰化;设计素养蕴含在技术性教学设计理论之中。以STEM课程“抓住风:设计风车”为例,STEM教师的学科素养包括掌握课程包含的S.T.E.M.学科知识、能利用课程提供的材料制定一款特定功能的风车、能独立完成不同材料捕捉风能的单因素实验、身体力行地传递科学精神。以“以学习活动为中心的教学设计理论”为例,STEM教师的设计素养包括能基于教学设计的基本观念思考教学设计;能运用知识建模进行学习内容分析,并用“(知识点,学习水平)”方式陈述学习目标;能结合实情和知识建模图组块确立任务类型,并将它们具体化为师生交互过程;拥有足够的FC知识(Facts and Cases),并能够设计新的FC知识;能结合实情和动力设计模型提升教学方案的质量水平;能结合经验设计探究学习的学习支架。 相似文献
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提升STEM教育质量,离不开STEM课程的创新设计。研究性学习与STEM课程的有机整合,逐步成为STEM课程建设的重要趋势。为挖掘研究性学习与STEM课程整合的内在逻辑,文章以美国“STEM Student Research Handbook”一书为分析对象,从教学内容、教学活动和教学评价三方面分析了该教材在指导学生STEM科学研究方面的特色,研究结果表明:该教材关注科学研究知识的系统性、强调以设计研究引导教学活动、借助信息技术提升研究效率、注重对学生多元学习证据的评价。基于此,文章从多元知识体系奠基、系统研究流程驱动、伴随性评价引导三个方面,论述了该教材对我国STEM课程建设的启示,以期为我国STEM课程的建设提供参考,并助推我国STEM课程与研究性学习的深度融合。 相似文献
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STEM教育的不断发展,催生了对跨学科整合型课程的迫切需求。然而当前我国的STEM课程建设更多注重形式规范,总体质量堪忧,因此从跨学科整合视角来开发优质的STEM课程以指导教学迫在眉睫。比较与借鉴是提质增效解决问题的重要途径。为提升我国STEM课程建设质量,借鉴权威的STEM课程整合评价工具,从课程背景、工程设计挑战、科学内容整合、数学内容整合、教学策略、团队合作、交流、评估、组织等9个维度对58个国内外STEM优秀课程案例进行定性与定量对比分析后发现,我国的STEM课程案例在课程背景、科学内容整合、教学策略和评估四个方面较国外STEM课程存在明显不足。这在一定程度上制约了我国STEM课程建设和教学质量提升。未来我国STEM课程建设应从以下四个方面加强:一是提升对社会问题的响应度,培养学生的社会责任感;二是鼓励有效失败,营造真实的科学体验;三是丰富以学生为中心的策略,放大学生的思维过程;四是注重非正式评价,促进学生综合能力的发展。 相似文献
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AbstractSTEM outreach programmes in secondary schools are mediated by STEM teachers who are responsible for organising, implementing and evaluating the activities with a view to promoting STEM subjects. However, research investigating teachers’ STEM roles and professional development through participation in outreach activities is limited. This paper explores teachers’ views of STEM activities, how they understand their role as primary facilitators and the impact of their STEM engagement on their professional development. STEM outreach provides distinct opportunities for situated and dialogic learning. STEM teachers’ effectiveness in engaging students by demonstrating the importance and relevance of STEM subjects in the real world and engaging captivating STEM outreach partners not only supports students learning but also enhances their opportunities to develop their knowledge and skills. Semi structured interviews were conducted with eleven teachers from six different schools in the West Midlands, United Kingdom. The data reveals STEM facilitators become the ‘face’ of STEM to their pupils. The expertise, knowledge and partnerships STEM facilitators develop, broadens their capacity to deliver teaching imbued with real world applications and improve students’ understanding of the range of new and upcoming careers available. Most importantly, participating in STEM outreach activities help teachers maintain and reinforce their own sense of identity as STEM professionals. Outreach activities provide opportunities for teachers to interact with leading scientists and obtain exposure to cutting-edge research. 相似文献
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Internationally there is a need for research that focuses on STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics) education to equip students with the skills needed for a rapidly changing future. One way to do this is through designing engineering activities that reflect real-world problems and contextualise students’ learning of STEM concepts. As such, this study examined the learning that occurred when fifth-grade students completed an optical engineering activity using an iterative engineering design model. Through a qualitative methodology using a case study design, we analysed multiple data sources including students’ design sketches from eight focus groups. Three key findings emerged: first, the collaborative process of the first design sketch enabled students to apply core STEM concepts to model construction; second, during the construction stage students used experimentation for the positioning of lenses, mirrors and tubes resulting in a simpler ‘working’ model; and third, the redesign process enabled students to apply structural changes to their design. The engineering design model was useful for structuring stages of design, construction and redesign; however, we suggest a more flexible approach for advanced applications of STEM concepts in the future. 相似文献
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在夯实学科知识的基础上,STEM教育以跨学科思维解决真实问题,注重反思迁移,为深度学习的实现提供可能。文章首先概述了STEM教育的特征,分析了STEM教育与深度学习的关系。接着,文章设计了深度学习的发生路线,并以此为基础确定了STEM教育的实施过程。随后,文章以STEM教育的实施过程为横坐标,以深度学习的发生路线为纵坐标,构建了指向深度学习的STEM教育模型。最后,文章以"抗震建筑的设计与制作"项目为例,从预热、酝酿、发生、成熟四个阶段阐释了指向深度学习的STEM教育模型的具体实施过程。文章的研究推动了深度学习与STEM教育的融合发展,可为课程教学改革提供有益参考。 相似文献
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设计是技术教育中不可忽略的关键要素之一,设计思维可为各个领域的创新工作提供策略与方法上的指导。基于此,文章首先分析了技术教育中开展基于设计思维的STEM整合课程的机遇和必要性;接着,文章以“设计”为核心理念,提出了技术教育STEM整合课程的设计理念,并以此为指导,构建了基于设计思维的技术教育STEM整合课程框架;随后,文章以“设计更好的学校”课程为例,进行了框架的实践应用;最后,文章就未来技术教育的发展提出了建议。基于设计思维的STEM整合课程将技术与数学、科学、工程进行整合,让学生基于真实的设计挑战开展实践,有助于培养学生的批判性思维、问题解决能力和创新能力。 相似文献
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徐世猛 《现代远程教育研究》2012,(2):33-37
针对教学研究领域的三个主题：教学设计、课程设计、信息通信技术与媒体,国际教学设计研究领域的学者们主要关注如下研究热点：认知和学习心理学研究成果为教学设计模型提供了新的理论基础和创新途径,课程开发和信息通信技术需要进一步整合到教学设计模型中;课程开发及其对教学设计模型的影响;信息通信技术对教学设计和课程开发的影响,从更加整合和全面的视角来看待学习、教学、课程和技术之间的关系。《教学设计中课程、规划和进程的国际观》从以上三个方面展示了国际观点。当前教学设计研究和实践逐步形成以下发展趋势：一是教学设计研究越来越呈现出跨学科特点;二是运用技术创建有效学习环境成为教学设计研究的重要领域;三是欧美学者在教学设计研究领域既共享众多核心观点,又在研究角度、内容上各有不同,使得整体研究成果深度交融。 相似文献
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STEM教育的宗旨是整合创新,这对STEM课程的设计、开发和实施都提出了很高的要求。然而我国STEM教育领域却存在课程体系不明、课程目标不清晰、缺乏细致的探究学习设计、专业教师储备不足、未形成健康生态等问题。STEM教育遭遇的困境实际上是经验主义的前现代教育不适应现代社会发展要求的表现。STEM教育不是教学法意义上的教育革新,而是全新的教育实践。STEM教育需要与以往不同的教育实践生态。因此只有升级为现代教育,STEM教育才能摆脱上述困境。这就需要我们努力发展新教育学,并在新教育学理论指导下组建新的专业团队,构建健康的STEM共同体和企业联盟,开发新的STEM课程并提供STEM教师专业发展服务,培养STEM专业教师以基于一致性的新方式实施课程,允许教师以教育众筹的方式参与STEM课程升级,最终实现STEM整合创新的教育旨趣。 相似文献