基于STEM课程的学生工程思维培养措施探究

在当前科技进步与社会迅速发展的背景下,教育重心已经逐渐从单纯注重基础知识和基本技能的教学,转向更加关注学生核心素质的培养。工程思维,作为一种高级的综合思考方式,其核心理念与我国及全球其他先进国家和组织所倡导的学生核心素质高度契合。同时,中小学阶段是孩子们思维能力迅速发展的关键时期,因此,在中小学教育中引入并培养工程思维意义重大。STEM教育因其融合了多个学科的特点并强调实践操作,成为了培养工程思维的主要途径。

将工程设计融入科学课堂的美国STEM课程--以StLE项目为例

近年来,基于工程设计的STEM整合教育逐渐成为国际科学教育改革与发展的大趋势。美国塔夫茨工程教育与推广中心建立了融入工程设计的科学研究项目,旨在通过将工程设计作为科学探究情境,实现科学与工程两种实践的有意义融合,探索STEM整合教育的有效方式。该项目的经验可为我国科学教育领域实施大科学教育提供两方面启示:“整合”需要系统思考和精心安排,研究界和实践界的沟通与合作是实现有效STEM整合教育的重要前提。

大单元视域下基于STEM课程理念的实践——以“设计一盏调光灯”为例

基于STEM课程的设计理念,利用逆向教学设计法,对电学单元进行综合教学设计。以“利用电能设计机器解决问题”主题为脉络,在教学中通过物理学史的渗透,引导学生主动探究物理问题,并利用所学知识解决生活中的问题,旨在提升学生的物理素养,激发学生对电气自动化等领域的兴趣。

基础教育阶段以工程为本的STEM课程整合模式研究

STEM跨学科整合问题目前是世界范围内基础教育课程改革的热点和难点,也是STEM教学是否有效的关键。针对这一问题,基于工程学本身所具有的跨学科性,及其要求合目的性与合规律性相统一的独特认识论和方法论,通过工程来整合STEM课程有其必要性与可行性。为此,构建包括界定问题、形成解决方案等六个基本要素和课程实施框架的以工程为本的STEM课程运行框架,辅之以中国台湾地区某高中实施以工程为中心的STEM课程的具体实践作为案例参考,可为基础教育阶段STEM课堂教学的发展提供有益的理论思考和可参考的实践路径。

运用计算思维开发STEM课程

人工智能的发展为中国基础教育改革带来了新的方向。本文探讨了如何运用计算思维促进小学信息科技课程的开发和应用,从而帮助学生更科学地提高学习成绩。

基于STEM课程理念的初中化学教学实践研究

STEM课程理念下的化学教学注重学科整合、问题驱动和小组合作,旨在培养学生的系统思维、创新思维和实践能力.本文探讨了在化学教学中应用STEM课程理念展开教学的方法.通过实践与研究,化学教学中的STEM课程理念能够促进学生的综合能力发展,为培养未来科学领域的创新人才作出贡献.

基于STEM课程理念提升小学语文课程品质的策略

STEM课程理念是一个学科融合性教育理念,它强调多学科融合交互,通过协同教育促进学生的全面发展,在我国课程改革中发挥着积极作用。小学语文教师要顺应改革趋势,积极将STEM课程理念融入小学语文教学,为提高小学语文课程品质探索出一条新路径。文章从STEM课程理念的内涵入手,分析了基于STEM课程理念开展小学语文教学的意义,并结合多个案例探析了提升小学语文课程品质的实践路径。

基于数学学科的STEM课程设计

随着跨界与融合成为教育发展的新趋势,面向数学课堂的STEM课程设计成为一个亟待探索的领域。立足数学学科,从文化视野出发,对基于数学学科的STEM课程进行本体厘定,并阐明其设计的可行性。在此基础上,提出四个设计策略:基于课程标准,以数学核心素养为始终,架构多维目标;情境创设和内容选择应遵循文化回应理念,重视大概念;采用单元教学,突出模型启发式活动等数学跨学科实践活动;理解素养导向评价理念,坚持“学—教—评”一致性原则。

近十年国内外STEM课程研究的比较分析

STEM课程作为教学活动与内容的重要载体,是推动STEM教育发展的核心关键。本研究整理和比较近十年(2012-2021年)国内外STEM课程发展和研究现状,应用CiteSpace、Bicomb和SPSS计量学软件对CNKI和WOS数据库中STEM课程相关文献进行统计,依据聚类原理,结合关键词谱系图,将研究热点主题聚类为五大类团:STEM课程设计开发、STEM课程基础学科、STEM课程实施策略及评估、STEM课程覆盖学段、STEM课程的能力指向。围绕五大类团,比较国内外研究成果,发现国外STEM课程已覆盖全学段,多聚焦计算思维能力培养,采用“宏观-微观”模式开发课程和“以工程为中心”方式开展课程实施与评估,对STEM基础学科学习兴趣缺乏研究尤为关注;国内STEM课程则多集中在学前与义务教育阶段,侧重创新能力培养,采用“微观-宏观”模式开发课程,与校本课程结合的方式进行课程实施与评估,多关注STEM课程跨学科性不足问题。基于分析,得到对解决我国STEM课程建设存在的问题、探究本土化的发展路径的启示:STEM课程要以工程设计为架构,为国家科技战略人才培育科学家精神;将学生终身发展融入STEM课程的顶层设计开发;建立分级的STEM课程标准;构建多元的STEM课程开发共同体;探索可具操作性的STEM课程开发技术。

面向计算思维培养的STEM课程教学模式的构建研究

作为一种解决问题、设计系统、理解人类行为的综合性思维方式,计算思维已然成为人工智能时代的必备素养,其教育价值备受社会各界关注,且已经纳入整个教育系统。有别于以往局限于计算机科学的培养模式,STEM课程与计算思维的培养具有较强的契合性,特别是在情境性、跨学科、整合性方面表现出独特的优势。文章遵循PBL-STEM课程的教学流程,基于计算思维的分层与整合培养逻辑,初步构建了面向计算思维培养的课程教学模式,并以“制作红外测温仪”为课程案例,从项目主题、内容、目标、过程、资源、评价六个方面进行了体系化的说明。

STEM课程学习对初中生批判性思维倾向的影响初探

本研究采用前、后测准实验研究法对接受了为期3个多月的STEM课程学习的杭州市保俶塔实验学校初一学生进行了批判性思维倾向测表(CTDI-CV)的前后测问卷调查,SPSS20.0统计软件进行独立样本和成对样本T检验分析。短期STEM课程学习能初步改善和提高初中生的批判性思维倾向,但总体水平尚未达到显著差异水平(P = 0.091 > 0.05);STEM课程学习中的大胆思索、提出问题、做出决策等探究式学习方式,能使学生在批判性思维倾向中的“寻找真相”(P = 0.039.

在STEM课程中培养小学生科学思维——以“设计乌鸦喙”STEM课程为例

STEM教育注重培养学生的综合素养和能力。在课程设置和课堂实施中融入STEM理念,提升学生融合多学科知识解决现实问题的能力,能够有效推动学生科学思维的发展。通过创设问题情境、制定多维学习目标、立足项目探究活动以及采用多元化的评价方式等,能够提升学生对分析与综合、抽象与概括、联想与想象、发散思维等思维方法的运用,有助于全方位提升学生的科学思维。

基于科学新课标的小学STEM课程实践

科学新课标指出,科学课程是一门体现科学本质的综合性基础课程,旨在帮助学生认识自然世界,理解科学、技术、社会与环境的关系,发展科学素养。STEM课程融科学、技术、工程、数学于一体,将STEM课程实践融入小学科学教学之中,有助于发展学生的基本科学能力,促进学生的全面发展。

基于高立意和高互动理念的高中STEM课程探索

依托于通用技术课程的高中STEM课程在发展的过程中,可能会因为内容的“过度包装”而使一些核心素养无法得到应有的强化,而对结果的强调和对过程的忽视,可能使实践精神和劳动精神价值无法得到充分体现。高立意、高互动则给STEM课程的发展提供了新思考和新思路。不仅如此,课程之间的合理互动也可使STEM课程的教学效果锦上添花。

习得元认知在小学STEM课程中的实现路径

小学阶段虽然是学生认知能力快速发展的阶段,但受限于身心发育特点,其反省思维和管理自己思维的能力较弱,很难做到同时处理多种信息并持续思考。在STEM课程中开展课前测、设置任务单、进行跟踪评估,通过制订方案、执行控制、检查结果、修正补救等环节解决问题,并在解决劣构问题和多元评价中丰富元认知体验。STEM课程是习得并丰富元认知知识、元认知监控、元认知体验的有力载体,对发展学生的元认知能力有促进作用。

STEM课程中提升问题解决能力的策略——以“自制伸缩抓手”一课为例

问题解决能力是小学科学STEM课程培养的关键能力。小学科学STEM课程的开展能有效促进学生问题解决能力的发展,促进学生跨学科解决问题、群组交互合作和问题解决能力的评估。为了发展学生的问题解决能力,教师在建构小学科学STEM课程时要明确“确定问题—分析问题—制订方案—实施方案—评价交流—迁移应用”6个问题解决环节,通过创设问题情境、搭建学习支架、培育思维能力、深入实践探究、加强交流评价和重视应用迁移等策略,使学生形成问题意识,学会分析问题要素,制订和实施解决方案,从而解决实际问题。

基于科技活动的中小学课后服务效果评估——以STEM课程为例

课后服务课程中融入科技活动内容,是培养学生科学素养、促进学生全面发展的重要途径。本文依托课题研究,从效果评估的角度,追踪和验证学生在知识、技能方面的收获以及态度等方面发生的变化。

智能蔬菜种植STEM课程的设计与实践研究

STEM教育因其强调跨学科、动手实践与探究,有利于培养学生的STEM素养与21世纪技能。人工智能技术与STEM教育的融合为学生提供了探究式学习模式,同时又满足实现跨学科教学目标、注重问题解决与项目式学习、启发学生自主探究与协助学习的目标,并在一定程度上可提升学生的社会责任感。开发以智能蔬菜种植为主题的STEM课程,并进行实践与教学评估,可以发现:通过智能蔬菜种植STEM课程的学习,强化学生关于智能技术的学习态度,能够帮助学生理解开源硬件和传感器、物联网工具、智能应用程序等智能技术并提升学习动机与信心,但对编程和算法的学习并无显著性影响。

STEM课程中结构性材料的选取

近年来,为培养创新型、复合型人才,提高我国在国际上的竞争力,强调以技术应用和工程设计为主的多学科融合课程——STEM课程在全国各地陆续开展,也相继开发出一系列本土化STEM课程。然而,笔者发现,很多STEM课程配套的材料过于复杂,并且许多教师在进行STEM课程教学时过于强调探究过程的复杂性,将STEM课程上成手工课或拼搭课,而忽略了学生思维能力的提升。本论文运用文献研究法、案例分析法、比较分析法,分析了STEM课程的实施现状与存在问题,结合“可穿戴的LED”STEM课程案例,总结了基于STEM课程材料的结构性主要体现在哪些方面,以期为进一步完善小学科学STEM课程提供理论指导。

普通高中STEM课程建设存在的问题及对策研究

智能时代,STEM课程是培养创新人才的重要载体之一,分析了目前普通高中STEM课程开展存在的观念弱化、机制乏力、资源欠缺、评价单一等问题,提出“理解课程本质,凝聚STEM课程文化;开发活动资源,注重真实情境教学;创新教学模式,注重多元评价方式;协管多措并举,营造创新教育生态”四个改进策略,最后以“智慧餐厅”项目为实施案例,以期为STEM课程建设提供借鉴。