基于STEM整合教育理念的课堂教学研究

吉林省教育学院学报JOURNALOFEDUCATIONALINSTITUTEOFJILINPROVINCE基于STEM整合教育理念的课堂教学研究 学，吉林长春130031)hematics)整合教育是关于学生积极参与、基于项目学科学习，它运用了科学探究和工程设计过而是更关注其整合的意义和价值。[1]而STEM理念和实践的整合可以增强对学科间概念的整合、获得工程和技术知识、促进对学生学习兴趣的培养。科学新教材基于核心部分教学内容实现工程实践和对重要科学原理的深入探索，发展了学生对跨学科知识的深度学习与理解。科学学科新一于科学课程、教学与学习方式的变 (一)国内STEM整合教育现状2021年新课程标准要求每门课程花10%的时科实践。2017年制定的《义务教育小学科学课程标教育的背景，全面分析了我国STEM教育的发展成果及问题与挑战，提出了“中国STEM教育2029创企业、社区和学校等社会资源创建STEM教育生态习者中心整合取向，并提出了跨学科整合的项目设计模式。[2]李春密从横向和纵向两个维度对各国在整合课程方面的特色和趋势做了比较研究。[3]唐小唯提出科—工整合是最符合我国科学教育发展需与工程设计的有机结合。[4]郭玉英提到实现科学课程整合首先应围绕大概念组织知识内容，建构统一促进学生科学素养的连贯发展。[5] (二)国外STEM整合教育现状2013年全球STEMX教育大会上多次提到年美国科学教育委员会发布的《K12年级STEM整015年奥巴马签署的《STEMM美国研究所与美国教育部发布《STEM2026：教育创破STEM学科间以及与其他非STEM学科间的分界线，将跨学科的学习方式整合书馆等资源打造网络化和参与度高的STEM教育实科为核心的整合式STEM课程开发模式，通过工探索性整合、发展性整合和完成性整合三个层科间的概念体系。法国倡导主题整合引领教学内STEM整合教育研究框架聚焦三个方面——目在实践中它们是相互依存的。 (一)STEM整合教育的目标STEM整合教育的目标为培养学生的STEM素整合，可以支持学生更深层次的学习和知识迁移。认知能力包括批判性思维和创新能学生对STEM学科的兴趣和参与度，能够在STEM联系，并利用这些联系改变学习的方与特定课程相关的专业开展合适的教学教研活动。这些课程的目标是增加教师的学科知识和教学内与教学方式进行研提高教育者在他们很少接触的学科上的教学技能方面的校外教育者，应适当开展整合课程STEM专业发展项目。 (二)STEM整合教育的本质STEM整合教育的本质是为解决实际问题而将多个学科的概念结合在一起，把一个概念从一个主题连接到另一个主题的实践，或者结合科学探究和工STEM学科占主导地位，是在一个内容领域中开发或技能，其他学科的概念或实践通常是为了支持或加深对目标学科的学习和理解。影响STEM整合教育本质的重要因素是STEM整合方式和突出STEM实践与否。 (三)STEM整合教育的成果STEM的成果是知识和成就、STEM课程实施、学习方式的转变与教学模式的确定、STEM对于培养学生的STEM整合教育在教育者方面的成果是在恰当的教学模式中实践、增强教师STEM教育课堂实施能力和教学内容知识。实施STEM整合教育必须考虑施教时的教学方学生对教学内容的深度理解以及科学素养的形成。 (一)多学科与STEM整合社会科在中小学的课程范围内包括心理学、历会自豪感和民族教育的重担。给学生提供跨学科整合课程的学习体验时，学生会投入到所有的学科内STEM整合教学是让学生获得概念性理解的教学，要考虑学生的前概STEM能够长期研究的主题，课程的设计者在不同科目的标准之间建立联系，然后探究每一学科的标准和学习项目与所围以具体可操作的项目评价计划开始，注重形成性与知识来解决现实生活中的真实问题，同时反思自己的学习过程。2.科学阅读和写作与STEM整合科学阅读与写作是对科学研究的过程和结果将科学阅读与写作纳入STEM学科是必不可少的。科学阅读以及有创意的写作纳入STEM学习是有价表达创新想法的发明者，真正实现创新人才的落地探索发现成为学生学习的动力，并培养学生深度定解决实际问题能力的人。3.计算机科学与STEM学习深度整合人工智能教育的蓬勃发展为STEM教育的发展提供的契机，人工智能是计算机科学的一个分纪核心素养包含数字信息与通信技术素养，因此计算机科学与STEM学习深度整合是培养合教育的两个目标人群是学生和教师，构建基于人工智能技术的STEM跨学科教育融合模式是未来的一个重要的整合方向。 STEM科知识、态度价值整合并融入课堂可以培养学生的STEM学科素养，促使学生将这种能力变成一学生发展批判性思维技能和问题解 (三)思维整合－STEM思维的形成维能力，因为思维能力是学习能力的核心要素之一。思维是人类用语言人的思究对象、过程等研究领域的内在规律及事物间的联系和相互关系的间接概括反映。工程思维是指人们知识在进行工程设计、研究与建构实践过程中解决工程实践问题时所形成的独特的系统思维方式。技逻辑的要求去解决技术问题的一种特有的思维活动。数学思维是指对数学对象进行某种领悟和洞察的设计系统和理解人类行为，使每个学习者都有能力思维制定解决方案。思维整合致力于形成STEM思起来从多层次、多角度对要解决的实际问题进行综合性思考的高阶思维。 (四)STEM教育中教学方式的整合STEM课堂教学方式是当下教育研究的热点，STEM教学重点在于培养学生的STEM思维能力，引导学生学会批判质疑和创新发现。与STEM教育相匹配的教学方式是以学生为中心、强调动手实面包含了多种教学方式，例如以学生为中心的项目1.基于问题学习的STEM教育问题作为学习的最核心焦点和刺激、通过自主学习获得新信息。2.基于项目学习的STEM教育项目式学习是以学生为中心的合作性学习活评价和反思这个探究过程解决多学科的有实际意学生的21世纪实际技能。基于项目学习的一般特征提升的一种探 (五)STEM教育中学习方式的整合将STEM与基于项目的学习整合后发展为基于项目的STEM学习。基于项目的STEM学习是在有标的基础上，把模糊的任务置于较为丰富的考察学生对跨学科知识和概念的掌握以及利用知识解决问题的能力。基于项目的STEM学习也是一习方式要求学生有批判性的思维并且要善于分析M，因此引入情境学习是必须的。 (六)STEM教育评价与教学的整合在STEM项目学习的课堂中整合评价与教学非评价和教学紧密交织在一起。评价要和学习环境相匹配，教师以自己学科领域的标准作为对学生期望的基础，然后发展出能够解决这些期望的STEM项的学习是小组学习还是个人学习而不同，所以教师可以根据学习情况调整评价方法。教师应利用多项统类型的测验和测测试的分数。教师也可以用评价量规来确定通过同伴评价来提供建设性的反馈与评价。这些过并增强学生开发元认知的知识和策略的意识。使用形成性评价和发展性评价能帮助学生开发学习的潜力，培养学生在项性评价是一种为了促进学习而在教学中开展的评应该是教学必备的有机组成部分，应该从始至终落实到学习项目的过程中。 (七)STEM与教育技术的整合STEM教育中占有重要的地位，在教学工具正在深度融入STEM课堂。使用建模工具展探究学习的空间。这些技术在教师专业发展活动和教与学的过程中也该得到有效的利用，如采用网络教研形式促进省际教师之间的交流学习，发展教师的专业素养。STEM项目学习中使用的教育技术有四表达的技术支持着通过特定形式将所得到的结果与他人分享。将教育技术整合到STEM教育中可以采用AS策略和技术，为学生提供丰富的学习体验和社交互动的机会，利用评估结果帮助STEM项目学习取得更好的设计和实施效果。四、工程设计取向的STEM项目学习的教学设计研究将工程设计的思想整合到中小学STEM教育与科学教育中，提高了课堂所学内容在现实生活中的工程等多个学科之间的相互依赖关系以及对社会STEM概念的深模仿工程设计的过程实现课程的整合最为理想，能TEM人性化思维，在设计解决问题方案环节会用STEM项目学习的教学流程如下： STEM整合教育中的课程通常是通过基于问题、项目或设计的任务来让学生参与解决真实世界让学生借助现代技术与网络资源自主收集相关信学习。工程设计取向的STEM学习是在有明确目标的基础上，把模糊的任务置于较为丰富的与社会生活相关的课堂环境下，学生综合运用各学科知识解决一个有趣而富有挑战的实际问题。 (二)确定问题和目标定义问题引发的。学生课前使用计算机对确定的根本性问题进行资确安全和成本等限制性条件，从而对合理的方案进M工程与技术等学科在各个年级对应的基础知识和技能标准，重视学生知识与技能的习教学评价与学习目标相结合。 (三)自主设计解决方案教师让学生辨别问题时必须均衡多种不同的学生借助学习前对相关学习项目的信息搜集和调查研究，通过开展头脑风暴形成一些创新性的解决头脑风暴寻求解决方案。教师要帮助学生把注意力放在产生想法上，不是关注他们的想法是否合适。一旦形成了大量的可能解决问题的方案，学生就开足设计纲要的研究每一个方案的优势与缺陷。 (四)构建模型、测试与优化、展示与交流环节中，学生们一起将设计的方等测试解决方案，必要时可引入人工智能设备进行数提升动手实践能力和批判性思维能力。测试可以采工程设计过程具有反复性，学生要有意识地对自己提供与同学交学生应该分享自己的测试结果、关系到改良设计方展示自己的最终方案，说明方案成功的依据以及找到这个方案的途径。 (五)评价与反思对学生在STEM项目学习中的表现进行评估是通过多种方式实现的。教师要对学生在项目中的表同时评价应更加注重学习过程中的生生之间互动以及对学生思维发展方面展开批判性评价。STEM项目学习中的真实性评价是最有挑战性的评价方学生团队在学习具体内容和实践活动时概念生成生分享学习过这取决于整合的性质、衡量的结果以及学生的原有知识和经验。 一)整合要适度EM注意STEM单个学科中的学习目标和学习进程，避免破坏学生对这些学科的学习兴趣。笔者主张借鉴新科学教材编写模式，以所学科学知识和学生现有的工程技术知识整合进行基于项目的STEM整合式学习。 (二)支持学生学习单个学科的知识解单个学科的相关概念时，建立学教育同时适当实施STEM整合教育。实施STEM整合教育面临的挑战在于尽可能为学生提供超越分。 (三)整合必须明确学生对多个学科和单元内容间的整合不是自发完成的，不能假定学生自主完成学习目标和整合生在学科内和学科间获取知识和技能提供有目的者需要明确设怎样的学习结果以及如何测量这些结果等。促进STEM学习兴趣和有个性的自我发展是STEM整合教育的重要潜在成果，也被认为是学生继续参与STEM相关的活动的动力源泉。 (四)打造STEM整合教育实践的良好环境素可能会给实施STEM整合教育带来机遇和挑战。课程标准STEM国尚处于起步阶段，标准的制定要考虑的基本原则包括展学科知识的同时支持学生在学科间建立联系，让已有的评价倾向于中的实践和应用知识，所以学生的技术和工程素养和实践科学任务的情况也应纳入到考核范围之内。教师对STEM整合教育也至关重要，教学的有效性因素之一在于教师的知识储备，教育者需要知道如何提供教学支持以帮助学生认识学科间的联系，以通过整合活动教学促进学生的能力发展。 (五)STEM首要目标与次要目标整合基于项目的STEM学习都开始于一个设计好的首要目标与次要目标整合才能使学生得到发展。正是这种整合后的结果才是启动设计过程，进行终结性评价设计以及所有教学设计的基础。次要目标也项目的学习提供了STEM。 [参考文献] [1]赵中建.基于项目的STEM学习[M].上海：上海科技教育 [2]余胜泉.STEM教育理念与跨学科整合模式[J].开放教育研 [3]谢丽，李春密.整合性STEM教育理念下的课程改革初探 [J].课程·教材·教法，2017(06)． [4]唐小为，王唯真.整合STEM发展我国基础科学教育的有效路径分析[J].教育研究，2014(09)． 念体系的建构及其学习进阶[J].课程·教材·教法，2017(06)． [6]赵中建.美国STEM教育政策进展[M].上海：上海科技教 [7]郭伟.基于项目的STEM学习与教学实践研究[J].吉林教 责任编辑：韩璐]achingResearchBasedontheConceptofSTEMIntegratedEducationGUOWei1,XUFeiFei2,ZHANGYu3(1.JilinProvincialInstituteofEducation,ChangchunJilin130022,China2.ChangChunNanHuExperimentalMiddleSchool,ChangchunJilin130022,China3.UnitedExperimentalPrimarySchoolofAHSJUandLivon,ChangchunJilin130031,China)Abstract:Integrationhasbecomemoreandmorepopularinhighlysophisticatedtechnologyresearchfieldsandincreasinglyintelligentlife.Chinahasalsorealizedtheimportanceofinterdisciplinaryintegratededucation