【I-STEM教育理念的定义综述2700字】

I-STEM教育理念的定义综述科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)、数学(Mathematics)，简称STEM教育，始于20世纪80年代，至今已在美国中小学得到了一定范围的实施。根据布赖纳等人的调查，国家科技基金会、大学研究团体、大多数小学教育机构和学校都认同STEM教育最重要的理念是整合（Integration）BREINERJM,HARKNESSSS,JOHNSONCC,etal.WhatisSTEM?AdiscussionaboutconceptionsofSTEMineducationandpartnerships.SchoolScienceandMathematics,2012,112(1):3-11.BREINERJM,HARKNESSSS,JOHNSONCC,etal.WhatisSTEM?AdiscussionaboutconceptionsofSTEMineducationandpartnerships.SchoolScienceandMathematics,2012,112(1):3-11.整合性STEM教育，在英文表达中主要有IntegrativeSTEMEducation、IntegratedSTEMEducation、STEMIntegration。本文中统一采用I-STEM教育这一缩写表达式。关于“整合性STEM教育”的定义目前还没有达成普遍共识，主要是由于关注STEM的整合侧重点不同。美国国际技术与工程教育者协会（ITEEA）将其定义为：“基于技术与工程设计的教学方法，有目的地进行技术或工程内容和实践的教学，同时也兼顾到科学和数学教育的内容和实践INTERNATIONALTECHNOLOGYANDENGINEERINGEDUCATORSASSOCIATION.ITEEAHomepage.(2021-04-20)[2021-04-20]./.。”塔玛拉摩尔(TamaraJ.Moore)等认为:“整合性STEM教育意味着教师通过与技术相关的工程设计或工程实践来整合STEM学科，从而促进学生学习其相关课程内容和实践。”JOHNSONC,MOORET,PETER-BBURTONE.STEMRoadMap:AFrameworkforIntegratedSTEMEducation.NewYork:Routledge,2015.马克桑德斯（MarkSanders）认为，“整合性STEM教育是有意识地将科学或数学的内容和过程与技术或工程的内容和过程相结合SANDERSME.Stem,stemeducation,stemmania.TechnologyTeacher,2008,68(4):20-26.。”在《理解整合性STEM教育——国家研究报告》中，对五百多篇文献进行了挑选与分析，该文件认为整合性STEM教育的本质是将科学和数学的知识内容进行整合，这一过程是通过技术和工程的设计来实现的HEILDR,PEARSONG,BURGERSE.UnderstandingIntegratedSTEMEducation:ReportonaNationalStudy.120thAmericanSocietyforEngineeringEducationConference&Exposition.Atlanta,Georgia,2013:7.。INTERNATIONALTECHNOLOGYANDENGINEERINGEDUCATORSASSOCIATION.ITEEAHomepage.(2021-04-20)[2021-04-20]./.JOHNSONC,MOORET,PETER-BBURTONE.STEMRoadMap:AFrameworkforIntegratedSTEMEducation.NewYork:Routledge,2015.SANDERSME.Stem,stemeducation,stemmania.TechnologyTeacher,2008,68(4):20-26.HEILDR,PEARSONG,BURGERSE.UnderstandingIntegratedSTEMEducation:ReportonaNationalStudy.120thAmericanSocietyforEngineeringEducationConference&Exposition.Atlanta,Georgia,2013:7.I-STEM这一名词在原有STEM教育的基础上增加了“整合”一词，意在强调现有课程，发现学科之间的协同作用，以便学生能够理解科学、技术、工程和数学之间的相互依存关系，学生的学习将更加情境化、真实化和有意义。将STEM教学置于更具吸引力的问题情境中，以情境式、问题式、项目式教学，开展更有意义、更全面深入的跨学科整合。美国STEM教育委员会在2013年的报告中强调，“未来的工作是STEM工作”，STEM能力不仅在特定的STEM职业内而且在特定的STEM职业外都越来越需要NationalScienceandTechnologyCouncil.(2013).AreportfromthecommitteeonSTEMeducation.Washington,D.C:NationalScienceandTechnologyCouncil.。在美国的快速传播被桑德斯称为“STEM狂热症（STEMmania）SANDERSME.Stem,stemeducation,stemmania.TechnologyTeacher,2008,68(4):20-26.”，桑德斯鼓励该领域放弃“STEM教育”这一称谓而改为“整合性STEM教育”。原因在于STEM在教育实践中存在很多问题，例如科学和数学仍是理科课程的重点，STEM中的“E”（工程学）很难出现在中小学生的课堂当中，“T”（技术）也往往被理解为单一的信息技术，STEM教育的实践似乎NationalScienceandTechnologyCouncil.(2013).AreportfromthecommitteeonSTEMeducation.Washington,D.C:NationalScienceandTechnologyCouncil.SANDERSME.Stem,stemeducation,stemmania.TechnologyTeacher,2008,68(4):20-26.“I-STEM教育”强调STEM学科之间的内在联系，突出了STEM学科的整合，针对STEM的跨学科性质重视起来，强调课程整合。分科课程历史悠久，无不影响着课程开发与教师教育，I-STEM教育的提出对中小学阶段课程教学与教师教育都发起了挑战。关于I-STEM教育的理论研究。在理论研究方面，国际学者关注的一个重要方面是建立I-STEM教育模型。2014年美国Honey等四位学者发表的研究报告《K-12教育中的STEM整合：现状、前景和研究议程》，首次提出了构建整合性STEM教育的框架，包含四个方面：（1）整合性STEM教育的目标，（2）整合性STEM教育的结果，（3）整合性STEM教育的性质和范围，以及（4）整合性STEM教育的实施。报告指出整合性STEM教育鼓励学习者在STEM学科之间建立新的有用的联系，这些联系可以表现为学生学业水平、学习和迁移、兴趣和动机的提高HONEYM,PEARSONG,SCHWEINGRUBERA.STEMintegrationinK-12education:status,prospects,andanagendaforresearch.Washington:NationalAcademiesPress,2014.。如图2.1.1。HONEYM,PEARSONG,SCHWEINGRUBERA.STEMintegrationinK-12education:status,prospects,andanagendaforresearch.Washington:NationalAcademiesPress,2014.图2.1.1《K-12教育中的整合性STEM：现状、前景和研究议程》泰德凯利（ToddR.Kelley）等人在尝试对整合性STEM教育定义的基础上，以情境认知理论为依据，提出了整合性STEM教育的概念框架KELLEYTR,KNOWLESJG.AconceptualframeworkforintegratedSTEMeducation.InternationalJournalofSTEMeducation,2016,3(1):1-11.，如图2.1.2。KELLEYTR,KNOWLESJG.AconceptualframeworkforintegratedSTEMeducation.InternationalJournalofSTEMeducation,2016,3(1):1-11.图2.1.2.STEM学习的概念框架利微蒂鲍特（LieveThibaut）等人以社会建构主义学习观为理论基础，为整合性STEM教育实践建构了理论框架，包括五项关键原则：STEM内容的整合、以问题为中心的学习、基于探究的学习、基于设计的学习、合作学习THIBAUTL,CEUPPENSS,DELOOFHÊ,etal.IntegratedSTEMeducation:Asystematicreviewofinstructionalpracticesinsecondaryeducation.EuropeanJournalofSTEMEducation,2018,3(1):2.，如图2.1.3。THIBAUTL,CEUPPENSS,DELOOFHÊ,etal.IntegratedSTEMeducation:Asystematicreviewofinstructionalpracticesinsecondaryeducation.EuropeanJournalofSTEMEducation,2018,3(1):2.图2.1.3整合性STEM教育实践理论框架摩尔等人在《STEM路线图》一书中指出整合性STEM教育为学生提供了在跨越学科界限的情境中学习的机会。并开发了一个STEM课程整合框架，包括六个基本要素，如表1所示。表1STEM课程整合框架六要素第二，关于整合性STEM教育的目标。2011年，美国国家研究理事会（NationalResearchCouncil,简称NRC）提出了Ｋ-12STEM教育的3个目标，它们是（1）增加在STEM领域攻读高级学位或致力于STEM相关专业的学生的数量，尤其是在STEM领域的女性和少数族学生的数量；（2）增加STEM相关劳动能力，扩大以女性和少数族为代表弱势群体的比例；（3）面向全体青少年提升STEM素养NATIONALRESEARCHCOUNCIL.successfulK-12TEMEducation:IdentifyingEffectiveApproachesinScience,Technology,Engineering,andMathematics.Washington:NationalAcademiesPress,2011,4-6.。NATIONALRESEARCHCOUNCIL.successfulK-12TEMEducation:IdentifyingEffectiveApproachesinScience,Technology,Engineering,andMathematics.Washington:NationalAcademiesPress,2011,4-6.微观层面，根据《理解整合性STEM教育国家研究报告》的统计，截止2013年美国中小学整合性STEM教育的主要目标是提高学生获得以下多项的能力：（1）培养21世纪新技能（82%）；（2）提高学生对STEM相关学科的态度与兴趣（68%）；（3）提高学生STEM课程的成绩、知识与理解（64%）；（4）增强学生对技术、工程和科学过程的理解（61%）HEILDR,PEARSONG,BURGERSE.UnderstandingIntegratedSTEMEducation:ReportonaNationalStudy.120thAmericanSocietyforEngineeringEducationConference&Exposition.Atlanta,Georgia,2013:7.。这也指导并影响着技术与工程课程目标的设计与选择。HEILDR,PEARSONG,BURGERSE.UnderstandingIntegratedSTEMEducation:ReportonaNationalStudy.120thAmericanSocietyforEngineeringEducationConference&Exposition.Atlanta,Georgia,2013:7.第三，关于I-STEM教育的教学方法研究。目前最普遍的两种教学方法是问题式学习（Problem-basedlearning）与项目式学习(Project-basedlearning)。二者的教学都是源自于一些开放包容式的现实问题或困境，根据I-STEM教育理念教师有目的的来设计课堂教学，在这个过程中培养学生合作与交流的能力。与项目式学习相比，项目式学习往往不需要具体的情境，可以是由教师虚构出来的现实问题，并且基于问题的学习成果也主要是一个方案或一种观点，而项目式学习成果更多的是一种实际产品。其实I-STEM教育理念并不完全是全新的，20多年前美国学界就认识到学科整合的价值不仅仅是数学和科学，《科学素养基准》将科学定义为“基础和应用自然科学与社会科学、基础和应用的数学、工程和技术及其相互关系”AMERICANASSOCIATIONFORTHEADVANCEMENTOFSCIENCE.BenchmarksforScienceLiteracy.NewYork:OxfordUniversityPress,1993.；1996年《国家科学教育标准》中就曾要求学生在科学课上学习“技术与社会”、“技术设计”NATIONALRESEARCHCOUNCIL.NationalScienceEducationStandards.WashingtonDC:NationalAcademyPress,1996.；2000年《技术素养标准》颁布，该标准将学习目标中融入了工程设计相关内容，强调学生需要理解技术与科学、数学以及工程之间的关系INTERNATIONALTECHNOLOGYEDUCATIONASSOCIATION.StandardsforTechnologicalLiteracy:ContentfortheStudyofTechnology.Virginia:ITEEA.2000:1-248.。AMERICANASSOCIATIONFORTHEADVANCEMENTOFSCIENCE.BenchmarksforScienceLiteracy.NewYork:OxfordUniversityPress,1993.NATIONALRESEARCHCOUNCIL.NationalScienceEducationStandards.WashingtonDC:NationalAcademyPress,1996.INTERNATIONALTECHNOLOGYEDUCATIONASSOCIATION.StandardsforTechnologicalLiteracy:ContentfortheStudyofTechnology.Virginia:ITEEA.2000:1-248.随着《K-12教育中的整合性STEM：现状、前景和研究议程》HONEYM,P