【“STEM”课程内容综述1900字】

“STEM”课程内容综述在过去的二十年里，美国中小学科学技术类课程愈发强调设计，尤其是工程设计。以工程设计为重点的技术教育教学的一个基本原理是，它可以为数学和科学的应用提供一个真实的环境。合理的应用工程设计于STEM学科的教学中能够起到“催化剂”的作用促使这些学科“落地”，推动课堂教学活动形成“认识-思考-实践”这样一条完整的教学链GLANCYAW,MOORETJ,GUZEYSS,etal.ExaminationofintegratedSTEMcurriculaasameanstowardqualityK-12engineeringeducation(researchtopractice).AtencionPrimaria,1993,12(3):161.。这反映了美国学界对学习技能的关注，以及对通过探究、合作、动手操作与实践在提高学习能力方面的认识。当然学校教育的改变，也源于美国社会对于STEM教育的认可，承认这四门学科在为学生未来发展方面作准备所起的作用。GLANCYAW,MOORETJ,GUZEYSS,etal.ExaminationofintegratedSTEMcurriculaasameanstowardqualityK-12engineeringeducation(researchtopractice).AtencionPrimaria,1993,12(3):161.工程设计需要批判性思维、技术知识的应用、创造力以及对设计对社会和环境影响的理解，包括界定与理解工程问题，讨论成功解决方案的标准及相关影响因素，提出可能的解决方案进而开发和优化这一设计，以及讨论如何对比和选择最优的设计方案。“2061计划”项目在课程标准中承认科学和技术作为学校科目的共同认识论基础是体现在设计世界中AMERICANASSOCIATIONFORTHEADVANCEMENTOFSCIENCE.BenchmarksforScienceLiteracy.NewYork:OxfordUniversityPress,1993.。《下一代科学教育标准（NGSS）》把工程设计提升到与科学探究同等重要的地位，或者说把工程设计作为科学教育的一个基本组成要素NGSSLEADSTATES.Nextgenerationsciencestandards:Forstates,bystates.WashingtonDC:NationalAcademiesPress,2013..。这其中使用“工程设计”一词而不是“技术设计”，符合在工程中解决问题的实践定义，工程学不仅仅是应用科学，技术是工程实践的一种结果导出。每个公民了解技术背后的工程设计过程和意义，有助于促进其对科学和技术的理解，因此将工程设计作为中小学技术教育中的重点内容与主要教学手段，具有更大的现实意义。AMERICANASSOCIATIONFORTHEADVANCEMENTOFSCIENCE.BenchmarksforScienceLiteracy.NewYork:OxfordUniversityPress,1993.NGSSLEADSTATES.Nextgenerationsciencestandards:Forstates,bystates.WashingtonDC:NationalAcademiesPress,2013..关于工程设计课程的内容方面，尽管美国学界已经普遍赞同工程设计应是技术教育课程的重点，但是对于整合进工程的技术课程应该教什么还存在争论，阿苏达和希尔研究讨论了一个工程设计概念课程内容的框架，包括七类：（1）工程设计；（2）工程分析；（3）工程设计的应用；（4）工程交流；（5）设计思维；（6）工程和人类价值；（7）工程科学。这个框架为技术教育工作者在设计工程内容课堂时提供了一种思路。除此之外在美国中小学技术教育中CAD教学通常被视为一个课程重点DEARINGBM,DAUGHERTYMK.Deliveringengineeringcontentintechnologyeducation.TheTechnologyTeacher,64(3):8-11.，部分教师通过使用CAD软件来辅助技术课堂教学强调设计。桑德斯在一项全国性的技术教育研究中发现，CAD是当时高中技术教育课程中教得最多的一个类别SANDERSM.NewParadigmorOldWine?TheStatusofTechnologyEducationPracticeintheUnitedStates.JournalofTechnologyeducation,2001,12(2):35-55..。DEARINGBM,DAUGHERTYMK.Deliveringengineeringcontentintechnologyeducation.TheTechnologyTeacher,64(3):8-11.SANDERSM.NewParadigmorOldWine?TheStatusofTechnologyEducationPracticeintheUnitedStates.JournalofTechnologyeducation,2001,12(2):35-55..关于工程设计的模型，有很多种不同的版本，概括来说都包括以下三个方面：说明界定工程问题——设计工程问题解决方案——优化设计解决方案LEWIST.Comingtotermswithengineeringdesignascontent.JournalofTechnologyEducation,2005,16(2):37-54.。马萨诸塞州教育部针对该州中小学生所设定的工程期望设计了一个循环往复的工程设计模型，如图2.4。LEWIST.Comingtotermswithengineeringdesignascontent.JournalofTechnologyEducation,2005,16(2):37-54.图2.4马萨诸塞州工程设计模型这是一个基于项目的学习和促进问题解决的一个过程，在这个过程中学生不仅仅利用工程知识，还需要联系科学、数学知识，或技术知识，为科学、数学、技术教育的综合实施提供了问题环境，这源于工程学所特有的跨学科性质，工程在本质上吸收了其他三个学科的思想与实践，工程设计具体来看包括描述、图形说明、分析计算、物理创造等，在这个过程中需要用到数学、科学、技术三个领域内的知识、技能与方法，因此在指导学生进行工程设计的过程中加强了学科间知识的内在联系，加深了学生对于科学、数学、技术之间的关系理解，有助于培养学生跨学科的综合思考能力，能够帮助学生建立系统性的知识结构，建立有组织的知识，有组织的知识能够提供思考和学习的多种优势。这将使学生在今后面对新问题时，能够关注问题的深层结构，而不仅仅是表面特征，这将更有利于学生今后的职业发展。工程设计同时也必然是一种创造性的过程，它以问题解决为中心，在不断优化和改进设计项目中，学生的创造力和想象力也被激发，进而对于学生学习STEM相关学科的兴趣培养也有促进作用，学科兴趣的产生将直接作用于未来学生职业道路的选择上。并且，工程设计过程是一个团队合作的过程，培养学生在问题解决环境下的团队合作意识，这是在日常生活和任何职业中都受用的生活技能。首先，从改变公民观念的角度来看，这有助于提高公众对于技术与工程教育的重视程度。工程学虽然没有作为一门独立的学科进入中小学课程，但是它在大众的眼里却有着相对清晰的含义和目标。“工程学”这个词是为大众所认可的，虽然这个词可能不被广大民众完全理解，但它是一个受到普遍尊重的术语和职业，因此工程内容就很容易被大多数人视为一种有价值的课程内容，工程与技术课程就更容