STEM教育的发展特点和科学教育改革省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

STEM教育发展、特点和教育发展、特点和科学教育改革科学教育改革第1页 一、美国一、美国STEMSTEM教育兴起与发展教育兴起与发展 二、了解二、了解STEMSTEM教育教育 三、三、STEMSTEM课程与中小学科学课程创新课程与中小学科学课程创新 四、从四、从STEMSTEM教育到教育到STEAMSTEAM教育教育 五、中国五、中国STEMSTEM教育白皮书（教育白皮书（20292029创新行动计划）创新行动计划）第2页 一、美国一、美国STEMSTEM教育兴起与发展教育兴起与发展第3页 美国实施美国实施STEMSTEM教育战略教育战略,其最为关键原因是其最为关键原因是,经济全球化背经济全球化背景下美国竞争力相对下降。景下美国竞争力相对下降。自自2020世纪世纪9090年代起，许多发展中国家开始将科学和技术作年代起，许多发展中国家开始将科学和技术作为经济增加和发展推进力，而且开始着手建设更多知识密集型为经济增加和发展推进力，而且开始着手建设更多知识密集型经济。在这种经济结构中，研发、商业开发和知识产品发挥更经济。在这种经济结构中，研发、商业开发和知识产品发挥更主要作用，而科学、技术、工程、数学是知识密集型经济所需主要作用，而科学、技术、工程、数学是知识密集型经济所需基本技能。基本技能。第4页 在广泛科技活动方面，美国继续保持领导者地位，但在一在广泛科技活动方面，美国继续保持领导者地位，但在一些详细科技发展上，其地位正在慢慢下降。从研发对经济增加些详细科技发展上，其地位正在慢慢下降。从研发对经济增加贡献率来说，日本、韩国已经高于美国，中国即使低于美国，贡献率来说，日本、韩国已经高于美国，中国即使低于美国，但趋势是在不停增加。而在当前美国高等教育院校，许多科学、但趋势是在不停增加。而在当前美国高等教育院校，许多科学、技术、工程、数学领域人才都是外国学生。技术、工程、数学领域人才都是外国学生。第5页 有几项数据更是加剧了美国担忧：有几项数据更是加剧了美国担忧：一是美国教育进步评价测试最近一次一是美国教育进步评价测试最近一次NAEPNAEP汇报显示：大汇报显示：大约约40%40%学生只到达了对数学部分掌握程度，四年级和八年级学生只到达了对数学部分掌握程度，四年级和八年级学生在数学方面到达学生在数学方面到达“熟练熟练”程度和百分比分别只有程度和百分比分别只有36%36%和和30%30%；约；约20%20%四年级学生和超出四年级学生和超出30%30%八年级学生成绩低于八年级学生成绩低于“基基础础”水平。在科学水平上，也只有低于水平。在科学水平上，也只有低于1/31/3四年级学生和八四年级学生和八年级学生，以及低于年级学生，以及低于1/51/5十二年级学生十二年级学生“熟练或以上熟练或以上”。第6页 二是在国际范围内，美国参加了国际数学和科学趋势研究二是在国际范围内，美国参加了国际数学和科学趋势研究（TIMSSTIMSS）以及国际学生评定项目（）以及国际学生评定项目（PISAPISA）。在）。在TIMSSTIMSS中，美国学中，美国学生平均成绩位于全部参加国中间位置；在生平均成绩位于全部参加国中间位置；在PISAPISA中，美国成绩是较中，美国成绩是较为落后。当前来看为落后。当前来看,美国所制订各项政策和办法都指向两个方面：美国所制订各项政策和办法都指向两个方面：一是要吸引更多学生到一是要吸引更多学生到TIMSSTIMSS领域学习领域学习;二是要吸引更多学生从事二是要吸引更多学生从事STEMSTEM领域职业。领域职业。第7页 早在早在19861986年年,在美国国家科学委员会发表在美国国家科学委员会发表本科科学、本科科学、数学和工程教育数学和工程教育汇报中就提出汇报中就提出“科学、数学、工程和技科学、数学、工程和技术教育集成术教育集成”纲领性提议纲领性提议,被视作是提倡教育开端。被视作是提倡教育开端。第8页 1996 1996年年,美国国家科学基金会对美国大学科学、数学、美国国家科学基金会对美国大学科学、数学、工程和技术教育十年进展进行回顾和总结工程和技术教育十年进展进行回顾和总结,并提出今后并提出今后“行动指南行动指南”,发表了汇报发表了汇报塑造未来透视科学、数学、工塑造未来透视科学、数学、工程和技术本科教育程和技术本科教育。第9页 1月至201月，美国第109届国会经过法案中，有3个法案与STEM教育相关。一是美国航空和航天局授权法案；二是国防部年授权法案；三是赤字削减法案。第10页 ,美国上到国会,下到教师教育大学协会,纷纷提出了与STEM教育相关法案、汇报、行动纲领,将STEM教育提到了前所未有主要高度。第一,美国国会一致经过了国家竞争力法。该法案强调,创新需要雄厚研发投入和对STEM教育计划切实执行。第二,美国州长协会确定了一项题为“创新美国制订一个科学、技术、工程和数学议程”共同纲领,其中就当前美国实施STEM教育战略背景、现实状况、问题和对应策略进行了详细阐述。第11页 第三第三,美国国家科学委员会公布汇报美国国家科学委员会公布汇报国家行动计划应国家行动计划应对美国科学、技术、工程和数学教育系统紧急需要对美国科学、技术、工程和数学教育系统紧急需要。第四第四,全美教师教育大学协会也提出了一份汇报全美教师教育大学协会也提出了一份汇报准备准备STEMSTEM教师全球竞争力关键教师全球竞争力关键,对全美范围内各所大学中相关对全美范围内各所大学中相关STEMSTEM教师培养课程计划作了全方面梳理。教师培养课程计划作了全方面梳理。第12页 1月20日，奥巴马入驻白宫,正式当选为美国总统，同年7月,美国教育部制订了“迈向巅峰计划”。该计划推出项重点项目,其中之一是重视教育,并希望各州竞报这一联邦资助项目。第13页 3月,美国教育部发表了改革蓝图初等和中等教育法再授权,将STEM教育作为“完整教育”最为主要组成部分,以较大篇幅讨论了STEM教育主要意义及怎样加强这一教育。第14页 2月,奥巴马在其总统预算要求和中小学教育改革蓝图法案中深入明确,将经过增加STEM教育投入,加强美国在二十一世纪领导力。第15页 总统2012预算对STEM投入,主要分为两个方面:一方面是寻求更加有效STEM教学模式,投入高达2亿600万美元,同时对目前已有数学和科学合作项目在基础上增加了2600万美元拨款;其次是培养高质量STEM教师,预算投入8千万美元用于培养STEM教师和提高现有STEM教师水平。第16页 在美国在美国,国家科学委员会国会、能源部、教育部国家科学国家科学委员会国会、能源部、教育部国家科学基金会等各部门联手推进基金会等各部门联手推进STEMSTEM教育。教育。STEMSTEM教育己经并不但仅是教育己经并不但仅是一个单纯学科或课程层面事情一个单纯学科或课程层面事情,它更多地代表了美国一种教育它更多地代表了美国一种教育发展战略发展战略,甚至能够说是一个国家战略。甚至能够说是一个国家战略。第17页 ，颁布了联邦STEM教育8年战略规划（），将STEM置于政府教育工作有限地位。颁布下一代科学标准。第18页 ，K-级STEM整合教育：现实状况、前景和研究议程（）。美国国家工程院和国家研究委员会联合成立STEM整合教育委员会，对K-级STEM整合教育产生主动结果方法和情况开发研究议程。第19页 ，公布用二十一世纪技能培养美国人：年STEM教育预算（2014）。把3.2亿美元用于STEM教育自发性创新。第20页 ，颁布STEM教育法（）。这是一部界定STEM教育以将计算机科学包含在内并支持国家科学基金会现有各项STEM教育计划法律。第21页 K-12K-12科学教育框架：实践、跨领域概念和关键概念科学教育框架：实践、跨领域概念和关键概念重点讲述其中科学和工程实践。重点讲述其中科学和工程实践。第22页第23页第24页第25页第26页第27页第28页第29页第30页 二、了解二、了解STEMSTEM教育教育第31页 STEM STEM是科学（是科学（ScienceScience）、技术（）、技术（TechnologyTechnology）、工程）、工程（EngineeringEngineering）和数学（）和数学（MathmaticsMathmatics）英语首字母缩写。）英语首字母缩写。STEMSTEM教育被称为是教育被称为是“后设学科后设学科”(Matadiscipline)(Matadiscipline)。STEM STEM这门跨领域学科将原本分散四门学科集合成一个整体。这门跨领域学科将原本分散四门学科集合成一个整体。这四门学科分别代表着四类素养这四门学科分别代表着四类素养第32页四个学科素养分别是：科学素养科学素养 技术素养技术素养 工程素养工程素养 数学素养数学素养第33页 科学素养科学素养,即利用科学知识如物理、化学、生物科即利用科学知识如物理、化学、生物科学和地球空间科学了解自然界并参加影响自然界相关学和地球空间科学了解自然界并参加影响自然界相关决议能力决议能力,主要包含三大领域生命与卫生科学、地球与主要包含三大领域生命与卫生科学、地球与环境科学、技术科学。环境科学、技术科学。第34页 技术素养技术素养,即使用、管理、了解与评价技术能力。即使用、管理、了解与评价技术能力。学生应该知道怎样使用技术学生应该知道怎样使用技术,了解技术发展过程了解技术发展过程,具备具备分析新技术怎样影响自己、国家乃至整个世界能力。分析新技术怎样影响自己、国家乃至整个世界能力。第35页 工程素养工程素养,即对技术工程设计与开发过程了解能力。即对技术工程设计与开发过程了解能力。工程课程往往基于一个个项目工程课程往往基于一个个项目,整合了多门学科知识整合了多门学科知识,使得难以了解概念与学生生活亲密相关使得难以了解概念与学生生活亲密相关,激发学生处理激发学生处理问题兴趣。问题兴趣。第36页 数学素养数学素养,即学生在发觉、表示、解释和处理各种即学生在发觉、表示、解释和处理各种情境下数学问题时情境下数学问题时,进行分析、推断和有效交流思想能进行分析、推断和有效交流思想能力。力。第37页与四个素养所对应学科是：科学 技术 工程 数学第38页 科学科学,是对自然界研究，包含与物理、化学、生物是对自然界研究，包含与物理、化学、生物相关自然法则，以及与这些学科相关事实、标准、概相关自然法则，以及与这些学科相关事实、标准、概念或习俗处理与利用。科学是伴随时间而积累起来知念或习俗处理与利用。科学是伴随时间而积累起来知识，以及经过科学探索过程而产生新知识。科学知识识，以及经过科学探索过程而产生新知识。科学知识可为工程设计过程提供信息。可为工程设计过程提供信息。第39页 技术，从严格意义上来讲，并不是一门学科，它技术，从严格意义上来讲，并不是一门学科，它由创造和运行技术产品人力、组织、知识、程序、设由创造和运行技术产品人力、组织、知识、程序、设备等整个系统组成，包含技术产品本身。在历史上，备等整个系统组成，包含技术产品本身。在历史上，人们创造技术以满足其欲望和需要，大多数当代技术人们创造技术以满足其欲望和需要，大多数当代技术是科学和工程产物，技术工具在科学和工程这两个领是科学和工程产物，技术工具在科学和工程这两个领域被应用。域被应用。第40页 工程，既是大量关于设计和创造人工产品知识，工程，既是大量关于设计和创造人工产品知识，也是处理问题程序。这个程序在约束条件下被设计。也是处理问题程序。这个程序在约束条件下被设计。工程设计制约条件之一是自然法则，或者科学。其它工程设计制约条件之一是自然法则，或者科学。其它制约条件包含时间、财力、可用材料、工效、环境法制约条件包含时间、财力、可用材料、工效、环境法则、可制造性、可修复性等。工程学利用科学和数学则、可制造性、可修复性等。工程学利用科学和数学概念以及技术工具。概念以及技术工具。第41页 数学，研究量、数和空间模式以及相互关系。它不像科学那样需要寻找实证性数据去证实或推翻论点，数学中论点经过基于基本假设逻辑论证给予证实。逻辑论证本身和论点是数学一部分。与科学一样，数学中知识也会增加，但不一样于科学是，数学中知识不会被推翻，除非基本假设被改变。K-级数学详细概念范围包含算术、代数、函数、几何、统计和概率。数学被广泛利用于科学、工程、技术领域。第42页 融合融合STEM STEM 教育具备新关键特征教育具备新关键特征:跨学科、趣味性、体验性、跨学科、趣味性、体验性、情境性、协作性、设计性、艺术性、实证性和技术增强性等。情境性、协作性、设计性、艺术性、实证性和技术增强性等。(一一)跨学科跨学科 教育工作者在教育工作者在 STEM STEM 教育中，不再将重点放在某个特定学科教育中，不再将重点放在某个特定学科或者过于关注学科界限，而是将重心放在特定问题上，强调利用或者过于关注学科界限，而是将重心放在特定问题上，强调利用科学、技术、工程或数学等学科相互关联知识处理问题，实现跨科学、技术、工程或数学等学科相互关联知识处理问题，实现跨越学科界限、从多学科知识综合应用角度提升学生处理实际问题越学科界限、从多学科知识综合应用角度提升学生处理实际问题能力教育目标。能力教育目标。第43页(二二)趣味性趣味性 STEM STEM 教育在实施过程中要把多学科知识融于有趣、含有教育在实施过程中要把多学科知识融于有趣、含有挑战性、与学生生活相关问题中，问题和活动设计要能激发学挑战性、与学生生活相关问题中，问题和活动设计要能激发学习者内在学习动机，问题处理要能让学生有成就感，所以需有习者内在学习动机，问题处理要能让学生有成就感，所以需有趣味性。趣味性。STEM STEM 教育强调分享、创造，强调让学生体验和取得教育强调分享、创造，强调让学生体验和取得分享中高兴感与创造中成就感。分享中高兴感与创造中成就感。第44页(三三)体验性体验性 STEM STEM 教育不但主张经过自学或教师讲授习得抽象知识，更教育不但主张经过自学或教师讲授习得抽象知识，更强调学生动手、动脑，参加学习过程。强调学生动手、动脑，参加学习过程。STEM STEM 提供了学生动手做提供了学生动手做学习体验，学生应用所学数学和科学知识应对现实世界问题，创学习体验，学生应用所学数学和科学知识应对现实世界问题，创造、设计、建构、发觉、合作并处理问题。所以，造、设计、建构、发觉、合作并处理问题。所以，STEM STEM 教育含教育含有体验性特征，学生在参加、体验取得知识过程中，不但取得结有体验性特征，学生在参加、体验取得知识过程中，不但取得结果性知识，还习得蕴含在项目问题处理过程中过程性知识。果性知识，还习得蕴含在项目问题处理过程中过程性知识。第45页(四四)情境性情境性 STEM STEM 教育含有情境性特征，它不是教授学生孤立、抽象学教育含有情境性特征，它不是教授学生孤立、抽象学科知识，而强调把知识还原于丰富生活，结合生活中有趣、挑战科知识，而强调把知识还原于丰富生活，结合生活中有趣、挑战问题，经过学生问题处理完成教学。问题，经过学生问题处理完成教学。STEM STEM 教育强调让学生取得教育强调让学生取得将知识进行情境化应用能力，同时能够了解和辨识不一样情境知将知识进行情境化应用能力，同时能够了解和辨识不一样情境知识表现，即能够依据知识所处背景信息联络上下文辨识问题本质识表现，即能够依据知识所处背景信息联络上下文辨识问题本质并灵活处理问题。并灵活处理问题。STEMSTEM教育强调知识是学习者经过学习环境互动教育强调知识是学习者经过学习环境互动建构产物，而非来自于外部灌输。建构产物，而非来自于外部灌输。第46页(五五)协作性协作性 STEM STEM 教育含有协作性，强调在群体协同中相互帮助、相互教育含有协作性，强调在群体协同中相互帮助、相互启发，进行群体性知识建构。启发，进行群体性知识建构。STEM STEM 教育中问题往往是真实，真教育中问题往往是真实，真实任务处理离不开其它同学、教师或教授合作。在完成任务过程实任务处理离不开其它同学、教师或教授合作。在完成任务过程中，学生需要与他人交流和讨论。中，学生需要与他人交流和讨论。第47页(六六)设计性设计性 STEM STEM 教育要求学习产出步骤包含设计作品，经过设计促进教育要求学习产出步骤包含设计作品，经过设计促进知识融合与迁移利用，经过作品外化学习结果、外显习得知识和知识融合与迁移利用，经过作品外化学习结果、外显习得知识和能力。设计出创意作品是取得成就感主要方式，也是维持和激发能力。设计出创意作品是取得成就感主要方式，也是维持和激发学习动机、保持学习好奇心主要路径。所以，设计是学习动机、保持学习好奇心主要路径。所以，设计是STEMSTEM教育取教育取得成功关键原因。得成功关键原因。第48页(七七)艺术性艺术性 STEM STEM 教育艺术性强调在自然科学教学中增加学习者对人文教育艺术性强调在自然科学教学中增加学习者对人文科学和社会科学关注与重视，比如在教学中增加科学、技术或工科学和社会科学关注与重视，比如在教学中增加科学、技术或工程等相关发展历史，从而激发学生兴趣、增加学习者对程等相关发展历史，从而激发学生兴趣、增加学习者对STEM STEM 与与生活联络了解以及提升学生对生活联络了解以及提升学生对 STEM STEM 相关决议判断力相关决议判断力;再如，在再如，在对学生设计作品评价中，加入审美维度评价，提升学生作品艺术对学生设计作品评价中，加入审美维度评价，提升学生作品艺术性和美感。性和美感。STEM STEM 教育艺术性是以数学元素为基础，从工程和艺教育艺术性是以数学元素为基础，从工程和艺术角度解释科学和技术。术角度解释科学和技术。第49页(八八)实证性实证性 实证性作为科学本质实证性作为科学本质(Nature of Science)(Nature of Science)基本内涵之一，基本内涵之一，是科学区分于其它学科主要特征，也是科学教育中学习者需要了是科学区分于其它学科主要特征，也是科学教育中学习者需要了解、掌握主要方面。解、掌握主要方面。STEMSTEM教育要促进学生按照科学标准设计作品，教育要促进学生按照科学标准设计作品，基于证据验证假设、发觉并得出处理问题方案基于证据验证假设、发觉并得出处理问题方案;要促进学生在设计要促进学生在设计作品时，遵照科学和数学严谨规律，而非思辨或想象，让严谨工作品时，遵照科学和数学严谨规律，而非思辨或想象，让严谨工程设计实践帮助他们认识和了解客观科学规律。程设计实践帮助他们认识和了解客观科学规律。第50页(九九)技术增强性技术增强性 STEM STEM 教育强调学生要具备一定技术素养，强调学生要了解教育强调学生要具备一定技术素养，强调学生要了解技术应用、技术发展过程，具备分析新技术怎样影响自己乃至周技术应用、技术发展过程，具备分析新技术怎样影响自己乃至周围环境能力。在教学中，它要求利用技术伎俩激发和简化学生创围环境能力。在教学中，它要求利用技术伎俩激发和简化学生创新过程，并经过技术表现多样化结果，让创意得到分享和传输，新过程，并经过技术表现多样化结果，让创意得到分享和传输，从而激发学生创新动力。从而激发学生创新动力。STEM STEM 教育主张技术作为认知工具，无教育主张技术作为认知工具，无缝地融入到教学各个步骤，培养学生善于利用技术处理问题能力，缝地融入到教学各个步骤，培养学生善于利用技术处理问题能力，增强个人驾驭复杂信息、进行复杂建模与计算能力，从而支持深增强个人驾驭复杂信息、进行复杂建模与计算能力，从而支持深度学习发生。度学习发生。第51页 三、三、STEMSTEM课程与中小学科学课程创新课程与中小学科学课程创新第52页STEMSTEM课程跨学科整合模式课程跨学科整合模式 STEM STEM 教育课程设计应该使用教育课程设计应该使用“整合整合(integrated)(integrated)课课程设计模式程设计模式”，即将科学、技术、工程和数学等整合在一，即将科学、技术、工程和数学等整合在一起，强调对知识应用和对学科之间关系关注。起，强调对知识应用和对学科之间关系关注。第53页(一一)跨学科整合模式跨学科整合模式 针对针对 STEM STEM 教育整合课程设计，美国马里兰大学赫希巴奇教育整合课程设计，美国马里兰大学赫希巴奇(Herschbach(Herschbach，)提出两种最基本课程模式提出两种最基本课程模式:相关课程相关课程(the(the correlated curriculum)correlated curriculum)模式和广域课程模式和广域课程(the broad fields(the broad fields urriculum)urriculum)模式。相关课程模式将各科目仍保留为独立学科，但模式。相关课程模式将各科目仍保留为独立学科，但各科目教学内容安排重视彼此间联络。各科目教学内容安排重视彼此间联络。第54页 广域课程模式则取消了学科间界限，将全部学科内容整合到广域课程模式则取消了学科间界限，将全部学科内容整合到新学习领域。新学习领域。STEM STEM 教育广域课程模式不再强调物理、化学甚至科教育广域课程模式不再强调物理、化学甚至科学作为独立学科存在，而是将科学、技术、工程和数学等内容整学作为独立学科存在，而是将科学、技术、工程和数学等内容整合起来，形成结构化课程结构。赫希巴奇指出，最惯用整合方式合起来，形成结构化课程结构。赫希巴奇指出，最惯用整合方式是经过活动是经过活动(activities)(activities)形成连贯、有组织课程结构形成连贯、有组织课程结构(见图见图1)1)。第55页(二二)跨学科整合基本取向跨学科整合基本取向怎样将四门独立学科知识紧密关联实现整合，有三种取向怎样将四门独立学科知识紧密关联实现整合，有三种取向:1 1 学科知识整合取向学科知识整合取向 分析各学科最基本学科知识结构，找到不一样学科知识点之间分析各学科最基本学科知识结构，找到不一样学科知识点之间连接点与整合点，将分散课程知识按跨学科问题逻辑结构化。将各连接点与整合点，将分散课程知识按跨学科问题逻辑结构化。将各学科内容改造成以问题为关键课程组织，经过序列化问题有机串接学科内容改造成以问题为关键课程组织，经过序列化问题有机串接起各学科知识，使课程要素形成有机联络和有机结构。起各学科知识，使课程要素形成有机联络和有机结构。知识整合取向模式普通采取基于问题学习模式。知识整合取向模式普通采取基于问题学习模式。第56页2 2 生活经验整合取向生活经验整合取向 重视知识社会功效，也就是基于学习者需求，以第三次工业重视知识社会功效，也就是基于学习者需求，以第三次工业革命为代表知识经济社会所必须知识与技能为关键整合多学科知革命为代表知识经济社会所必须知识与技能为关键整合多学科知识，然后以项目设计与实施为载体，将学术性学科知识转化为可识，然后以项目设计与实施为载体，将学术性学科知识转化为可处理实际问题生活性知识。处理实际问题生活性知识。生活经验与社会取向课程整合模式普通采取基于项目标学习生活经验与社会取向课程整合模式普通采取基于项目标学习模式模式(project-based learning)(project-based learning)第57页3 3 学习者中心整合取向学习者中心整合取向 这种模式不强调由教师预设问题或项目，而由学习者个体或小这种模式不强调由教师预设问题或项目，而由学习者个体或小组调查、发觉问题。它不但强调处理问题能力培养，还强调发觉问组调查、发觉问题。它不但强调处理问题能力培养，还强调发觉问题创新能力，是一个依据学习者需求，以学习者生活经验为基础寻题创新能力，是一个依据学习者需求，以学习者生活经验为基础寻找各学科整合点模式。找各学科整合点模式。学习者中心取向整合模式采取学生主导项目标方式，学生以个学习者中心取向整合模式采取学生主导项目标方式，学生以个人或小组为单位提出任务，任务内容需要学习并利用跨学科知识。人或小组为单位提出任务，任务内容需要学习并利用跨学科知识。第58页 STEM STEM 项目设计模式项目设计模式(见图见图2)2)第59页1.1.教学分析教学分析1)1)教学目标教学目标;2);2)学习者特征学习者特征;3);3)跨学科知识地图跨学科知识地图(学习内容学习内容)。STEM STEM 教育强调学习要完成真实情境中任务，而要确保任务中教育强调学习要完成真实情境中任务，而要确保任务中包含教学目标，就需要对学习内容进行深入分析，明确所需学习包含教学目标，就需要对学习内容进行深入分析，明确所需学习知识内容、知识内容间结构关系和知识内容类型。这能够经过绘知识内容、知识内容间结构关系和知识内容类型。这能够经过绘制学习内容知识地图，展示跨学科知识之间关联，为整个课程知制学习内容知识地图，展示跨学科知识之间关联，为整个课程知识均衡覆盖提供基础。识均衡覆盖提供基础。第60页2 2 学习任务设计学习任务设计 学习任务是整个学习任务是整个STEMSTEM教学设计模式关键和立足点。教学设计模式关键和立足点。STEMSTEM教学教学是基于现实情境，需要学习者置身于真实、非良构学习任务。学是基于现实情境，需要学习者置身于真实、非良构学习任务。学习任务能够是问题或项目习任务能够是问题或项目:它们均代表连续性复杂问题，并要求学它们均代表连续性复杂问题，并要求学习者采取主动、建构、真实情境下学习方式。习者采取主动、建构、真实情境下学习方式。STEM STEM 教学要基于前面教学分析结果，对学习情境进行设计，教学要基于前面教学分析结果，对学习情境进行设计，使得学习问题能够与真实学习情境相融合，不处于分离或勉强合使得学习问题能够与真实学习情境相融合，不处于分离或勉强合成状态。成状态。第61页3 3 工具与资源设计工具与资源设计 设计适宜学习环境和丰富学习资源与工具是设计适宜学习环境和丰富学习资源与工具是STEMSTEM教学设计必教学设计必不可少步骤。学习环境设计主要包含教学中需要用到设备、器材不可少步骤。学习环境设计主要包含教学中需要用到设备、器材和各种信息化工具。和各种信息化工具。学习资源方面教师需要设计学习资源方面教师需要设计:1):1)了解相关学习问题详细信息和了解相关学习问题详细信息和必要预备知识必要预备知识;2);2)学生在处理学习问题过程中可能需要查阅信息学生在处理学习问题过程中可能需要查阅信息;3);3)强化练习材料。强化练习材料。第62页4 4 学习支架设计学习支架设计 STEM STEM 教师既需要保持对各个教学步骤控制、管理、帮助和教师既需要保持对各个教学步骤控制、管理、帮助和指导，又需要从课堂主角变为幕后导演，成为学生意义建构帮助指导，又需要从课堂主角变为幕后导演，成为学生意义建构帮助者、促进者。者、促进者。针对学生问题处理过程中可能碰到困难，教师提供起支撑、针对学生问题处理过程中可能碰到困难，教师提供起支撑、承载、联结等作用支架，是确保学生在最临近发展区内进行学习承载、联结等作用支架，是确保学生在最临近发展区内进行学习并处理问题关键。并处理问题关键。第63页 经典支架包含经典支架包含:情境型支架，设置情境帮助进入学习情境型支架，设置情境帮助进入学习;问题型问题型支架，创设问题情境，引发思维支架，创设问题情境，引发思维;试验型支架，演示试验、学生试试验型支架，演示试验、学生试验、家庭试验等验、家庭试验等;信息型支架，包含教师已经有知识、网络知识信息型支架，包含教师已经有知识、网络知识、材料等、材料等;知识型支架，主要是提供评价和产生新经验和信息框架知识型支架，主要是提供评价和产生新经验和信息框架;程序型支架，是指做事次序程序型支架，是指做事次序;策略型支架，指在不一样教学条件策略型支架，指在不一样教学条件下，为到达不一样教学效果所采取伎俩和谋略下，为到达不一样教学效果所采取伎俩和谋略;范例型支架指经典范例型支架指经典事例和范例事例和范例;训练性支架指经过指导和练习强化学生认知了解，提训练性支架指经过指导和练习强化学生认知了解，提升学生学习能力。升学生学习能力。第64页5 5 学习活动设计学习活动设计 学生是在完成学生是在完成STEMSTEM教育项目过程中获取知识、认识客观世界，教育项目过程中获取知识、认识客观世界，认知与学习发生在完成任务和处理问题过程中，是经过学习活动认知与学习发生在完成任务和处理问题过程中，是经过学习活动这一中介体完成。这一中介体完成。STEM STEM 学习活动设计，就是教师依据教学目标、教学内容、教学习活动设计，就是教师依据教学目标、教学内容、教学情境灵活选择和设计学习活动，让学生经过参加活动进行学习。学情境灵活选择和设计学习活动，让学生经过参加活动进行学习。第65页6 6 学习评价设计学习评价设计 教学评价包含形成性评价和总结性评价。教学评价包含形成性评价和总结性评价。形成性评价偏向于使用量表、行为观察和知识测验等形式了形成性评价偏向于使用量表、行为观察和知识测验等形式了解阶段性教学结果和存在问题，及时对教学实施方案进行修改、解阶段性教学结果和存在问题，及时对教学实施方案进行修改、完善。完善。总结性评价普通安排在教学活动告一段落后，为检验学习效总结性评价普通安排在教学活动告一段落后，为检验学习效果是否到达预期教学目标而进行评价。果是否到达预期教学目标而进行评价。第66页7 7 总结与强化练习总结与强化练习 项目结束后需要适时进行教学总结，促进学习者将零碎知识项目结束后需要适时进行教学总结，促进学习者将零碎知识系统化。教学总结能够由教师独立进行，也能够采取教师指导下系统化。教学总结能够由教师独立进行，也能够采取教师指导下学生小组合作汇报等形式进行。学生小组合作汇报等形式进行。完成教学总结后，教师应依据小组评价和自我评价结果，为完成教学总结后，教师应依据小组评价和自我评价结果，为学生设计一套可供选择并有针对性补充学习材料和强化练习。学生设计一套可供选择并有针对性补充学习材料和强化练习。第67页8 项目方案试用与改进 项目实施过程中，一方面要严格按照设计方案进行实施，确保教学方案执行;其次，要根据现实教学条件和形成性评价结果不停修订设计方案，保证灵活性。第68页四、从四、从STEMSTEM教育到教育到STEAMSTEAM教育教育第69页 STEAM STEAM 教育用跨学科方法教授科学、技术、工程、艺术和数教育用跨学科方法教授科学、技术、工程、艺术和数学方面知识，引导学生适应不停更新专业知识和快速改变社学方面知识，引导学生适应不停更新专业知识和快速改变社会生活。会生活。STEAM STEAM 教育理念能够概括为教育理念能够概括为:以数学为基础，经过以数学为基础，经过工程和艺术解读科学和技术。工程和艺术解读科学和技术。STEAM STEAM 教育支持学生以学科整教育支持学生以学科整合方式认识世界，以综合创新形式改造世界，培养他们处理合方式认识世界，以综合创新形式改造世界，培养他们处理问题创新能力。问题创新能力。第70页 STEAM STEAM 教育主要以基于项目标学习、问题学习为主要教学教育主要以基于项目标学习、问题学习为主要教学(学习学习)整合方式认识世界，以综合创新形式改造世界，培养他整合方式认识世界，以综合创新形式改造世界，培养他们处理问题创新能力。们处理问题创新能力。STEAMSTEAM教育主要以基教育主要以基于于项目标学习、问项目标学习、问题学习为主要教学题学习为主要教学(学习学习)方式，引导学生经过合作与实践，方式，引导学生经过合作与实践，完成主题项目和处理生活中碰到难题。作为一个超越传统教完成主题项目和处理生活中碰到难题。作为一个超越传统教育模式，育模式，STEAMSTEAM教育能够缩小学生现有知识技能与职业所需知教育能够缩小学生现有知识技能与职业所需知识技能间差距，提升学生就业竟争力。识技能间差距，提升学生就业竟争力。第71页 STEAM教育在原有STEM教育基础上加入了艺术，有利于学生从更多视角认识不一样学科间联系，提高自身综合运用知识解决现实问题能力。艺术A”包含较少一泛人文艺术科目，涵盖社会研究(social studies)、语言(language)、形体(physical)、音乐(musical)、美学(fine)和演出(performing)等。第72页 从从STEMSTEM教育到教育到STEAMSTEAM教育再到教育再到STREAMSTREAM教育教育(添加了读添加了读/写能写能力力Reading/Writing)STEAMReading/Writing)STEAM教育内涵不停丰富，成为教育内涵不停丰富，成为教育界热点。在教育界热点。在STEMSTEM和和STEAMSTEAM教育热潮下，教育热潮下，STREAM(STREAM(科学、技科学、技术、读术、读/写、写、工工程、艺术和数学程、艺术和数学)教育应运而生。实际上，强教育应运而生。实际上，强调读写能力是科学、调读写能力是科学、工工程和技术教育主要组成部分，目标是程和技术教育主要组成部分，目标是使高素质令业人士能够胜任撰写汇报、试验材料以及与人交使高素质令业人士能够胜任撰写汇报、试验材料以及与人交流需要。流需要。第73页 STEAM STEAM教育已得到公众认可，逐步成为愈加完善人力资源教育已得到公众认可，逐步成为愈加完善人力资源教育模式。我们能够把基教育模式。我们能够把基于于现实需要、含有终生学习效能现实需要、含有终生学习效能STEAMSTEAM教育称为教育称为“全民有效性学习全民有效性学习”。伴随国际上不停将伴随国际上不停将STEAMSTEAM教育利用于实践教学，教育利用于实践教学，STEAMSTEAM教育理念也被引入中国。教育理念也被引入中国。第74页 STEAM STEAM教育认为科学、技术、教育认为科学、技术、工工程、数学、艺术之间存在程、数学、艺术之间存在结构上次序关系，在人们分析和改造世界中发挥着各自作用。结构上次序关系，在人们分析和改造世界中发挥着各自作用。在在STEAMSTEAM教育中，科学支持人们认识世界规律教育中，科学支持人们认识世界规律;工工程与技术支程与技术支持人们依据社会需求改造世界持人们依据社会需求改造世界;艺术帮助人们以美好形式丰富艺术帮助人们以美好形式丰富世界世界;数学则为人们发展与应用科学、数学则为人们发展与应用科学、工工程、艺术和技术提供程、艺术和技术提供思维方法和分析思维方法和分析工工具。具。第75页 人们只有在拥有了技术前提下才能够了解科学，只有了解人们只有在拥有了技术前提下才能够了解科学，只有了解了艺术和数学后才能从事了艺术和数学后才能从事工工程研究与开发。我们聚焦在怎样程研究与开发。我们聚焦在怎样分析不一样学科间知识联络，探讨它们在现实世界中应用，分析不一样学科间知识联络，探讨它们在现实世界中应用，而不是关注一些知识是否属而不是关注一些知识是否属于于哪个研究领域。哪个研究领域。STEAMSTEAM教育不是教育不是将重点放在某个学科上，而是放在引导学生采取学科融合学将重点放在某个学科上，而是放在引导学生采取学科融合学习方式，利用跨学科思维处理现实问题。习方式，利用跨学科思维处理现实问题。第76页 艺术加入科学、技术、工程、数学教育中，是对这四类课程良好补充，能帮助学生优化不一样学科知识理解与应用。例如，“声音”具有影响和传授知识效能，学生运用沟通和语言艺术能更好地实现知识共享;经过美术，学生能更好地了解过去和现在文化和美学;学生了解人性、道德、自由和艺术等知识，有利于理解社会发展。第77页 STEAM STEAM教育将人文艺术中教育将人文艺术中“谁来做谁来做”和和“为何这么做为何这么做”(Who and Why)Who and Why)加入到加入到STEMSTEM教育领域教育领域“做什么做什么”和和“怎么做怎么做”(What and How)What and How)中，让人和伦理道德在创新过程中饰演主要角中，让人和伦理道德在创新过程中饰演主要角色。所以，色。所以，STEAMSTEAM教育不但能够提升学生演绎与归纳等逻辑思教育不但能够提升学生演绎与归纳