慧鱼创新学院_2019-01-18_教育观点张建芳:从科学教育走向STEM教育

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教育观 | 张建芳:从科学教育走STEM 

慧鱼创新学 

2019-01-18

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    近两年STEM教育风靡全国。面对教育改革的新任务,教师也需要深层次思考科学教学的价值STEM教学方式。

    近日,嘉兴教育学院义务教育处处长张建芳在杭州市柯桥区小STEM课程基础师训活动上,分享了题为《从科学教育走STEM教育》的讲演。他从科学教师的视角,详细阐述了教师如何开STEM项目。

     以下为张老师的观点摘要,供大家学习。

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一、为什么要推STEM教育

    过去数十年,课程、教学环境、教学评价等方面都发生了天翻地覆的变化,传统教育已无法满足创新人才培养的需求。

    在我国缺乏核心科学竞争力、核心科学技术和核心科技人才,及国民的创造能力薄弱的大环境下STEM教育应运而生。

    从创新教育来说,STEM教育为切入点,可以培养学生创新精神;从深化学习来说STEM教育是深化基础教育课程改革的有力抓手,转变基础性课程学习方式;从课程整合来说STEM跨学科学习,推进课程综合化、综合实践活动课程常态化的实施;从核心素养来说STEM教育是培养学生综合素质的载体。

    目前,世界各国陆续出台关于科学教育的国家标准,科学教育改革的趋势中出现STEM、核心素养等关键词。

    我国新科学教育标准也强调了科学与实践、跨学科概念、学科核心概念、工程与实践。其中工程与实践就是指STEM教育。

    以上都说明,科学课课程改革要科学教育走STEM

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STEM教育的认识

    中小学的科学教育不等STEM教育。

    STEM教育首先是分科的,以科学、技术、工程和数学的单科学科知识为基础和支撑点STEM教育又是整合的,更关注学科整合的意义和价值STEM教育还是延伸和扩展的,STEMSTEAM延伸,越来越多地与教育信息、通信技能结合。

    STEM教育STEM分别是指科学教育、技术教育、工程教育、数学教育。一个好项目是以数学知识作为基础支撑,利用科学教育推动项目进程,发挥技术教育的项目特色,通过工程教育突出项目亮点。

    STEM教育强调整合,这可以是多学科整合,也可以是跨学科整合。确定研究主题后,多学科整合是通过各个学科一起研究该主题,学科间没有交集;而跨学科融合则是强调主题下的主概念和主概念下的跨学科技能,真正融合学科知识技能。

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                   多学科整                                          跨学科整合

    STEM整合教育委员会的报告指出STEM整合教育有利有弊。整合也会妨碍学习,会分散学习的注意力和记忆力。STEM整合教育不能代替高质量STEM分科教育和学习。

    报告中还针STEM教育整合方案设计提3个提示:

1、应明确设计所要实现的目标,要让学生和的师能明确各学科的联系。

2、应支持学生学习单个学科知识,要注单个料的学习目标和学习进程,避免破坏学生对这个学料的学习兴趣。

3、整合并不一定越多越好。要以一种可测量、策略性的方式整STEM教育。

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STEM教育的实施策略

    STEM教育有了充分认识和理解后,还要回STEM教育如何学?如何教的问题上。

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1、问题。从解决问题开始(这里一定要是从生活中来),引导学生在真实情境中学习,运用已有科学知识来解决问题。最终学生能把一个情境中学到的知识运用到另一个情境中(迁移能力)。

2、做中学。注重操作和设计,一定要有产品(技术)做中的过程体现了工程和技术。

3、项目式学习PBL)。STEM是一个项目,教师可以运用工程5E教学法,来贯穿项目的始终。

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4、评价。一般包括总结性评价和过程性评价(更为普遍)。要STEM评价是跨学科评价。

    关于学科教学的渗透与融合,我想提出以下建议:

1、科学课程标准。抓住课标新技术与工领域内容。

2、科学学科教育。在科学学科课堂教学中延伸和拓展。

3STEM项目设计。每个学期能够渗透、融1个主题或项目群。

4STEM课程教室。建STEM教室,拓展性课程教材、开发有关学具和工具。

    STEM教育是深化课程改革和时代发展的需要。这不只是开展科学、技术、工程和数学教育,更重要的是让学生学会人文关怀。

    STEM教育需理想引路,理性走STEM教育的推动成为学校深化课程改革的亮点。

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四、科学教育如何走STEM教育

    科学是基础性课程,也是实践性课程以及综合性课程,旨在发展科学素养,但科学课程核心目的是通过动手动脑培养孩子实际动手能力、创新能力及批判性的思维。

    科学教育走STEM教育,需要我们以科学为基准,以科学的核心概念为基点,以新型技术事物的体验和应用为基线,开展基于实践项目的学习。我们可以从以下几个方面进行尝试改革与变化:

1、通过目标、内容和过程进行加以设计与突破。一是目标方面,教师的教育观念和理念需要一定的转变,只有我们先熟悉STEM的目标,才能够更好地在这个过程中推广。目标设计更能体现培养学生的素养能力和创新能力。二是内容方面STEM比较注重学科的整合,所以内容的设计方面也要注重学科的设计和创新,同时也要注重提高解决问题和应用知识的能力。三是过程方面,应更注重学生的自主性和合作性、创新性等,同时也要注意学(科学、技术、工程和数)方面的结合。

2、要从科学学科基础思维能力的培养走向工程思维、综合思维能力两方面培养的结合。学生的科学学科基础思维能力包括观察能力、联想能力、想象能力、空间认知、类比推理、实证等;综合思维能力包括问题提出、问题解决、创意设计、科学探究、批判性思维和创新思维等。原来科学课偏重于解释理论,现STEM课程从学生实际的行动实践里面去发现问题、寻找证据、收集证据,落实到行动上,再把总结出来的结论运用到实际问题的解决。比如将科学课《导体与绝缘体》变STEM课程S为电路基本知识T为运用规律解决故障E为电路连接的设计与搭建M为感知电压与电流的比例关系。通过电子模拟设备项目式学习,让学生检测电路、验证排除、接通电路、安全用电,其核心是让学生去发现问题,然后讨论合作去探究问题,最后一直到让学生自主的来解决问题。

3、要从学生的维度、老师的维度、材料的维度三方面加以改造与设计。从学生的维度来说,先要考虑学生的能力,包括设计能力、收集信息和处理信息的能力以及建立模型的能力等;其次要考虑学生的知识储备;另外还要考虑学生设计某样东西的可行性以及学生的生活经验,及学生小组分工合作等。从教师的维度来说,教师的引导非常重要,我们怎么提出问题启发学生思考,老师的能力和眼光也很重要。最后,从材料的维度来说。设计一些有层次、有结构的材料对学生非常有帮助。同时,其他物质资源也要考虑。

要从单个的、碎片化STEM教育项目走向体系化STEM教育的项目课程群,结合现有的科学教材内容进行梳理,找出适合开发STEM教育的项目,并加以规范化、课程化的开发、实施、评价与管理。

4、需要注意的是,当前科学教育需要强化的是用工程整合项目,突出应用数学和科学知识加以技术设计,但也要警惕STEM教育等同于设计与制作,忽视知识学习与运用的现象!

    总之,从科学教育走STEM教育,有助于弥补当前科学教育不足,引领学生在生活中,像科学家那样思考探究,像工程师那样实践创新STEM教育是引导学生深度学的理念走向行动的指南,改变了科学教师的教学方式。但从科学教育走STEM教育需要我们STEM教育与科学课程的融合,以及STEM理念下,对课程开发、实施与指导、评价和管理等方面课程的开发与教学策略进行转型与改进。

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2019年12月19日 09:48
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