《STEM教育的理論基礎綜述》3900字

STEM教育的理論基礎綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u10643STEM教育的理論基礎綜述 132488（一）STEM教育概念 1100751．STEM教育的內涵 132546（二）STEM的能力結構 2258831.STEM知識 223552.STEM技能的掌握 22713.STEM態(tài)度和價值觀 331357（三）STEM教育的理論基礎 37331.杜威的教育思想 312002.建構主義學習理論 49093.緘默知識觀 414952（四）STEM教育的特征 4312871.融合性 4208872.趣味性 5315473.實踐性 5211134.情境性 5260975.合作性 5242886.技術性 5（一）STEM教育概念1．STEM教育的內涵STEM是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學（Mathmatics）英語首字母的縮寫，它是1990年由美國國家科學基金會首次提出。對于STEM教育的定義，美國瓦利市州立大學（Valleycitystateuniversity)在其官網上對“什么是STEM教育”做了解釋，他們認為STEM教育不是簡單的將四門學科融合在一起，而是以項目學習為基礎的跨學科學習，它關注的是學生解決復雜問題的能力以及對知識綜合運用的能力。每門學科都有其自身的特點，我們無法將四門學科或者是其中的幾門學科強行組合，STEM其實強調的是讓學在真實的問題情境中，不受傳統(tǒng)的孤立的學科的束縛，能運用綜合性知識來處理復雜的問題。學生在自主探究的過程中獲得新的概念，發(fā)展新的理解。STEM不但重視學生對知識的理解，它也更為關注學生的能力發(fā)展，即知識、技能、態(tài)度與價值觀三個方面的能力。（二）STEM的能力結構1.STEM知識STEM知識可分為:認識性知識、程序性知識和技術性知識。在小學數(shù)學中，認識性知識是指學生對數(shù)學概念、原理以及公式的認識，比如知道“平均分”的概念。程序性知識程序知識，也叫過程知識，是問題求解過程中的一系列操作，如測量數(shù)據，選擇數(shù)據、顯示數(shù)據等。學生通過課內和課外的實踐活動掌握程序性知識。而技術性知識則是綜合運用所學知識的能力，這與以后的職業(yè)息息相關。2.STEM技能的掌握基本技能的學習也是STEM教育的核心。STEM技能主要包括認知技能、信息處理、解決問題與工程思維、設計思維與創(chuàng)新能力、動手操作技能、溝通協(xié)作技能等技能。認知技能是指學生在已有經驗的基礎上對新知識形成自己的見解。所以教師在教學的過程中，對于一些概念性的知識、公式不應該直接告訴學生，而應讓學生自己去概括、歸納。信息處理技能是指收集、整理、分析、展示、應用數(shù)據的能力。這是一個信息爆炸的時代，對信息處理能力的要求越來越高。教師在教學過程中應當注意培養(yǎng)學生的信息處理能力，教師也可以根據教學內容引進Excel、數(shù)據庫等較實用的信息處理軟件。解決問題的能力是學生將所學知識運用到實際生活中去，去解決生活中的問題。STEM教育的基于項目式學習，就是營造一個真實的問題情境，以此激發(fā)的求知欲，同時增強學生的解決問題能力。而工程思維是問題解決的工具，工程思維包括三個方面：第一，能看懂圖，也能用圖來表達自己的想法。第二，能制作或利用一些小工具來幫助自己解決問題。第三，能遵循工程設計一般的流程，包括明確任務——設計方案——細化方案——動手實踐——測試評價等環(huán)節(jié)。這是一個創(chuàng)新的時代，STEM也格外關注學生的設計思維和創(chuàng)新能力。設計思維一方面需要學生遵循有序的步驟，另一方面又需要學生靈活的、富有創(chuàng)意的想法。教師可以通過頭腦風暴等方式去激發(fā)學生的思考。動手操作技能是STEM的典型技能，主要是指對各種儀器的操作，而在數(shù)學課堂中，主要表現(xiàn)在讓學生“動”起來，比如在學習立方體時讓學制作相應的立體圖形，在一些較大數(shù)字計算時，可以引入計算器的使用教學。人與人之間的交流與合作是十分重要的。在STEM學習中，基本上都是以團隊合作的形式進行學習的。融入STEM理念的小學數(shù)學課堂也應該提倡學生的合作學習，教師應該合理組建小組，做到“組內異質，組間同質”。在進行活動時，應合理安排任務，小組成員應共同承擔，要求既能完成自己的小任務，又能用簡潔、清晰的語言向團隊成員傳達信息。3.STEM態(tài)度和價值觀STEM提倡的態(tài)度與價值觀主要包括：好奇心、誠實、嚴謹、合作、責任心、思想開放、道德等。在一個錯綜復雜的情況下，“態(tài)度”往往是成功與失敗的關鍵。在不同的環(huán)境下，學生要學會如何應對不同的挑戰(zhàn)，正確的態(tài)度有利于問題的解決，而負面的情緒可能會導致任務的失敗。所以STEM也強調要培養(yǎng)學生正確的價值觀和處理問題的方法。（三）STEM教育的理論基礎1.杜威的教育思想STEM教學注重將各種學科結合起來，以現(xiàn)實的學習情境來解決現(xiàn)實問題。而杜威在批判傳統(tǒng)學校教育的基礎上，提出了"從做中學"這個基本原則，“做中學”將學校里的知識與現(xiàn)實的生活聯(lián)系在一起了。他認為教學過程就是學生"做"的過程，教師應當為學生創(chuàng)設一個良好的環(huán)境，這個環(huán)境能讓學生按照自己的方式自由的去做，同時杜威認為“做中學”要遵循科學的方法，杜威將這個做的過程分為5個階段：創(chuàng)設問題情境——發(fā)現(xiàn)問題——提出假設——選擇假設——驗證假設。STEM的學習重點在于學生動手、動腦、積極的學習，STEM的學習是以項目為基礎，以問題為主體的學習（學習），以協(xié)作和練習的形式指導學生完成課題，并在日常的學習中解決問題。STEM為同學們帶來了親身實踐的經驗，讓他們運用他們所掌握的各種知識和方法去解決真實的問題。STEM教育為如何做指明了方向，做的過程要符合科學的原則，以實證為基礎，通過對假設進行驗證，發(fā)現(xiàn)并得出解決問題的方法，并在一定程度上遵守科學、數(shù)學的嚴格法則，而不是空洞的思維和想象力此外，杜威在《學校與社會》一書中提到了學校即社會的觀點，認為學校的教育要基于學生已有的生活經驗，課堂的教學不能完全脫離社會，要把學校創(chuàng)設成一個小型的社會，挑選社會中的精華、純凈的東西供孩子學習。這種教育思想也反應在STEM教育之中，STEM教育理念認為要把抽象的知識和現(xiàn)實生活聯(lián)系在一起，并創(chuàng)設生活中的有趣的、具有挑戰(zhàn)的情境，讓學生在問題解決的過程中學習知識，即STEM教育強調，學習者通過與學習的情境進行交互和自主的構建從而獲得知識，而不是外在的灌輸。綜上所述，今天的STEM教學與杜威提出的“未來的教學理念”是相吻合。STEM是對杜威教育思想的一種繼承和發(fā)展。2.建構主義學習理論建構主義的觀點是，知識是一種相對的、動態(tài)的，教育不能將知識當作一種事先確定的事物來教授，而學生接受的知識，則是建立在自己已有的經驗基礎上。學生學習并不是單純的將書本上的知識死記硬背，而是在自己已有經驗的基礎上，主動環(huán)境產生互動，通過同化與順應，不斷讓自己的認知達到與環(huán)境的平衡，即學生自己主動構建知識。所以建構主義強調情境性教學與整體性的構架，他們認為情境對學生的學習尤為重要，要營造與實際情況相似的教育情景，以解決實際問題為目的，以生活性、科學性為原則，通過實際問題的求解來獲取知識。而在STEM教學中，學生獲得知識、認識客觀世界，是在協(xié)作解決實際問題中實現(xiàn)的，他們在解決問題中進行了學習，同時又將學習到了知識應用于實踐中，學習是他們知識獲取和形成價值觀的中介。建構主義的學習理論為融入STEM教育理念的小學數(shù)學教學設計奠定了堅實的理論依據，強調學生的主體地位，在具體的情境及合作探究中，給學生一個開放的環(huán)境，讓其進行主動探究，通過討論、交流相互，補充修改中，嘗試發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并解決問題。3.緘默知識觀在《人的研究》中邁克爾?波蘭尼首次提到“緘默知識”，與文字、公式、圖形相比，它是一種只能通過理解而無法表達的知識。這種認識是無法用言語系統(tǒng)去傳播的，它是存在于個體思維中，嵌入到實際生活中去的，在小學數(shù)學教學中也存在著大量的隱形知識，當在教學實踐中過分關注顯性知識，只關注教學知識的學習這會扼殺學生的創(chuàng)造性，所以教師應當轉變自己的思想，樹立緘默知識觀，不能只看到學生成績的好差，還要關注學生的隱形獲得，即學生不同能力的發(fā)展。STEM教育模式不但關注學生的知識獲得，還強調學生知識、技能、態(tài)度和價值觀等能力的發(fā)展。由此可知，STEM教育理念要求教師從多個方面去看待學生，關注學生綜合能力的發(fā)展。（四）STEM教育的特征由于STEM教育是以真實的任務為載體，通過學生的探究性學習，讓學生參與活動的全程，來獲得知識和培養(yǎng)多方面能力的，所以STEM教育具有以下的核心特征:融合性、趣味性、實踐性、情境性、合作性、技術增強性等。1.融合性融合性有兩個方面的含義，一是指STEM它超越學科的界線，從多學科的角度發(fā)出，全面運用多學科的知識來解決發(fā)展的實際問題；二是指STEM教育重視新舊知識之間的融合。2.趣味性STEM教育認為要將教學過程與學生生活中的有趣、有挑戰(zhàn)的實際生活問題結合起來。問題和活動要想激發(fā)學習者的內在學習動機，就必須趣味性。正如心理學認為：興趣是最好的老師。STEM教育注重分享，注重創(chuàng)造，讓學生在分享中體驗，在創(chuàng)造中獲得快樂，在創(chuàng)造中獲得成就感。3.實踐性STEM教育不但重視學生對理論知識的掌握，同時也更為強調學生的動手、動腦和參與的過程。學生要在實踐中掌握知識、提高各方面能力，同時又能將所學到的知識應用于生活實踐當中去。4.情境性STEM教育認為教學應當重在分享，重在創(chuàng)造，重在快樂，不是將抽象的知識硬塞給學生，讓學生去死記硬背，而是把知識放置在具體的、生動的情境中，讓學生在解決生活問題的過程中不知不覺就熟練地掌握了知識和發(fā)展了能力。5.合作性STEM教育強調學生間的合作，小組合作共同解決一個現(xiàn)實問題，小組內成員分工明確，各司其職，所有組員都要參與到活動中。在分組時，強調組間同質，即每一個小組的平均水平應該相當；組內異質，即由具有不同水平、不同特長的人組成一個