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基于工程设计之小学整合型STEM课程设计与应用分析

发布时间:2020-02-19 21:12 论文编辑:若诗 价格:150 所属栏目:教育教学 关键词: 工程设计整合型STEM课程开发应用

本论文提出了以科学为锚点学科,以真实工程问题解决为主线的基于工程设计的整合型 STEM 课程设计模型与设计策略。提出了基于工程设计五个流程:确认问题、设计规划、开发测试、交流反思

第一章 绪论

 

本课题主要是采用行动研究法。将基于对相关理论文献的调研,对美国个案经验的总结,南京市某小学为实践场所,提出我国基于工程设计的小学整合型课程设计与开发模型,结合小学科学课程标准,与该校教师一起设计与开发课程案例,并在小学 3-5 年级进行教学实施,在实施中观察研究对象并用视频记录,依据教学模型实施一轮案例后,根据课堂视频或笔记记录,基于教学实施修正模型,修改和调整课程,设计第二轮案例,再进行新一轮的教学实施,在实施过程中同样用视频记录,在实施完毕后,根据课堂视频或笔记记录,基于教学实施修正课程设计及教学设计模型。在整个行动研究中,会具体使用访谈法、观察法、文献研究法等。此外,研究选取江苏省南京市某小学四至五年级部分优秀学生进行 STEM 课程授课,根据实验学校教师意见、小学科学课程标准以及学生的综合情况进行课程案例的设计并实施,观察记录,在一轮课程结束后,结合实施情况、研究者与相关教师意见以及原本课程模型,修改案例并进行第二轮实践,实践后再按此模式对模型反复修改,最后形成我国基于工程设计的小学整合型 STEM 课程设计模型及教学模型,提出教学策略。

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第二章 相关概念界定及国内外研究现状

 

2.1 相关概念界定
整合型 STEM 教育强调对各学科课程的整合,找到各学科间的协同,让学生理解各领域间的关系与联系,能对真实的问题进行解释或设计,提出解决方案。整合型STEM 课程是基于某一主题与现实世界之间的联系,努力将科学、技术、工程和数学学科的部分或全部内容整合到一堂课或一个单元。或者说,整合型 STEM 课程是指无缝整合 STEM各学科的内容和概念,在问题、项目或任务的情境中,STEM 学科知识学习与应用过程是自然而然同步发生的,而不再考虑其具体来自哪个学科。总而言之,工程设计是指团队在相互协商中进行概念模型建构的过程,工程设计是实现工程教育的一种方式,本研究所提及的工程设计即指应用数学、科学等基础知识,解决真实情境中的问题,在工程设计的环节(需求分析、个人与团队设计、制作与测试评价、重新设计、重新制作与测试、反思与交流)中,进而实现 STEM 各学科的整合。

 

2.2 国内外相关研究
技术正在使我们的社会发生深刻的变革。在新技术、新产业快速发展的时代,人才的培养是关键,尤其是创新型、复合型人才的缺稀使得 STEM 教育越来越重要,也越来越受到各国的重视,总结为以下两个方面。第一,国外对 STEM 教育的研究,虽然对 STEM 的涵义等未做出统一的界定,但是在实践上,先行一步,已经涉及到课程实施、课程评价、课程推广、教师培训等各个方面。第二,国内对 STEM 教育越来越重视,但是目前的研究大多数仍停留于对政策、报告、实施案例的介绍层面。在课程案例方面,不少人把关注点放在了基础教育中,如何设计STEM 课程则成为了关注的重点,但课程标准的缺乏使得如何设计成为难点所在。目前,我国小学 STEM 本土化课程可利用资源较少,自主设计的课程内容也多以知识模块的拼切为主,课程设计大多是基于问题或项目的设计模式。以工程教育为整合的切入点,唐小为、王唯真在文章中已经提及,杨玉琴、倪娟亦提出工程设计的跨学科性特征,使其自然成为STEM 课程整合的有效路径这一观点,但目前以基于工程设计为课程设计思路的 STEM 课程案例仍较少.

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第三章 基于工程设计的小学 STEM 课程与教学设计模型构建.......15
3.1 我国小学 STEM 教育开展现状的个案研究............15
3.2 基于工程设计的小学 STEM 课程设计模型雏形构建....22
第四章 我国基于工程设计的小学 STEM 课程的行动研究.........33
4.1 第一轮行动:《糖果包的设计与制作》课程单元的设计与教学实施.........33
4.2 第二轮行动:《慢船的设计与制作》课程单元的设计与教学实施.........49
第五章 研究结论与展望.........65

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第四章 我国基于工程设计的小学 STEM 课程的行动研究

 

4.1 第一轮行动:《糖果包的设计与制作》课程单元的设计与教学实施
本课程针对小学四五年级学生展开,该年龄段学生求知欲强,探索欲强,对新鲜事物感兴趣,在此前,学生在生活或是平时学习中都接触过课程单元所涉及的知识点——力,对该知识点有一定认知,但仅处于了解认识力的内涵,对力的应用仍缺乏一定实践经验。通过课程单元学习,学生通过自主、合作、探究学习,基于真实问题情境找到科学、数学、工程、技术知识的关联点,主动建构知识体系,完成知识整合,应用知识分析、解决问题。有助于提高学生搜集处理信息的能力以及交流合作的能力,形成新时代下学生的核心素养。糖果包的设计与制作中对应的科学知识不仅包括糖果包的承重、受力分析,影响包承重力的因素等等,也包括在调研阶段对市面上已有糖果包的科学实验,此前,不少学生在科学课程中对力已有较为简单的了解,而学生在此课程单元中需要学习掌握简单受力分析,了解影响承重的因素;对应的数学知识包括三维物体与二维平面图的相互转化、比例尺的运用、成本计算等等,而目前小学 4 年级数学课程中“三视图”这一知识点可完美应用于其中,学生在此单元中需要学习比例尺的相关概念并应用,这也属于工程制图的范畴;糖果包的设计图绘制、制作、测试需要掌握“绘图、粘合、测力”等技术知识;糖果包颜色、装饰图案需要应用“色彩、绘画”等艺术知识。
糖果包的设计与制作课程单元知识结构

 

4.2 第二轮行动:《慢船的设计与制作》课程单元的设计与教学实施
在物质科学领域,小学 3-4 年级阶段的科学知识目标为“测量、描述物体的特征和材料的性能;描述物体的运动,认识力的作用,了解不同形式的能量”。从这一课程标准出发,找到对应科学知识点“力”,同时,与实施小学的相关教师讨论,结合该部分学生特点以及在日常授课过程中学生学习理解的薄弱点,将力延伸为阻力,包括空气阻力以及水的阻力等,根据真实问题情境设计原则,结合学生生活实际,选取该年级段学生在日常生活中最常见的“钓鱼”为主题,构建如图 4.12 所示的真实问题情境:为捕鱼者设计一条在水上缓慢行驶的船。

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第五章 研究结论与展望
课程论文根据研究对象总结了基于工程设计的整合型 STEM 课程设计模型以及教学设计模型,同时对我国小学目前 STEM 课程实施情况进行研究,设计出我国整合型 STEM 课程案例并实施,总结出我国基于工程设计的整合型 STEM 课程设计模型以及教学设计模型,并提出教学实施策略,具体结论如下:(1)通过分析研究对象相关教学课程的案例,对案例的内容、设计模式进行探究,结合我国基于工程设计的整合型 STEM 课程案例实施情况,得出如 5.1 所示我国基于工程设计的整合型 STEM 课程设计模型。基于工程设计的整合型 STEM 课程是以工程设计、工程教育为切入点,通过工程设计的过程,实现各个学科的整合。目前国内相关研究不多,且课程的质量不一,本研究通过对美国 SLED 项目中的案例及相关学习资源进行研究,总结相关模型、策略,再根据我国新实施的小学科学课程标准及实验学校相关教师意见,借鉴设计思路,形成适合我国情况的基于工程设计的小学整合型 STEM 课程案例,从而弥补现今基于工程设计整合 STEM 课程模式案例、模型的不足。
我国基于工程设计整合型STEM课程设计模型

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参考文献
1] Carla C.Johnson, Erom E.Peters-Burton and Tamara J.Moore. STEM ROAD MAP: a Framework for integrated STEM Education [M]. London:Routledge,2016:17.
[2]Merrill, C.The Future of TE Masters Degrees:STEM[M]. Presentation at the 70th Annual International Technology Education Association Conference, Louisville, Kentucky. 2009:11.
[4]Gajda,R. & Koliba, C.Evaluating the imperative of intra-organizational collaboration: A school improvement perspective[J]. American Journal of Evaluation, 2007,28(1):26-44.
[5]James D. Lehman WooRi Kim Constance Harris.Collaborations in a Community of www.e-lunwen.comPractice Working to Integrate Engineering Design in Elementary Science Education[J].Journal of STEM Education Innovations & Research, 2014,15(3):38-45.
[6]赵中建,施久铭. STEM 视野中的课程改革[J].人民教育,2014,(02):64-67
[7]欧桃英,王凤玉.2013 年度美国奥巴马总统教育预算最新动态探析[J].洛阳师范 学院学报,2013,32(4): 122-126.
[8]许海莹.美国 STEM 教育监测指标体系述评[J].上海教育科研,2014(7): 14-16.
[9] 李谦,赵中建.美国中小学实施 STEM 教育个案研究——以北卡罗来纳州科学和数学学校为例[J].外国中小学教育,2014(5):55-60.
[10]吴俊杰.边缘革命:STEM 教育的破局之路[J]中小学信息技术教育,2014(3): 21-22.
 

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