4713608299stem教育

1、推進(jìn)stem教育:展望2020年 bodgerw. byhee現(xiàn)在是時候超越口號,讓提高所有學(xué)生的stem素養(yǎng)成為教育優(yōu)先考慮的問題。stem教育興起之初,就得到了各階層的廣泛關(guān)注。植物科學(xué)家們歡欣鼓舞,因?yàn)樗麄冋J(rèn)為教育工作者終于意識到一株植物主要部分（莖）的重要性了。 技術(shù)人員和工程師也很興奮,因?yàn)樗麄冋J(rèn)為它提到了手表的一部分。酒鑒賞家也熱情,因?yàn)樗麄冇X得stem教育對酒杯也提供了些許支持。此外,政治保守派對此表示擔(dān)心,因?yàn)樗麄冋J(rèn)為這是一個支持干細(xì)胞研究的新的教育重點(diǎn)。實(shí)際上,這些關(guān)于stem的觀念都不是當(dāng)前使用的理解，stem實(shí)際上是科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)教育的縮寫。stem起源于20世紀(jì)

2、90年代，由美國國家科學(xué)基金會(nsf)提出,一直以來被用作一個涉及stem的一個或多個學(xué)科的實(shí)踐、方針、計劃或?qū)嵺`等任何情況下通用的標(biāo)簽。然而,最近一個“對stem的印象”的調(diào)查發(fā)現(xiàn),大多數(shù)專業(yè)人士缺乏對stem縮寫形式的理解。大多數(shù)受訪者將其與“stem研究”或植物聯(lián)系起來(keefe,2010)。再次,教育共同體在沒有真正花時間澄清這個項(xiàng)目到底意味著什么的情況下接受了一個口號。大多數(shù)人使用stem這個術(shù)語時,他們想表達(dá)的還是原來的意思。所以stem常常被解讀為科學(xué)或數(shù)學(xué)，很少提到技術(shù)或工程,這是一個必須補(bǔ)救的問題。如果stem教育要超越口號階段,stem共同體的教育者須澄清stem縮寫在

3、教育政策、計劃和實(shí)踐上實(shí)際意味著什么。下面的討論的幾件事可以顯示stem教育對當(dāng)代教育意味著什么。首先,它將意味著認(rèn)識到科學(xué)教育已在已經(jīng)結(jié)束的“不讓一個孩子掉隊(duì)”時期被削弱。中小學(xué)的重新授權(quán)法案(esea)可以凸顯學(xué)校項(xiàng)目中科學(xué)及其與技術(shù)和工程緊密結(jié)合的重要性。其次,據(jù)觀察,stem通常是一個科學(xué)或數(shù)學(xué)術(shù)語,因此stem更應(yīng)該強(qiáng)調(diào)技術(shù)。提到技術(shù),很少有其他的事情能比技術(shù)更能影響我們的日常生活但不為我們所熟知的了?，F(xiàn)在是時候改變這種情況了。我所指的視角和教育項(xiàng)目要大于信息通信技術(shù)(ict)。當(dāng)然，信息通信技術(shù)是技術(shù)項(xiàng)目的一部分。第三,stem教育將意味著在基礎(chǔ)教育階段增加對工程的重視程度。工程直

4、接包含問題解決和創(chuàng)新這兩個流行的主題(lichtenberg，woock， & wright，2008)。工程有一些出現(xiàn)在我們的學(xué)校中,但肯定與其職業(yè)生涯和社會貢獻(xiàn)不一致。如果國家真正對創(chuàng)新感興趣,那么對stem中的“t”和“e”強(qiáng)調(diào)是必要的。(katehi，pearson，&feder，2009)。第四,所有的stem學(xué)科都為強(qiáng)調(diào)21世紀(jì)的技能帶來了機(jī)會。學(xué)生可以提高21世紀(jì)的技能，比如適應(yīng)能力、復(fù)雜的通信、社會技能、非常規(guī)性問題解決能力、自我管理/自我發(fā)展和系統(tǒng)思考能力(nrc,2010)。在stem項(xiàng)目,學(xué)生調(diào)查和項(xiàng)目提供給教師幫助學(xué)生發(fā)展21世紀(jì)的技能的時間和機(jī)會。第五

5、,stem將意味著一個學(xué)習(xí)我們時代面臨的重大挑戰(zhàn)的完整的課程方法。我說的挑戰(zhàn)是指:能源利用率、資源使用、環(huán)境質(zhì)量和風(fēng)險緩解等。公民需要的能力就是理解和解決與stem學(xué)科明顯相關(guān)的問題這些問題在被理解之前需要運(yùn)用經(jīng)濟(jì)和政治等其他學(xué)科知識?，F(xiàn)在是時候超越口號,讓提高所有學(xué)生的stem素養(yǎng)成為教育優(yōu)先考慮的問題。公眾可能已經(jīng)準(zhǔn)備好進(jìn)行這樣一個改革(johnson,rochkind,& ott,2010)。澄清stem教育的目的澄清stem素養(yǎng)和并將其作為學(xué)校課程的基本目的是推進(jìn)stem教育的第一步。下面的描述是從2006年pisa科學(xué)框架(經(jīng)合組織,2006)修改得來。 總的來說,stem素

6、養(yǎng)包括概念理解、程序的技能和個人處理stem相關(guān)的個人、社會和全球問題的能力。stem素養(yǎng)涉及stem學(xué)科的集成和四個相互關(guān)聯(lián)和互補(bǔ)的部分。stem素養(yǎng)指的是以下幾點(diǎn):l 獲得科學(xué)、技術(shù)、工程、和數(shù)學(xué)知識并利用這些知識識別問題、獲取新知以及應(yīng)用知識解決stem相關(guān)的問題。l 將stem學(xué)科的特點(diǎn)理解為人類活動的形式,包括探究、設(shè)計和分析過程。l 認(rèn)識到stem學(xué)科如何塑造我們物質(zhì)、思維和文化世界。l 從事stem相關(guān)的問題，運(yùn)用科學(xué),技術(shù),工程和數(shù)學(xué)的想法做一個關(guān)心他人、有,情感和建設(shè)性的公民。將stem文化的這些描述轉(zhuǎn)化到學(xué)校課程和教學(xué)實(shí)踐中需要一種整合各學(xué)科、設(shè)計、開發(fā)和實(shí)現(xiàn)教學(xué)材料的組織

7、教育的方法。在推動stem教育的過程中，教育工作者必須面對和解決許多挑戰(zhàn)。應(yīng)對挑戰(zhàn)推動stem教育推進(jìn)stem教育過程中存在幾個重要的挑戰(zhàn)?？s略詞的使用和相關(guān)歧義曾作為決策者和教育工作者的立足點(diǎn)。然而,當(dāng)人們遠(yuǎn)離國家政策，走向stem在教育計劃中的具體實(shí)踐時，stem的力量減少得相當(dāng)迅速。在這里,我不是暗示個體stem教育“”“筒倉”的變化;而我指的是將stem集成的思想作為長期目標(biāo)(sanders,2009)。因此,讓我們看看的一些挑戰(zhàn)。第一個挑戰(zhàn)涉及積極地將技術(shù)和工程包括在在學(xué)校項(xiàng)目中。雖然一個人可以識別技術(shù)和工程項(xiàng)目，但是在學(xué)校中這些項(xiàng)目的規(guī)模通常很低。擴(kuò)展技術(shù)和工程課程，適當(dāng)?shù)貙和e

8、包含在科學(xué)和數(shù)學(xué)教育中似乎是應(yīng)對這一挑戰(zhàn)的一種合理的方法。但是要注意,這種方法維持了獨(dú)立的學(xué)科的“筒倉”取向。將技術(shù)和工程整合在科學(xué)教育中這一想法并不新鮮?！八忻绹说目茖W(xué)”(aaas,1989),隨后的“科學(xué)素養(yǎng)基準(zhǔn)”(aaas,1993)和“美國國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)”(nrc,1996),都有與技術(shù)和工程相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。例如,“所有美國人的科學(xué)”提出“工程結(jié)合科學(xué)研究和實(shí)用價值”和“工程本質(zhì)是在約束下進(jìn)行設(shè)計(aaas,1989,pp。40-41)。1996年,美國國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)包括各年級科學(xué)和技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn),幼兒園-4年級、5-8年級以及9-12年級。其中一個標(biāo)準(zhǔn)直接表明“技術(shù)設(shè)計能力”是科學(xué)探

9、究標(biāo)準(zhǔn)的理解和能力的補(bǔ)充。此外,有兩個非常重要的支持技術(shù)和工程教育的舉措。首先,2010年3月,全國評估董事會(nagb)批準(zhǔn)了國家評估框架技術(shù)和工程,定于2014年。第二,新的科學(xué)共同核心州立標(biāo)準(zhǔn)將技術(shù)和工程標(biāo)準(zhǔn)包括在內(nèi)，支持了這些最初的基于標(biāo)準(zhǔn)的舉措。最具有挑戰(zhàn)性的問題之一就是引入能源效率、氣候變化、風(fēng)險緩解和發(fā)展學(xué)生作為公民將面臨的解決問題的能力等于stem相關(guān)的內(nèi)容。應(yīng)對這一挑戰(zhàn)需要這樣一種教育方法：將生活環(huán)境和全球問題置于核心位置，并使用stem理解和解決這一問題。這被稱為基于環(huán)境的科學(xué)教育(fensham,2009),可以很容易地表示為基于環(huán)境的stem教育。圖1是一個改編自200

10、6年pisa科學(xué)素養(yǎng)測試的內(nèi)容框架,但是他們可以代表基于環(huán)境的stem教育課程主題。這種教育方法強(qiáng)調(diào)分析形式、解決問題或課題的能力,而不是各自的學(xué)科的專門知識的概念和過程。圖2展示了以看作stem教育結(jié)果的能力。個人(自我、家庭、同輩群體)社會(社區(qū))全球(生活在世界各地)健康保持健康，意外事故，營養(yǎng)控制疾病,社會傳播,食物的選擇,社區(qū)衛(wèi)生流行病,傳染病的傳播能源利用率能源的個人利用,強(qiáng)調(diào)保護(hù)和效率能量守恒,轉(zhuǎn)變到有效利用和非化石燃料全球性的后果,能量的使用與守恒自然資源原料的個人消費(fèi)維持人口總數(shù)、生活質(zhì)量、安全、生產(chǎn)和食物分配,能源供應(yīng)可再生能源和不可再生能源,自然系統(tǒng),人口自然增長率,可持

11、續(xù)利用環(huán)境品質(zhì)環(huán)境友好行為、原材料使用和處置人口分布、廢物處理,環(huán)境影響,當(dāng)?shù)貧夂蛏锒鄻有?生態(tài)可持續(xù)性,污染、生產(chǎn)和水土流失的控制危害緩解自然和人類活動導(dǎo)致的,住房相關(guān)的決策快速變化(地震、極端天氣),緩慢而漸進(jìn)變化(沿海侵蝕,沉降)、風(fēng)險評估氣候變化、現(xiàn)代戰(zhàn)爭的影響科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)前沿對自然現(xiàn)象的科學(xué)解釋、科學(xué)愛好、體育和休閑,音樂和個人技術(shù)的興趣新材料、設(shè)備和過程,遺傳修飾,認(rèn)識武器技術(shù)、運(yùn)輸滅絕的物種,太空探索、宇宙的起源和結(jié)構(gòu)圖1.stem的教育環(huán)境注：改編自:科學(xué)、閱讀和數(shù)學(xué)素養(yǎng)的評估:2006年pisa框架(oecd, 2006）識別stem問題l 識別可以從stem的角

12、度來描述的問題l 定義關(guān)鍵詞來搜索stem信息l 識別stem學(xué)科的關(guān)鍵概念從stem的角度解釋問題l 在特定情況下應(yīng)用stem知識l 以stem的視角描述或解釋現(xiàn)象并預(yù)測變化l 識別合適的描述、解釋、解決方案和預(yù)測利用stem信息l 解釋stem信息、得出和交流結(jié)論l 識別假設(shè)、證據(jù)和推理過程l 反思stem發(fā)展的社會影響圖2.stem能力注：改編自:科學(xué)、閱讀和數(shù)學(xué)素養(yǎng)的評估:2006年pisa框架(oecd, 2006）這個討論暗示的創(chuàng)新的變化應(yīng)該與課程補(bǔ)充一起啟動， 說明在許多幼兒園-12年級項(xiàng)目重點(diǎn)的變化。這方法是適當(dāng)可實(shí)現(xiàn)的,因?yàn)檫@些變化抓住存在于當(dāng)前學(xué)校項(xiàng)目中的機(jī)遇。推進(jìn)stem

13、教育:行動的課程理論行動典型以如圖1所示的基于當(dāng)代問題的典型指導(dǎo)單位為中心。這些教學(xué)單元分為小學(xué),中學(xué)和高中學(xué)校不同水平，分別持續(xù)2、4、6周。所以,我并不是在說一個stem教育體系的徹底改革。盡管這些單位將表現(xiàn)一種stem相關(guān)問題集成方法,但是在引入學(xué)校計劃時單位仍是以“筒倉”的方式。使用典型指導(dǎo)單元作為介紹stem教育的一種整合的方法是一個挑戰(zhàn),但事實(shí)上,這些單位是簡短的,可以納入當(dāng)前計劃的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。這種方法是對課堂教師教學(xué)材料要求的一個積極和建設(shè)性的回應(yīng),體現(xiàn)創(chuàng)新并且容易實(shí)現(xiàn)。此外,他們提供了專業(yè)發(fā)展的機(jī)會。圖3大致描述了提出的教學(xué)單位設(shè)計說明書。l 以nrc的幾個報告中描述的學(xué)習(xí)研究為

14、基礎(chǔ);例如，人們?nèi)绾螌W(xué)習(xí)(nrc,2000)，講科學(xué)帶入學(xué)校(nrc,2007)。l 描繪一個整合教學(xué)序列，就像在美國的實(shí)驗(yàn)室報告(nrc,2006)中描述的那樣;也就是說,一種教學(xué)模式。l 成熟的使用反向設(shè)計(see wiggins and mctighe, 2005)。l 強(qiáng)調(diào)能力l 提供發(fā)展21世紀(jì)的勞動力技能的機(jī)會(如,2010年nrc)l 提供持續(xù)的單元: 小學(xué) (幼兒園-5年級) 2周 初中 (6 - 8年級) 4周 高中 (9-i2年級) 6周l 基于反饋和有效性的證據(jù)的實(shí)戰(zhàn)試驗(yàn)和修正。l 與stem相關(guān)的環(huán)境問題是主題單位的中心(見圖1)圖3.典型stem單元的設(shè)計說明書。這種

15、教學(xué)方法或始于一個吸引學(xué)生的挑戰(zhàn)或問題。這個挑戰(zhàn)是與他們的年齡、年級和發(fā)展階段相適應(yīng)的。當(dāng)他們探索和理解這個問題時,他們必須“伸出”各自stem學(xué)科的知識和技能應(yīng)用到這個問題上來。學(xué)生在典型單元發(fā)展和解決方案設(shè)計中運(yùn)用的知識和技能將從如共同核心州立標(biāo)準(zhǔn)和naep技術(shù)和工程素養(yǎng)框架等各種文檔中獲得。圖4提出了一個描述重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)語境問題和連接各stem學(xué)科的框架。內(nèi)容涉及到stem生活和工作情況(如：環(huán)境、資源、健康、危害、尖端科學(xué))工程l itea標(biāo)準(zhǔn)l naep 2012年科技素養(yǎng)框架 l 共同核心科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)學(xué)l 共同核心科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)l nae報告科學(xué)技術(shù)國家標(biāo)準(zhǔn)naep 2009框架共同核心科學(xué)標(biāo)

16、準(zhǔn)共同核心州立標(biāo)準(zhǔn)nctm標(biāo)準(zhǔn) 圖4.stem典型單元的框架推進(jìn)stem:行動十年本節(jié)更詳細(xì)的描述了我們應(yīng)該如何啟動和帶來最后一章所描述的變化，來測量美國教育系統(tǒng)中的問題。實(shí)現(xiàn)更高水平的stem素養(yǎng)不能在短時間內(nèi)完成,它至少需要十年時間。圖5描述了在美國進(jìn)行推進(jìn)stem教育的十年教育改革的階段和目標(biāo)的規(guī)范。階段時間目標(biāo)啟動stem教育改革兩年設(shè)計、開發(fā)和實(shí)現(xiàn)典型教學(xué)單位衡量stem改革六年在地方、州和國家層面改變政策、程序和做法維持stem教育改革兩年在地方層面，培養(yǎng)學(xué)?？萍柬?xiàng)目持續(xù)改進(jìn)的能力評估stem教育改革在10年內(nèi)進(jìn)行連續(xù)的專業(yè)評估提供改革前和改革后的形成性和終結(jié)性評價數(shù)據(jù)圖5.十年行

17、動的階段和目標(biāo)改革初始階段的主要工作出現(xiàn)在在改革的頭兩年。這一階段將是“引入小的改進(jìn)帶來大的影響 ”。這一階段的中心任務(wù)是籌備資金和開發(fā)stem典型單元。這些典型的stem單元使用主要環(huán)境作為“話題”(如：能源效率、風(fēng)險緩解和健康)并且強(qiáng)調(diào)能力是學(xué)習(xí)的結(jié)果。這一階段包括實(shí)地試驗(yàn)、最終的單位產(chǎn)品和補(bǔ)充評估。參與地區(qū)選擇學(xué)校,是與專業(yè)發(fā)展一起實(shí)現(xiàn)的。在小學(xué),初中,和高中提供stem典型單元、專業(yè)發(fā)展以及模范評估會對系統(tǒng)產(chǎn)生影響,增進(jìn)學(xué)校人員對stem的了解和接受程度,增加政策制定者和管理員的支持以及促進(jìn)公眾對stem的理解。這些單元將為回答公眾關(guān)于將發(fā)生什么變化以及為什么這是重要的（特別是對學(xué)生是

18、重要的）等問題提供基礎(chǔ)。 第二個階段是“系統(tǒng)性變化”階段,形成改革規(guī)模需要6年時間。在最初的階段,努力讓改革的規(guī)模顯著擴(kuò)大。對教師反應(yīng)和學(xué)生成績、能力和特征的評價將得到回顧和分析。這些數(shù)據(jù)為教學(xué)單元原始模型的回顧、新教學(xué)單元的開發(fā)和引人注目的持續(xù)擴(kuò)張的案例說明提供了基礎(chǔ)。這一階段主要包括努力審查和修改國家政策和標(biāo)準(zhǔn)，并為當(dāng)?shù)睾蛧也捎玫慕虒W(xué)材料創(chuàng)造新的標(biāo)準(zhǔn)。出版商將開始開發(fā)核心的新版本和補(bǔ)充計劃。通過這整個時期,stem教師專業(yè)發(fā)展仍在繼續(xù)。地區(qū)開始選擇和實(shí)施逐漸出現(xiàn)的強(qiáng)調(diào)stem素養(yǎng)的課程。與新項(xiàng)目保持一致的職業(yè)發(fā)展正在進(jìn)行。這一階段的中心目標(biāo)修改地方、州和國家政策，開發(fā)新學(xué)校項(xiàng)目，并使教學(xué)實(shí)踐與stem素養(yǎng)目標(biāo)相一致。這一階段結(jié)束時,國家新的標(biāo)準(zhǔn)和評估方法、新的教師認(rèn)證制度、新的核心的教學(xué)材料，補(bǔ)充項(xiàng)目將是可用的,教師專業(yè)發(fā)展與新的優(yōu)先順序也將是一致的。這個階段可能會出現(xiàn)非常大的困難，因?yàn)闆Q策者和教育工作者將直接面對在政策、計劃和實(shí)踐方面面臨改革和提出新舉措將面臨的困難。維持“國家目標(biāo)的當(dāng)?shù)啬芰ㄔO(shè)”工作集中在這十年中的最后兩年。工作側(cè)重于建設(shè)地區(qū)水平的，stem教育提高的當(dāng)?shù)啬芰Α＿@些努力逐步淘汰使用外部基金改革的做法，引入學(xué)校所在地區(qū)資