【I-STEM教育理念的定義綜述2700字】

I-STEM教育理念的定義綜述科學(xué)(Science)、技術(shù)(Technology)、工程(Engineering)、數(shù)學(xué)(Mathematics)，簡稱STEM教育，始于20世紀(jì)80年代，至今已在美國中小學(xué)得到了一定范圍的實(shí)施。根據(jù)布賴納等人的調(diào)查，國家科技基金會、大學(xué)研究團(tuán)體、大多數(shù)小學(xué)教育機(jī)構(gòu)和學(xué)校都認(rèn)同STEM教育最重要的理念是整合（Integration）BREINERJM,HARKNESSSS,JOHNSONCC,etal.WhatisSTEM?AdiscussionaboutconceptionsofSTEMineducationandpartnerships.SchoolScienceandMathematics,2012,112(1):3-11.BREINERJM,HARKNESSSS,JOHNSONCC,etal.WhatisSTEM?AdiscussionaboutconceptionsofSTEMineducationandpartnerships.SchoolScienceandMathematics,2012,112(1):3-11.整合性STEM教育，在英文表達(dá)中主要有IntegrativeSTEMEducation、IntegratedSTEMEducation、STEMIntegration。本文中統(tǒng)一采用I-STEM教育這一縮寫表達(dá)式。關(guān)于“整合性STEM教育”的定義目前還沒有達(dá)成普遍共識，主要是由于關(guān)注STEM的整合側(cè)重點(diǎn)不同。美國國際技術(shù)與工程教育者協(xié)會（ITEEA）將其定義為：“基于技術(shù)與工程設(shè)計(jì)的教學(xué)方法，有目的地進(jìn)行技術(shù)或工程內(nèi)容和實(shí)踐的教學(xué)，同時(shí)也兼顧到科學(xué)和數(shù)學(xué)教育的內(nèi)容和實(shí)踐INTERNATIONALTECHNOLOGYANDENGINEERINGEDUCATORSASSOCIATION.ITEEAHomepage.(2021-04-20)[2021-04-20]./.?！彼斃?TamaraJ.Moore)等認(rèn)為:“整合性STEM教育意味著教師通過與技術(shù)相關(guān)的工程設(shè)計(jì)或工程實(shí)踐來整合STEM學(xué)科，從而促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)其相關(guān)課程內(nèi)容和實(shí)踐?！盝OHNSONC,MOORET,PETER-BBURTONE.STEMRoadMap:AFrameworkforIntegratedSTEMEducation.NewYork:Routledge,2015.馬克桑德斯（MarkSanders）認(rèn)為，“整合性STEM教育是有意識地將科學(xué)或數(shù)學(xué)的內(nèi)容和過程與技術(shù)或工程的內(nèi)容和過程相結(jié)合SANDERSME.Stem,stemeducation,stemmania.TechnologyTeacher,2008,68(4):20-26.?！痹凇独斫庹闲許TEM教育——國家研究報(bào)告》中，對五百多篇文獻(xiàn)進(jìn)行了挑選與分析，該文件認(rèn)為整合性STEM教育的本質(zhì)是將科學(xué)和數(shù)學(xué)的知識內(nèi)容進(jìn)行整合，這一過程是通過技術(shù)和工程的設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)的HEILDR,PEARSONG,BURGERSE.UnderstandingIntegratedSTEMEducation:ReportonaNationalStudy.120thAmericanSocietyforEngineeringEducationConference&Exposition.Atlanta,Georgia,2013:7.。INTERNATIONALTECHNOLOGYANDENGINEERINGEDUCATORSASSOCIATION.ITEEAHomepage.(2021-04-20)[2021-04-20]./.JOHNSONC,MOORET,PETER-BBURTONE.STEMRoadMap:AFrameworkforIntegratedSTEMEducation.NewYork:Routledge,2015.SANDERSME.Stem,stemeducation,stemmania.TechnologyTeacher,2008,68(4):20-26.HEILDR,PEARSONG,BURGERSE.UnderstandingIntegratedSTEMEducation:ReportonaNationalStudy.120thAmericanSocietyforEngineeringEducationConference&Exposition.Atlanta,Georgia,2013:7.I-STEM這一名詞在原有STEM教育的基礎(chǔ)上增加了“整合”一詞，意在強(qiáng)調(diào)現(xiàn)有課程，發(fā)現(xiàn)學(xué)科之間的協(xié)同作用，以便學(xué)生能夠理解科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)之間的相互依存關(guān)系，學(xué)生的學(xué)習(xí)將更加情境化、真實(shí)化和有意義。將STEM教學(xué)置于更具吸引力的問題情境中，以情境式、問題式、項(xiàng)目式教學(xué)，開展更有意義、更全面深入的跨學(xué)科整合。美國STEM教育委員會在2013年的報(bào)告中強(qiáng)調(diào)，“未來的工作是STEM工作”，STEM能力不僅在特定的STEM職業(yè)內(nèi)而且在特定的STEM職業(yè)外都越來越需要NationalScienceandTechnologyCouncil.(2013).AreportfromthecommitteeonSTEMeducation.Washington,D.C:NationalScienceandTechnologyCouncil.。在美國的快速傳播被桑德斯稱為“STEM狂熱癥（STEMmania）SANDERSME.Stem,stemeducation,stemmania.TechnologyTeacher,2008,68(4):20-26.”，桑德斯鼓勵該領(lǐng)域放棄“STEM教育”這一稱謂而改為“整合性STEM教育”。原因在于STEM在教育實(shí)踐中存在很多問題，例如科學(xué)和數(shù)學(xué)仍是理科課程的重點(diǎn)，STEM中的“E”（工程學(xué)）很難出現(xiàn)在中小學(xué)生的課堂當(dāng)中，“T”（技術(shù)）也往往被理解為單一的信息技術(shù)，STEM教育的實(shí)踐似乎NationalScienceandTechnologyCouncil.(2013).AreportfromthecommitteeonSTEMeducation.Washington,D.C:NationalScienceandTechnologyCouncil.SANDERSME.Stem,stemeducation,stemmania.TechnologyTeacher,2008,68(4):20-26.“I-STEM教育”強(qiáng)調(diào)STEM學(xué)科之間的內(nèi)在聯(lián)系，突出了STEM學(xué)科的整合，針對STEM的跨學(xué)科性質(zhì)重視起來，強(qiáng)調(diào)課程整合。分科課程歷史悠久，無不影響著課程開發(fā)與教師教育，I-STEM教育的提出對中小學(xué)階段課程教學(xué)與教師教育都發(fā)起了挑戰(zhàn)。關(guān)于I-STEM教育的理論研究。在理論研究方面，國際學(xué)者關(guān)注的一個(gè)重要方面是建立I-STEM教育模型。2014年美國Honey等四位學(xué)者發(fā)表的研究報(bào)告《K-12教育中的STEM整合：現(xiàn)狀、前景和研究議程》，首次提出了構(gòu)建整合性STEM教育的框架，包含四個(gè)方面：（1）整合性STEM教育的目標(biāo)，（2）整合性STEM教育的結(jié)果，（3）整合性STEM教育的性質(zhì)和范圍，以及（4）整合性STEM教育的實(shí)施。報(bào)告指出整合性STEM教育鼓勵學(xué)習(xí)者在STEM學(xué)科之間建立新的有用的聯(lián)系，這些聯(lián)系可以表現(xiàn)為學(xué)生學(xué)業(yè)水平、學(xué)習(xí)和遷移、興趣和動機(jī)的提高HONEYM,PEARSONG,SCHWEINGRUBERA.STEMintegrationinK-12education:status,prospects,andanagendaforresearch.Washington:NationalAcademiesPress,2014.。如圖2.1.1。HONEYM,PEARSONG,SCHWEINGRUBERA.STEMintegrationinK-12education:status,prospects,andanagendaforresearch.Washington:NationalAcademiesPress,2014.圖2.1.1《K-12教育中的整合性STEM：現(xiàn)狀、前景和研究議程》泰德凱利（ToddR.Kelley）等人在嘗試對整合性STEM教育定義的基礎(chǔ)上，以情境認(rèn)知理論為依據(jù)，提出了整合性STEM教育的概念框架KELLEYTR,KNOWLESJG.AconceptualframeworkforintegratedSTEMeducation.InternationalJournalofSTEMeducation,2016,3(1):1-11.，如圖2.1.2。KELLEYTR,KNOWLESJG.AconceptualframeworkforintegratedSTEMeducation.InternationalJournalofSTEMeducation,2016,3(1):1-11.圖2.1.2.STEM學(xué)習(xí)的概念框架利微蒂鮑特（LieveThibaut）等人以社會建構(gòu)主義學(xué)習(xí)觀為理論基礎(chǔ)，為整合性STEM教育實(shí)踐建構(gòu)了理論框架，包括五項(xiàng)關(guān)鍵原則：STEM內(nèi)容的整合、以問題為中心的學(xué)習(xí)、基于探究的學(xué)習(xí)、基于設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)THIBAUTL,CEUPPENSS,DELOOFH??,etal.IntegratedSTEMeducation:Asystematicreviewofinstructionalpracticesinsecondaryeducation.EuropeanJournalofSTEMEducation,2018,3(1):2.，如圖2.1.3。THIBAUTL,CEUPPENSS,DELOOFH??,etal.IntegratedSTEMeducation:Asystematicreviewofinstructionalpracticesinsecondaryeducation.EuropeanJournalofSTEMEducation,2018,3(1):2.圖2.1.3整合性STEM教育實(shí)踐理論框架摩爾等人在《STEM路線圖》一書中指出整合性STEM教育為學(xué)生提供了在跨越學(xué)科界限的情境中學(xué)習(xí)的機(jī)會。并開發(fā)了一個(gè)STEM課程整合框架，包括六個(gè)基本要素，如表1所示。表1STEM課程整合框架六要素第二，關(guān)于整合性STEM教育的目標(biāo)。2011年，美國國家研究理事會（NationalResearchCouncil,簡稱NRC）提出了Ｋ-12STEM教育的3個(gè)目標(biāo)，它們是（1）增加在STEM領(lǐng)域攻讀高級學(xué)位或致力于STEM相關(guān)專業(yè)的學(xué)生的數(shù)量，尤其是在STEM領(lǐng)域的女性和少數(shù)族學(xué)生的數(shù)量；（2）增加STEM相關(guān)勞動能力，擴(kuò)大以女性和少數(shù)族為代表弱勢群體的比例；（3）面向全體青少年提升STEM素養(yǎng)NATIONALRESEARCHCOUNCIL.successfulK-12TEMEducation:IdentifyingEffectiveApproachesinScience,Technology,Engineering,andMathematics.Washington:NationalAcademiesPress,2011,4-6.。NATIONALRESEARCHCOUNCIL.successfulK-12TEMEducation:IdentifyingEffectiveApproachesinScience,Technology,Engineering,andMathematics.Washington:NationalAcademiesPress,2011,4-6.微觀層面，根據(jù)《理解整合性STEM教育國家研究報(bào)告》的統(tǒng)計(jì)，截止2013年美國中小學(xué)整合性STEM教育的主要目標(biāo)是提高學(xué)生獲得以下多項(xiàng)的能力：（1）培養(yǎng)21世紀(jì)新技能（82%）；（2）提高學(xué)生對STEM相關(guān)學(xué)科的態(tài)度與興趣（68%）；（3）提高學(xué)生STEM課程的成績、知識與理解（64%）；（4）增強(qiáng)學(xué)生對技術(shù)、工程和科學(xué)過程的理解（61%）HEILDR,PEARSONG,BURGERSE.UnderstandingIntegratedSTEMEducation:ReportonaNationalStudy.120thAmericanSocietyforEngineeringEducationConference&Exposition.Atlanta,Georgia,2013:7.。這也指導(dǎo)并影響著技術(shù)與工程課程目標(biāo)的設(shè)計(jì)與選擇。HEILDR,PEARSONG,BURGERSE.UnderstandingIntegratedSTEMEducation:ReportonaNationalStudy.120thAmericanSocietyforEngineeringEducationConference&Exposition.Atlanta,Georgia,2013:7.第三，關(guān)于I-STEM教育的教學(xué)方法研究。目前最普遍的兩種教學(xué)方法是問題式學(xué)習(xí)（Problem-basedlearning）與項(xiàng)目式學(xué)習(xí)(Project-basedlearning)。二者的教學(xué)都是源自于一些開放包容式的現(xiàn)實(shí)問題或困境，根據(jù)I-STEM教育理念教師有目的的來設(shè)計(jì)課堂教學(xué)，在這個(gè)過程中培養(yǎng)學(xué)生合作與交流的能力。與項(xiàng)目式學(xué)習(xí)相比，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)往往不需要具體的情境，可以是由教師虛構(gòu)出來的現(xiàn)實(shí)問題，并且基于問題的學(xué)習(xí)成果也主要是一個(gè)方案或一種觀點(diǎn)，而項(xiàng)目式學(xué)習(xí)成果更多的是一種實(shí)際產(chǎn)品。其實(shí)I-STEM教育理念并不完全是全新的，20多年前美國學(xué)界就認(rèn)識到學(xué)科整合的價(jià)值不僅僅是數(shù)學(xué)和科學(xué)，《科學(xué)素養(yǎng)基準(zhǔn)》將科學(xué)定義為“基礎(chǔ)和應(yīng)用自然科學(xué)與社會科學(xué)、基礎(chǔ)和應(yīng)用的數(shù)學(xué)、工程和技術(shù)及其相互關(guān)系”AMERICANASSOCIATIONFORTHEADVANCEMENTOFSCIENCE.BenchmarksforScienceLiteracy.NewYork:OxfordUniversityPress,1993.；1996年《國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》中就曾要求學(xué)生在科學(xué)課上學(xué)習(xí)“技術(shù)與社會”、“技術(shù)設(shè)計(jì)”NATIONALRESEARCHCOUNCIL.NationalScienceEducationStandards.WashingtonDC:NationalAcademyPress,1996.；2000年《技術(shù)素養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)》頒布，該標(biāo)準(zhǔn)將學(xué)習(xí)目標(biāo)中融入了工程設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)學(xué)生需要理解技術(shù)與科學(xué)、數(shù)學(xué)以及工程之間的關(guān)系INTERNATIONALTECHNOLOGYEDUCATIONASSOCIATION.StandardsforTechnologicalLiteracy:ContentfortheStudyofTechnology.Virginia:ITEEA.2000:1-248.。AMERICANASSOCIATIONFORTHEADVANCEMENTOFSCIENCE.BenchmarksforScienceLiteracy.NewYork:OxfordUniversityPress,1993.NATIONALRESEARCHCOUNCIL.NationalScienceEducationStandards.WashingtonDC:NationalAcademyPress,1996.INTERNATIONALTECHNOLOGYEDUCATIONASSOCIATION.StandardsforTechnologicalLiteracy:ContentfortheStudyofTechnology.Virginia:ITEEA.2000:1-248.隨著《K-12教育中的整合性STEM：現(xiàn)狀、前景和研究議程》HONEYM,P