STEM创新项目解决方案课堂PPT

2016.01Image by Ruben AlvaradoSTEM创新项目创新项目解决方案解决方案1.背景与问题背景与问题2.什么是什么是STEM3.培生培生STEM解决方案解决方案4.实施建议及效果实施建议及效果5.案例分享案例分享Image by Photographers Name(Credit in black type)or Image by Photographers Name(Credit in white type)1.背景与问题背景与问题大背景大背景 在国家实力国家实力的比较中，获得STEM学位的人数学位的人数成为一个重要的指标，各国不断加大科学、技术、工程和数学教育的投入，培养学生的综合素养。为应对世界科技革命和知识经济的挑战，世界各国都在加紧布局科技创新战略。我国在十十八八大报告大报告中明确提出走中国特色自自主创新道路主创新道路，并将此上升到国家基本战略地位。培养学生的创创新精神和能力新精神和能力已成为国际社会的共识，创新型人才的培养创新型人才的培养要靠创新型教育创新型教育。传统单学科学习方式存在的问题对创新能力培养传统单学科学习方式存在的问题对创新能力培养传统讲授式的教学方式占课堂教学相当比例，学生自主、合作、探究的学习需要进一步加强；各学科知识割裂、各学科之间不能建立有效的联系和联接；学生自主学习的深度与广度不够，很难实现探究式、体验式学习方式，所学的学科知识及技能不能与生活建立起联系，不能学以致用，学生学的是知识和技能，而非如何综合应用所学的知识和技能解决实际问题学生学习的知识和技能和将来的学习及就业要求的技能没有联系评价滞后，方式单一，缺乏一整套完整、科学的评价体系，很难对过程性的学习结果进行跟踪及评估缺乏创新型人才培养的课程体系和具体实施模式不利不利于于创创新能新能力培力培养养STEM教育教育是培养创新能力的重要方式与抓手2.什么是什么是STEM是是STEMl STEM项目是整合科学、技术、工程学、数学科学、技术、工程学、数学学科教育的统称，重点是培养学生的科学素养科学素养和科学技能及创新思维和创新能力和科学技能及创新思维和创新能力。l STEM基于科学、技术、工程与数学之间的关系综合了各学科的特点各学科的特点，将知识的获取、方法与工具的利用以及创新生产的过程进行了有机的统一。综合了四门学科的知识，更加融合了不同学科所经历的不同实践活动、体现的不同精神和内涵，是一种多元学科文化的融合是一种多元学科文化的融合创新创新。技术技术技术在我们的生活中无处不在。它不仅仅是电脑和电视机，我们使用的笔、纸盒，甚至我们所穿的鞋子，都是技术的产物。技术就是人们为了满足自己的需求而改变世界的方法。Technology 技术技术工程工程学利用科学来解决实际的问题。工程师探寻各种方法来满足我们的需求，用科学知识发明并改进技术。我们也可以用工程学来解决问题。Engineering 工程工程技术技术在我们的生活中无处不在。它不仅仅是电脑和电视机，我们使用的笔、纸盒，甚至我们所穿的鞋子，都是技术的产物。技术就是人们为了满足自己的需求而改变世界的方法。Mathematics 数学数学 科学科学帮助我们了解世界。科学家观察自然现象，提出问题，并通过实验来发现大自然的奥秘。他们将自己的研究结果公诸于世，让我们了解自己身处的世界。Science 科学科学p 2006年年：美国总统布什总统布什在其国情咨文中公布一项重要计划美国竞争力计划美国竞争力计划，提出知识经济时代教育目标之一是培养具有STEM素养的人才，并称其为全球竞争力的关键。由此，美国在STEM教育方面不断加大投入，鼓励学生主修科学、技术、工程和数学，培养其科技理工素养。p 2007年年：美国国家科学委员会发表国家行动计划：应对美国科学、技术、工程和数学教育系统的紧国家行动计划：应对美国科学、技术、工程和数学教育系统的紧急需要急需要报告，提出的行动计划主要包括两个方面的措施：一是要求增强国家层面对K-12阶段和本科阶段的STEM教育的主导作用，在横向和纵向上进行协调；二是要提高教师的水平和增加相应的研究投入。这一报告进一步显示了STEM教育从本科阶段延伸到中小学教育阶段，希望从中小学就开始实施STEM教育。p 2011年年：美国国家科学院研究委员会发布了成功的成功的K-12阶段阶段STEM教育：确认科学、技术、工程和教育：确认科学、技术、工程和数学的有效途径数学的有效途径的报告，提出了扩大STEM参与度，增强所有学生的STEM素养的教育目标;美国州美国州长协会长协会针对STEM教育行动发布了制定科学、技术、工程和数学教育议程：州级行动之更新制定科学、技术、工程和数学教育议程：州级行动之更新报告，分析了该协会2007年提出的行动议程中的弱势之处，重新提出“实施州级实施州级STEM议程议程”的各项具体措施;发布总统预算要求和中小学教育改革蓝图法案总统预算要求和中小学教育改革蓝图法案，决定斥资2亿亿600万万来推进STEM有效教学，计划在未来10年年中培养10万名万名STEM教师教师。STEM起源起源STEM教育在美国得以极大关注主要源于对其国际竞争力下降的反思、对美国学生在国际数学、科学中表现欠佳的审视。美国STEM教育是一项由政府、国会、社会团体、公众共同参与和努力的系统工程。在美国的影响下，世界各国逐渐开始关注并加强各国的STEM教育。美国大力发展美国大力发展STEM 教育带来效果教育带来效果来自2010 年中国社会科学院城市与竞争力研究中心发布的国家竞争力蓝皮书美国大力发展美国大力发展STEM 教育带来效果教育带来效果来自2010 年中国社会科学院城市与竞争力研究中心发布的国家竞争力蓝皮书3.培生培生STEM解决方案解决方案 服务终身学习，助人终身进步 培生培生全球最大教育机构全球最大教育机构,营业额及服务范围均冠絶全球营业额及服务范围均冠絶全球,拥有超过拥有超过150150年年的丰富的丰富经验经验,服务覆盖越服务覆盖越7070个国家个国家,为数以亿计、为数以亿计、不同年龄的学习人士及教学人员不同年龄的学习人士及教学人员提供各种教育服务提供各种教育服务培生国际旗下有培生国际旗下有,包括朗文包括朗文(Longman)(Longman)、Prentice Prentice HallHall、Addison-WesleyAddison-Wesley、Cisco PressCisco Press、Adobe PressAdobe Press、IBM PressIBM Press、Wharton Wharton Business School PressBusiness School Press等著名出版品牌等著名出版品牌.培生在培生在内均处于内均处于地位如地位如:计算机、工程、电子技术等，同时也有丰富的多媒体教学资计算机、工程、电子技术等，同时也有丰富的多媒体教学资源源.在在和和方面，培生也同样处于全球领先地位，如：方面，培生也同样处于全球领先地位，如：朗文辞典朗文辞典、新概念英语新概念英语等等培生向教育系统的管理者、教师以及学生提供了一系列的培生向教育系统的管理者、教师以及学生提供了一系列的，培，培生教育不只出版承载内容的书本而且还提供书本之外的生教育不只出版承载内容的书本而且还提供书本之外的数字化教学资源传统印刷版教材定制出版教学辅助教师职业发展英语教师培训虚拟学习环境/教学平台数字化学习资源管理学生管理系统数据互通 测试设计、评判和实施 教学测评语言能力测试心理测评服务国家考试服务教学科技产品教学科技产品与服务与服务专业测试专业测试与评估与评估 资质认证资质认证和课程和课程教学与学习教学与学习资源资源 GCSE,GCE,iGCSE BTECs 等不同等级的学位认证服务英语语言教学英语语言教学英语学校入学能力考试培生教育集团正在做什么？培生教育集团正在做什么？培生培生STEM项目简介项目简介STEM项目是培生集团向学生提供的一套先进而严格的课程一套先进而严格的课程，旨在培养学生的创新精神和实践能力创新精神和实践能力。STEM课程包含18个个主题，内容涉及科学，技术，工程和数学领域。STEM项目每个主题活动包含教材课本教材课本，实验工具箱实验工具箱和在在线资源线资源三个部分，教师可轻松地将STEM课程融合融合到他们已有的科学和数学课程，或作为单独综合实践活动课单独综合实践活动课开展项目。STEM项目同时包含高品质的，以产品为中心的教师培训计划教师培训计划，以满足教师的培训和职业发展需求。STEM项目也适用于课外课程，学校俱乐部和暑期课程。课外课程，学校俱乐部和暑期课程。让学生在动手实践中应用STEM的知识和技能，为学生的实践应用知识的能力和创新能力打下坚实的基础。培生培生STEM 项目特点项目特点方案整体性：方案整体性：提供整体的解决方案，提供教材、教师专业化成包、工具、在线平台资源的立体学习实践环境；课程标准化：课程标准化：体现了美国科学教育标准框架框架和我国基础教育的综合实践活动要求；课程体系性：课程体系性：共18个主题，满足中小学应用的课程体系，保证小学段与中学段STEM课程的连续性；易于操作性：易于操作性：提供可操作的项目活动设计，教师专业化发展，方法的指导和基于项目的学习的支持；评价完整性：评价完整性：基于过程和结果的教学评估，多样化的评估便于教师评价与学生自主评价学习效果；培养能力突出性：培养能力突出性：帮助学生学科知识和生活联系，形成大学科的概念和技能点，培养学生的问题解决与创新能力。培生培生STEM设设计理念计理念创造力自我管理创造力沟通协作能力问题解决能力自我发展系统思考自主探究信息整合 创新创新 思维思维情境学习理论支架式学习理论建构主义学习理论认知学徒制理论18培生培生STEM学习过程学习过程我们如何帮助学生使用和理解这些过程？我们如何帮助学生使用和理解这些过程？观观 察察模型制作模型制作测试和精修测试和精修实实 验验发明发明/创造创造新知识，产品和过程新知识，产品和过程19采用项目制方式学习方式，学生实际操作设计出产品，在探究、合作、实际操作中培养学生的批判性思维能力、创新能力、合作能力、沟通能力，以及问题解决的能力。通过培训、备课、听课、评课等手段，提升教师的创新教学、评价能力与素养，探索培养创新人才的新路，掌握培养学生21世纪能力的方法和策略，提升教师专业化水平。丰富学校课程内容，帮助学校开展校本课程建设，搭建STEM课程体系。本项目整合科学、技术、工程和数学（STEM）四个学科知识和方法，可与学校相关课程无缝整合，通过STEM项目可以让学校现有课程内容更丰富，教学形式更多样。探索、总结多样化的评价方式，提炼实施21世纪能力培养的有效办法和管理经验。STEM项目实施目标项目实施目标培生培生STEM国外应用情况国外应用情况培生培生STEM有效实现创新教育服务内容有效实现创新教育服务内容创新实验室；高素质的教师；高质量课程、工具及资源支持；明确评估机制；延伸作用：实施STEM课程外，还可以是机器人制作等其它课程实施场地所在创新实验室主要包括教学与探究区、操作区、展示区、小型阅览区、加工区、储物区等不同区域，配置一定硬件以及与主题相关的制作工具包多媒体投影仪、3D打印机、3D扫描仪、电子白板、展示台、桌椅、电脑、工具箱等手段：手段：培训与听评课活动培训与听评课活动对象：对象：管理者与教师管理者与教师方式：方式：线上与线下方式、国外专家与国内专家相结合线上与线下方式、国外专家与国内专家相结合内容：内容：创新教学的理念、教学策略及教学方法，创新教学的理念、教学策略及教学方法，21世纪能力的概世纪能力的概念、内涵、培养方法、评价工具念、内涵、培养方法、评价工具等方面等方面落实：落实：示范课、听课、评课等活动示范课、听课、评课等活动DEMO：应用知识及实践应用知识及实践环环 节节时时 间间日程安排日程安排什么是STEM90分钟介绍STEM是如何整合科学、技术、工程和数学的完成“Flight of Marshmallow”的任务概览工程学概念和设计90分钟在课堂教学中整合工程学的概念及设计过程完成“Packaging the Chew”的任务反思STEM 课堂环境的创设90分钟设计STEM教室的布置场景，这会帮助搭建一个促进STEM成功的基于问题的学习课堂学习环境课堂常规（仪式和流程）90分钟设计激发学生像工程师一样思考的STEM课堂的课堂常规（仪式和流程）环环 节节时时 间间日程内容日程内容工程学、数学和科学的关系90分钟检查工程师在他们的工作中使用科学和数学的方式深入理解工程设计是如何和7E一致的比较和对比工程设计过程和科学方法的不同。STEM 实践：共同核心的联系80 分钟建立演示数理熟练程度和工程学概念及设计之间的联系完成STEM任务分析及反思STEM实践：与下一代科学标准的联系90 分钟讨论科学和工程实践并展示科学理念，工程理念和设计及真实世界的高度应用之间的联系参与一项整合科学和工程实践、数学实践的任务完成STEM任务分析及反思示范课90 分钟参与一节示范课，并建立理论和工程过程设计的联系。下一步10 分钟讨论下一步进行实验室研究的环节12小学小学设计小径和道路制作量雨量器设计再生纸制作小船建造温室制作饲虫盒设计喂鸟器制作肺活量计设计环保清洁剂控制土壤侵蚀制作超级跑鞋设计桥梁初中初中建造抗震设施设计航天器设计假体设计环保水坝设计云霄飞车设计净水系统高质量课程高质量课程拓展延伸拓展延伸：在此基础上，学校可以拓展开发与某个主题相关的其它课程，进一步丰富课程体系1-3年级4-6年级包含18个主题，每个主题遵循同样的教学结构：主题介绍、教学以及评估。这些主题覆盖生命、地球和物理科学等，阐述STEM的四个领域是如何通过知识学习和实践检验等学习探索活动融合在一起的。包括教师用书与学生用书培生STEM Project将跨学科知识无缝衔接，按照项目驱动方式组织研究和实践活动任务，充分实现了学科整合。培生STEM Project以具有学校或社会生活情景的主题来组织内容，让学生在“做中学”，在探究学习中实践创新，启发学生思考各学科教育的社会应用价值。培生STEM Project 全面培养学生的综合科学素养，提升学生团队合作能力、批判思维能力、创新思维能力等21世纪技能。课程优势课程优势高质量课程高质量课程提供实现STEM创新教学模式的纸质的学生用书。学生用书通过工程学或者其他学科的设计过程引出解决问题的方案的过程，并针对相关主题引出需要学生探索和学习的内容，建立起所学知识和工程学、技术学、数学等其他学科之间的联系。同时设计了联系生活的专题实践活动，引导学生在完成专题任务的过程中探索科学的概念、生命、地球的概念，并设计相应的产品来应用科学、生物学、技术学、数学、工程学的知识及方法来解决问题。并提供评估和测验，跟踪学生的对相关主题的内容的掌握情况.学生用书学生用书高质量课程高质量课程DEMO:学生用书样章学生用书样章 Project STEM教师用书为教师提供了清晰的教学指导，帮助教师设计和组织教学活动。包括教学内容、教学目标、核心知识点、建议学时等内容，为教师教学提供课程实施建议。教师用书教师用书高质量课程高质量课程工具工具DEMO：设计肺活量测量计工具包：设计肺活量测量计工具包序号名称数量1塑料袋、Zip Lip,10 x62管道胶带、2 x 10 码33覆盖胶带 3/4 x 60 码34溴百里酚蓝钠盐15透明塑料杯 300 mL126塑料包装纸 12,100 卷17塑料匙18塑料吸管 包/50,19雕塑粘土.5 kg(1 磅)110塑料吸管,包/50,111一次性烧杯 250612铝箔锅,13 x 9613乙烯塑料管 5/16614聚丙烯测量杯115塑料滴管1 与18个主题相匹配的工具包，是方便学生实施设计方案，制作产品的必要材料。学生通过小组协作一起完成方案，做出作品。资源资源国内外创新课程专家国内外创新课程专家数字资源数字资源在线平台在线平台（目前开发中）培生提供专业在线学习支持服务，通过在线学习平台，广大师生可以了解创新学习世界最新动态，师生也可以通过在线学习平台下载创新学习需求的各种资源，以及进行互动学习。数字化资源数字化资源案例STEM课程学习评价包含学前测试，表现评估和结题测试三种评估方式。STEM课程多样化的评估方式涉及到每个主题的背景知识、科学探究、职业发展、工程设计等过程，可以用于监测学生的学习过程与学习结果，还可以用于评估学生在升学和求职准备上的水平，培养学生们的批判性思维能力解决问题能力，最终提升学习成绩和综合能力。多维度评估多维度评估：传统评估，表现评估和标准化的测试预备传统评估与表现评估：评价学生对STEM概念的理解测试预备：可以快速检验学生对概念和技能的理解 评价形式评价形式：三种评估方式包含概念图、多项选择、学生写作和KWL图表等多种形式。竞争分析竞争分析 对手对手 培训机构：基本以某个主题实施STEM教育达内教育：乐高机器人项目，编程和搭积木结合起来，设计幼儿到中学的科学课程。搭搭乐乐：创意教学实验包：注射器、弹射器、吸管火箭等多种看起来像玩具的教学器材，有配套的课程体系。（http:/ 培生STEM课程标准化、体系性、易于操作、评价完整，利于培养学生的能力，有一套资源提供、教师培训等完整的服务体系，为在项目实施提供了坚实的基础，比较适合于在体制内中小学内大面积推广应用。培生培生STEM项目技术控标点项目技术控标点主要需求关键衡量指标培生的满足情况及客户收益课程体系性满足中小学应用的完整课程体系小学：设计小径和道路、制作量雨计、设计再生纸、制作船只、建造温室、搭建昆虫屋、设计喂鸟器、制作肺活量计、设计绿色清洁剂、建造侵蚀防治结构、制作超级跑鞋、桥梁设计等12个主题课程；中学：搭建防震建筑、设计太空飞船、设计太空飞船、设计生态友好的大坝、设计过山车、设计净水系统等6个主题课程保持小学段与中学段STEM课程的连续性教师专业化发展STEM教师专业化发展发展需求的国外培训课程内容培训模块示例：培训模块示例：应用知识及实践培训模块：什么是STEM、工程学概念和设计、STEM 课堂环境的创设、课堂常规（仪式和流程）的设计、工程学，数学和科学的关系、STEM 实践：共同核心的联系、STEM实践：与下一代科学标准的联系、示范课等内容；强化和评估实践培训模块：培训21世纪技能、如何发起课堂讨论、实践应用：检查一个STEM任务、应用领域：工程，数学和科学、STEM 基于项目的学习环境等内容培养专业化的STEM教师评价完整性课程中包括完整的评价体系课程中包括传统评估、表现评估和标准化的测试预备三种评估方式便于教师评价与学生自主评价学习效果5.实施建议及效果实施建议及效果项目实施过程建议项目实施过程建议前期准备阶段前期准备阶段（项目实施前一个月）（项目实施前一个月）实验室建设教师培训：STEM产品培训、STEM创新教学模式培训等教学研讨教学材料准备：学生用书，教师用书和工具包建立学校STEM创新教学项目组中期实施阶段中期实施阶段（实施至少一学期或一学年）（实施至少一学期或一学年）组织参与项目的班级实施前测(可选)。定期项目会议：每月一次的项目组成员会议，沟通项目实施中的进展情况，进行听评课活动。中期培训：主题（可选），培训将根据项目的需求来提供培训，比如21世纪能力通识培训、STEM创新教育教学策略培训、STEM创新型教学活动设计培训、过程性评估和创新性评价培训进阶研究和评估实践培训等。后期总结阶段后期总结阶段（一学期或一学年的末尾月）（一学期或一学年的末尾月）项目实施后测及统计分析项目学习完成后，组织后测。获得数据并进行统计分析，比较参与项目班级与对比班级学生的创造力、问题解决、沟通与协作方面的能力的差异。总结报告会:组织项目组成员进行项目总结，分享STEM创新教学经验及案例项目实施效果项目实施效果 于教育政府部门于教育政府部门 深化创新教育改革和创新人才培养机制探索 通过项目提升本区的学生的综合实践能力及科技素养 深化基于学习成果的教学评估和教学改革 于学校于学校 通过STEM项目建立STEM校本课程和STEM项目实践教学教学体系 提高学校的素质教育水平，加强学校的STEM教师人才队伍建设 于教师于教师 提高老师整合学科教学的能力，通过整合学科的教学提升基于项目的综合活动实践教学能力 提升教师的创新教育和STEM教学能力 提升教师培养学生21世纪技能的能力 于学生于学生增强学习和探索的动机及兴趣提高批判思维和问题解决能力提高学生的设计和创新性思维的能力在团队协作中学会如何一起完成目标为学生将来的大学及职业发展作准备通过理论联系实践，学生能够知道数学、工程、科学中的概念和设计与日常生活的联系，如建筑、大桥、公园、大自然等，获得灵活运用知识和技能的能力，并进一步提高科学素养和创新性思维。项目实施效果项目实施效果5.案例分享案例分享案例分享案例分享效果分析效果分析