STEM教育的发展、特点和科学教育的改革.ppt

STEM教育的发展 特点和科学教育改革 蔡铁权浙江师范大学课程与教学研究所 一 美国STEM教育的兴起与发展二 理解STEM教育三 STEM课程与中小学科学课程创新四 从STEM教育到STEAM教育五 中国STEM教育白皮书 2029创新行动计划 一 美国STEM教育的兴起与发展 美国实施STEM教育战略 其最为关键的原因是 经济全球化背景下美国竞争力的相对下降 自20世纪90年代起 许多发展中国家开始将科学和技术作为经济增长和发展的推动力 并且开始着手建设更多的知识密集型经济 在这种经济结构中 研发 商业开发和知识产品发挥更重要的作用 而科学 技术 工程 数学是知识密集型经济所需的基本技能 在广泛的科技活动方面 美国继续保持领导者的地位 但在一些具体的科技发展上 其地位正在慢慢下降 从研发对经济增长的贡献率来说 日本 韩国已经高于美国 中国虽然低于美国 但趋势是在不断增加 而在当前的美国高等教育院校 许多科学 技术 工程 数学领域的人才都是外国学生 有几项数据更是加剧了美国的担忧 一是美国教育进步评价测试最近一次的NAEP报告显示 大约40 的学生只达到了对数学部分掌握的程度 四年级和八年级学生在数学方面达到 熟练 的程度和比例分别只有36 和30 约20 的四年级学生和超过30 的八年级学生的成绩低于 基础 水平 在科学水平上 也只有低于1 3的四年级学生和八年级学生 以及低于1 5的十二年级学生 熟练或以上 二是在国际范围内 美国参加了国际数学和科学趋势研究 TIMSS 以及国际学生评估项目 PISA 在TIMSS中 美国学生的平均成绩位于所有参与国的中间位置 在PISA中 美国的成绩是较为落后的 目前来看 美国所制定的各项政策和措施都指向两个方面 一是要吸引更多的学生到TIMSS领域学习 二是要吸引更多学生从事STEM领域的职业 早在1986年 在美国国家科学委员会发表的 本科的科学 数学和工程教育 报告中就提出 科学 数学 工程和技术教育集成 的纲领性建议 被视作是提倡教育的开端 1996年 美国国家科学基金会对美国大学科学 数学 工程和技术教育的十年进展进行回顾和总结 并提出今后的 行动指南 发表了报告 塑造未来透视科学 数学 工程和技术的本科教育 2005年1月至2007年的1月 美国第109届国会通过的法案中 有3个法案与STEM教育相关 一是美国航空和航天局2005年的授权法案 二是国防部2006年的授权法案 三是2005年 赤字削减法案 2007年 美国上到国会 下到教师教育大学协会 纷纷提出了与STEM教育相关的法案 报告 行动纲领 将STEM教育提到了前所未有的重要高度 第一 美国国会一致通过了 国家竞争力法 该法案强调 创新需要雄厚的研发投入和对STEM教育计划的切实执行 第二 美国州长协会拟定了一项题为 创新美国制定一个科学 技术 工程和数学的议程 共同纲领 其中就当前美国实施STEM教育战略的背景 现状 问题和相应的策略进行了详细阐述 第三 美国国家科学委员会发布报告 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 第四 全美教师教育大学协会也提出了一份报告 准备STEM教师全球竞争力的关键 对全美范围内各所大学中有关STEM教师培养的课程计划作了全面的梳理 2009年1月20日 奥巴马入驻白宫 正式当选为美国总统 同年7月 美国教育部制定了 迈向巅峰计划 该计划推出项重点项目 其中之一是重视教育 并希望各州竞报这一联邦资助项目 2010年3月 美国教育部发表了 改革蓝图 初等和中等教育法再授权 将STEM教育作为 完整教育 的最为重要的组成部分 以较大篇幅讨论了STEM教育的重要意义及如何加强这一教育 2011年2月 奥巴马在其 总统2012预算要求和中小学教育改革蓝图法案 中进一步明确 将通过增加STEM教育的投入 加强美国在21世纪的领导力 总统2012预算对STEM的投入 主要分为两个方面 一方面是寻求更加有效的STEM教学模式 投入高达2亿600万美元 同时对目前已有的数学和科学合作项目在2011年的基础上增加了2600万美元拨款 另一方面是培养高质量的STEM教师 预算投入8千万美元用于培养STEM教师和提高现有STEM教师的水平 在美国 国家科学委员会国会 能源部 教育部国家科学基金会等各部门联手推动STEM教育 STEM教育己经并不仅仅是一个单纯的学科或课程层面的事情 它更多地代表了美国的一种教育发展战略 甚至可以说是一种国家战略 2013年 颁布了 联邦STEM教育8年战略规划 2013 将STEM置于政府教育工作的有限地位 颁布 下一代科学标准 2014年 K 12年级STEM整合教育 现状 前景和研究议程 2014 美国国家工程院和国家研究委员会联合成立STEM整合教育委员会 对K 12年级STEM整合教育产生积极成果的方法和情况开发研究议程 2014年 公布 用21世纪技能培养美国人 2015年STEM教育预算 2014 把3 2亿美元用于STEM教育的自发性创新 2015年 颁布 2015年STEM教育法 2015 这是一部界定STEM教育以将计算机科学包括在内并支持国家科学基金会现有各项STEM教育计划的法律 K 12科学教育框架 实践 跨领域概念和核心概念 重点讲述其中的科学和工程实践 二 理解STEM教育 STEM是科学 Science 技术 Technology 工程 Engineering 和数学 Mathmatics 英语首字母的缩写 STEM教育被称为是 后设学科 Matadiscipline STEM这门跨领域的学科将原本分散的四门学科集合成一个整体 这四门学科分别代表着四类素养 四个学科素养分别是 科学素养技术素养工程素养数学素养 科学素养 即运用科学知识如物理 化学 生物科学和地球空间科学理解自然界并参与影响自然界的有关决策的能力 主要包括三大领域生命与卫生科学 地球与环境科学 技术科学 技术素养 即使用 管理 理解与评价技术的能力 学生应当知道如何使用技术 了解技术的发展过程 具备分析新技术如何影响自己 国家乃至整个世界的能力 工程素养 即对技术的工程设计与开发过程的理解能力 工程课程往往基于一个个项目 整合了多门学科的知识 使得难以理解的概念与学生的生活密切相关 激发学生解决问题的兴趣 数学素养 即学生在发现 表达 解释和解决多种情境下的数学问题时 进行分析 推断和有效交流思想的能力 与四个素养所对应的学科是 科学技术工程数学 科学 是对自然界的研究 包括与物理 化学 生物有关的自然法则 以及与这些学科相关的事实 原则 概念或习俗的处理与利用 科学是伴随时间而积累起来的知识 以及通过科学探索过程而产生的新知识 科学知识可为工程设计过程提供信息 技术 从严格意义上来讲 并不是一门学科 它由创造和运行技术产品的人力 组织 知识 程序 设备等整个系统组成 包括技术产品本身 在历史上 人们创造技术以满足其欲望和需要 大多数现代技术是科学和工程的产物 技术工具在科学和工程这两个领域被应用 工程 既是大量关于设计和创造人工产品的知识 也是解决问题的程序 这个程序在约束条件下被设计 工程设计的制约条件之一是自然法则 或者科学 其他制约条件包括时间 财力 可用的材料 工效 环境法则 可制造性 可修复性等 工程学利用科学和数学概念以及技术工具 数学 研究量 数和空间的模式以及相互关系 它不像科学那样需要寻找实证性数据去证明或推翻论点 数学中的论点通过基于基本假设的逻辑论证予以证明 逻辑论证本身和论点是数学的一部分 与科学一样 数学中的知识也会增长 但不同于科学的是 数学中的知识不会被推翻 除非基本假设被改变 K 12年级数学的具体概念范畴包括算术 代数 函数 几何 统计和概率 数学被广泛运用于科学 工程 技术领域 融合的STEM教育具备新的核心特征 跨学科 趣味性 体验性 情境性 协作性 设计性 艺术性 实证性和技术增强性等 一 跨学科教育工作者在STEM教育中 不再将重点放在某个特定学科或者过于关注学科界限 而是将重心放在特定问题上 强调利用科学 技术 工程或数学等学科相互关联的知识解决问题 实现跨越学科界限 从多学科知识综合应用的角度提高学生解决实际问题的能力的教育目标 二 趣味性STEM教育在实施过程中要把多学科知识融于有趣 具有挑战性 与学生生活相关的问题中 问题和活动的设计要能激发学习者内在的学习动机 问题的解决要能让学生有成就感 因此需有趣味性 STEM教育强调分享 创造 强调让学生体验和获得分享中的快乐感与创造中的成就感 三 体验性STEM教育不仅主张通过自学或教师讲授习得抽象知识 更强调学生动手 动脑 参与学习过程 STEM提供了学生动手做的学习体验 学生应用所学的数学和科学知识应对现实世界问题 创造 设计 建构 发现 合作并解决问题 因此 STEM教育具有体验性特征 学生在参与 体验获得知识的过程中 不仅获得结果性知识 还习得蕴含在项目问题解决过程中的过程性知识 四 情境性STEM教育具有情境性特征 它不是教授学生孤立 抽象的学科知识 而强调把知识还原于丰富的生活 结合生活中有趣 挑战的问题 通过学生的问题解决完成教学 STEM教育强调让学生获得将知识进行情境化应用的能力 同时能够理解和辨识不同情境的知识表现 即能够根据知识所处背景信息联系上下文辨识问题本质并灵活解决问题 STEM教育强调知识是学习者通过学习环境互动建构的产物 而非来自于外部的灌输 五 协作性STEM教育具有协作性 强调在群体协同中相互帮助 相互启发 进行群体性知识建构 STEM教育中的问题往往是真实的 真实任务的解决离不开其他同学 教师或专家的合作 在完成任务的过程中 学生需要与他人交流和讨论 六 设计性STEM教育要求学习产出环节包含设计作品 通过设计促进知识的融合与迁移运用 通过作品外化学习的结果 外显习得的知识和能力 设计出创意作品是获得成就感的重要方式 也是维持和激发学习动机 保持学习好奇心的重要途径 因此 设计是STEM教育取得成功的关键因素 七 艺术性STEM教育的艺术性强调在自然科学教学中增加学习者对人文科学和社会科学的关注与重视 例如在教学中增加科学 技术或工程等相关发展历史 从而激发学生兴趣 增加学习者对STEM与生活联系的理解以及提高学生对STEM相关决策的判断力 再如 在对学生设计作品的评价中 加入审美维度的评价 提高学生作品的艺术性和美感 STEM教育的艺术性是以数学元素为基础 从工程和艺术角度解释科学和技术 八 实证性实证性作为科学的本质 NatureofScience 的基本内涵之一 是科学区别于其他学科的重要特征 也是科学教育中学习者需要理解 掌握的重要方面 STEM教育要促进学生按照科学的原则设计作品 基于证据验证假设 发现并得出解决问题的方案 要促进学生在设计作品时 遵循科学和数学的严谨规律 而非思辨或想象 让严谨的工程设计实践帮助他们认识和理解客观的科学规律 九 技术增强性STEM教育强调学生要具备一定技术素养 强调学生要了解技术应用 技术发展过程 具备分析新技术如何影响自己乃至周边环境的能力 在教学中 它要求利用技术手段激发和简化学生的创新过程 并通过技术表现多样化成果 让创意得到分享和传播 从而激发学生的创新动力 STEM教育主张技术作为认知工具 无缝地融入到教学各个环节 培养学生善于运用技术解决问题的能力 增强个人驾驭复杂信息 进行复杂建模与计算的能力 从而支持深度学习的发生 三 STEM课程与中小学科学课程创新 STEM课程的跨学科整合模式 STEM教育的课程设计应该使用 整合的 integrated 课程设计模式 即将科学 技术 工程和数学等整合在一起 强调对知识的应用和对学科之间关系的关注 一 跨学科整合的模式针对STEM教育整合的课程设计 美国马里兰大学赫希巴奇 Herschbach 2011 提出两种最基本的课程模式 相关课程 thecorrelatedcurriculum 模式和广域课程 thebroadfieldsurriculum 模式 相关课程模式将各科目仍保留为独立学科 但各科目教学内容的安排注重彼此间的联系 广域课程模式则取消了学科间的界限 将所有学科内容整合到新的学习领域 STEM教育的广域课程模式不再强调物理 化学甚至科学作为独立的学科存在 而是将科学 技术 工程和数学等内容整合起来 形成结构化的课程结构 赫希巴奇指出 最常用的整合方式是通过活动 activities 形成连贯 有组织的课程结构 见图1 二 跨学科整合的基本取向如何将四门独立学科知识紧密关联实现整合 有三种取向 1 学科知识整合取向分析各学科最基本的学科知识结构 找到不同学科知识点之间的连接点与整合点 将分散的课程知识按跨学科的问题逻辑结构化 将各学科内容改造成以问题为核心的课程组织 通过序列化的问题有机串接起各学科知识 使课程要素形成有机联系和有机结构 知识整合取向模式一般采用基于问题的学习模式 2 生活经验整合取向注重知识的社会功能 也就是基于学习者的需求 以第三次工业革命为代表的知识经济社会所必须的知识与技能为核心整合多学科知识 然后以项目设计与实施为载体 将学术性的学科知识转化为可解决实际问题的生活性知识 生活经验与社会取向课程整合模式一般采用基于项目的学习模式 project basedlearning 3 学习者中心整合取向这种模式不强调由教师预设问题或项目 而由学习者个体或小组调查 发现问题 它不仅强调解决问题能力的培养 还强调发现问题的创新能力 是一种依据学习者需求 以学习者生活经验为基础寻找各学科整合点的模式 学习者中心取向整合模式采用学生主导项目的方式 学生以个人或小组为单位提出任务 任务内容需要学习并运用跨学科知识 STEM项目设计模式 见图2 1 教学分析1 教学目标 2 学习者特征 3 跨学科知识地图 学习内容 STEM教育强调学习要完成真实情境中的任务 而要确保任务中包含教学目标 就需要对学习内容进行深入分析 明确所需学习的知识内容 知识内容间的结构关系和知识内容的类型 这可以通过绘制学习内容的知识地图 展示跨学科知识之间的关联 为整个课程知识均衡覆盖提供基础 2 学习任务设计学习任务是整个STEM教学设计模式的核心和立足点 STEM教学是基于现实情境的 需要学习者置身于真实 非良构的学习任务 学习任务可以是问题或项目 它们均代表连续性的复杂问题 并要求学习者采取主动 建构 真实情境下的学习方式 STEM教学要基于前面的教学分析结果 对学习情境进行设计 使得学习问题能够与真实学习情境相融合 不处于分离或勉强合成的状态 3 工具与资源设计设计适宜的学习环境和丰富的学习资源与工具是STEM教学设计必不可少的环节 学习环境设计主要包括教学中需要用到的设备 器材和各种信息化工具 学习资源方面教师需要设计 1 了解有关学习问题的详细信息和必要的预备知识 2 学生在解决学习问题过程中可能需要查阅的信息 3 强化练习材料 4 学习支架设计STEM教师既需要保持对各个教学环节的控制 管理 帮助和指导 又需要从课堂主角变为幕后导演 成为学生意义建构的帮助者 促进者 针对学生问题解决过程中可能遇到的困难 教师提供起支撑 承载 联结等作用的支架 是确保学生在最临近发展区内进行学习并解决问题的关键 典型的支架包括 情境型支架 设置情境帮助进入学习 问题型支架 创设问题情境 引发思维 实验型支架 演示实验 学生实验 家庭实验等 信息型支架 包括教师已有知识 网络知识 材料等 知识型支架 主要是提供评价和产生新的经验和信息的框架 程序型支架 是指做事的顺序 策略型支架 指在不同教学条件下 为达到不同教学效果所采用的手段和谋略 范例型支架指典型事例和范例 训练性支架指通过指导和练习强化学生认知理解 提升学生学习能力 5 学习活动设计学生是在完成STEM教育项目过程中获取知识 认识客观世界的 认知与学习发生在完成任务和解决问题的过程中 是通过学习活动这一中介体完成的 STEM学习活动设计 就是教师根据教学目标 教学内容 教学情境灵活选择和设计学习活动 让学生通过参与活动进行学习 6 学习评价设计教学评价包括形成性评价和总结性评价 形成性评价偏向于使用量表 行为观察和知识测验等形式了解阶段性的教学成果和存在问题 及时对教学实施方案进行修改 完善 总结性评价一般安排在教学活动告一段落后 为检验学习效果是否达到预期的教学目标而进行的评价 7 总结与强化练习项目结束后需要适时进行教学总结 促进学习者将零散的知识系统化 教学总结可以由教师独立进行 也可以采取教师指导下学生小组合作汇报等形式进行 完成教学总结后 教师应根据小组评价和自我评价结果 为学生设计一套可供选择并有针对性的补充学习材料和强化练习 8 项目方案试用与改进项目实施过程中 一方面要严格按照设计的方案进行实施 确保教学方案的执行 另一方面 要根据现实教学条件和形成性评价的结果不断修订设计方案 保证灵活性 四 从STEM教育到STEAM教育 STEAM教育用跨学科的方法教授科学 技术 工程 艺术和数学方面的知识 引导学生适应不断更新的专业知识和快速变化的社会生活 STEAM教育的理念可以概括为 以数学为基础 通过工程和艺术解读科学和技术 STEAM教育支持学生以学科整合的方式认识世界 以综合创新的形式改造世界 培养他们解决问题的创新能力 STEAM教育主要以基于项目的学习 问题的学习为主要教学 学习 整合的方式认识世界 以综合创新的形式改造世界 培养他们解决问题的创新能力 STEAM教育主要以基于项目的学习 问题的学习为主要教学 学习 方式 引导学生通过合作与实践 完成主题项目和解决生活中遇到的难题 作为一种超越传统的教育模式 STEAM教育可以缩小学生现有知识技能与职业所需知识技能间的差距 提升学生的就业竟争力 STEAM教育在原有STEM教育基础上加入了艺术 有助于学生从更多视角认识不同学科间的联系 提高自身综合运用知识解决现实问题的能力 艺术 A 包含较少 一泛的人文艺术科目 涵盖社会研究 socialstudies 语言 language 形体 physical 音乐 musical 美学 fine 和表演 performing 等 从STEM教育到STEAM教育再到STREAM教育 添加了读 写能力 Reading Writing STEAM教育的内涵不断丰富 成为教育界的热点 在STEM和STEAM教育的热潮下 STREAM 科学 技术 读 写 工程 艺术和数学 教育应运而生 事实上 强调读写能力是科学 工程和技术教育的重要组成部分 目的是使高素质令业人士能够胜任撰写报告 实验材料以及与人交流的需要 STEAM教育已得到公众的认可 逐步成为更加完善的人力资源教育模式 我们可以把基于现实需要 具有终身学习效能的STEAM教育称为 全民有效性学习 随着国际上不断将STEAM教育运用于实践教学 STEAM教育理念也被引入中国 STEAM教育认为科学 技术 工程 数学 艺术之间存在结构上的顺序关系 在人们分析和改造世界中发挥着各自作用 在STEAM教育中 科学支持人们认识世界的规律 工程与技术支持人们根据社会需求改造世界 艺术帮助人们以美好的形式丰富世界 数学则为人们发展与应用科学 工程 艺术和技术提供思维方法和分析工具 人们只有在拥有了技术的前提下才可以理解科学 只有理解了艺术和数学后才能从事工程的研究与开发 我们聚焦在如何分析不同学科间知识的联系 探讨它们在现实世界中的应用 而不是关注某些知识是否属于哪个研究领域 STEAM教育不是将重点放在某个学科上 而是放在引导学生采用学科融合的学习方式 运用跨学科思维解决现实问题 艺术加入科学 技术 工程 数学教育中 是对这四类课程的良好补充 能帮助学生优化不同学科知识的理解与应用 例如 声音 具有影响和传授知识的效能 学生运用沟通和语言的艺术能更好地实现知识共享 通过美术 学生能更好地了解过去和现在的文化和美学 学生了解人性 道德 自由和艺术等知识 有助于理解社会发展 STEAM教育将人文艺术中的 谁来做 和 为什么这样做 WhoandWhy 加入到STEM教育领域的 做什么 和 怎么做 WhatandHow 中 让人和伦理道德在创新过程中扮演重要的角色 因此 STEAM教育不仅可以提升学生的演绎与归纳等逻辑思维能力 还能培养学生养成解决现实问题所需的灵活性和适应性 使他们具备跨文化交流能力 STEAM教育让学生远离碎片化的知识和死记硬背的过程 引导学生联系不同学科之间的知识 不断提升学生的逻辑思维能力 问题解决的创新能力 同伴之间的合作能力 以及自我实现的激励能力 因此 STEAM教育有利于培养具有创造和革新精神的全面发展的人 支持他们成为未来发明家和创造者 STEAM教育框架 见图1 中 最顶层的是最终目标 LifelongHolistic 表明STEAM教育的终身性 整体性 第二层是STEAM 可以作为综合层级 MultidisciplinaryLevel 强调STEAM教育支持学生以跨学科的方式发现和解决问题 第三层是STEM加艺术 STEM A 强调艺术对各个学科的渗透 第四层是学科层 主要探讨科学 技术 工程 艺术和数学等学科间的联系 最底层是具体内容层 ContentSpecificLevel 主要是科学 技术 工程 艺术和数学等学科的相关课程 例如 科学学科包括物理 生物 化学 空间和地理科学等 STEAM教育针对学生目前的学习需要和未来的工作需要 通过问题导向的项目实践 实现多个学科之间的整合 为学生提供体验创新 独立思考和团队协作的机会 尽管STEAM教育提供多种方式支持学习 但学生仍需要对个人学习负责 需要不断发挥自身的能动性和创造性 STEAM教育的教学不以传授知识为主要任务 而以培养学生的问题解决能力和创新能力为目标 相对于传统的教学活动设计 STEAM教学坚持以学生为中心 教师不仅告诉学生怎么做 而且引导学生体验解决实际问题的过程 在探索中开启学生的创造力 为了培养创新型人才 教师应该鼓励学生去质疑和反思 而不是依赖死记硬背 引导学生面向问题去创新 而不是强调简单应用 为此 STEAM教育的教师需要科学安排教学过程 即要做什么 活动的目的 用什么做 设备 要素和材料等 以及达到什么效果 学生发现了什么 收获了什么 等 为了提高STEAM教学的有效性 我们根据STEAM教学流程 设计了STEAM教育教学过程卡 STEAM教育的教师应根据学生特征 开展不同学科 不同课程之间的融合 并注重通过项目活动带动课程的整合 培养学生的STEAM素养 科学 技术 工程 艺术 数学等素养 和解决问题的创新能力 STEAM教育要获得成功 离不开多部门的合作 也需要学校与学校间的协同交流 不同的STEAM教育学校之间应加强合作交流 共享教学资源 教育模式和方法等 STEAM教育中 教育工作者需要学习新的知识 获得所需的教学经验 不断提高教学设计能力 教育工作者应该在引导学生 了解自己 和 如何进行团队协作 等基础上 帮助学生掌握如何进行互动 成为小组成员 如何开展团队合作等知识 这些活动涉及基本的写作 科学运用词汇和行为调查等 需要教育工作者有效地组织与实施 作为教育工作者的核心人员 教师应根据学生兴趣和不同学科知识的特点 面向现实问题设计跨学科项目活动 采用不同的教学方式和个别化教学 并不断增强现实问题 课程内容 活动设计 能力培养以及未来工作之间的联系 引导学生在问题解决过程中提高创新能力 STEAM教育立足于实际问题 鼓励学生通过协作和实践完成项目 解决问题 有助于培养学生的综合素养和问题解决能力 形成具有创新能力的优秀人力资源 而人力资源的培养为科学伎术水平的提升起到了推动作用 因此STEAM教育正在成为技术创新的重要驱动力 尽管不是所有学生都能进入STEAM行业 但其他行业正变得越来越依赖STEAM技能 几乎所有职业要求学生精履STEAM教育所培养的能力 中国要开展STEAM教育 建议在教授课程时应将STEAM看作是提升创造力的方法 例如 对于其中的艺术教育而言 STEAM教育的目的不是教艺术 而是让学生懂得如何在现实生活中运用艺术 不断完善目前的生活方式和所在的现实世界 应当将教育辅助人员融入STEAM团队 包括 1 指导人员 他们要帮助学生了解自己的兴趣和爱好 指导他们选择符合职业目标的课程 引导他们实现自身技能和兴趣与未来职业的匹配 2 图书馆管理员 媒体专家 他们要帮助学生寻找信息 查询教育专家 以及为学生STEAM教育项目的作品展示提供空间 让学生看到大家在做什么 怎么做的 以及引导学生如何借鉴他人成果改善自己的产品或者方案 3 信息 教育技术人员 他们要改善STEAM教育中技术应用的过程和方法 优化师生教学 并对如何购买与使用新兴教育技术提出建议 为促使STEAM教育取得更好的效果 建议 1 每个学校应配备一名STEAM认证协调员 作为课程专家 申请撰写人和社区联络员 这些协调员应精通职业规划 基于问题的学习 课程整合等相关知识 熟悉教育 科学 技术 工程 艺术 数学等学科间的联系 2 学校应当根据技术教育的相关国家标准设计STEAM教育主题 3 采购设备与设计课程应具有可持续发展的视野 既要基于STEAM教育的现实状况 又能满足STEAM教育的未来需要 4 实现信息技术与STEAM教育的深度融合 采用翻转课堂等方式开展教学活动 五 中国STEM教育白皮书 2029创新行动计划 第一 促进STEM教育政策顶层设计 STEM教育是培养创新人才的一个重要途径 对国家未来发展具有不可忽视的重要作用 因此在国家层面进行相应的顶层设计甚为关键 以美国为例 近三十年来 美国政府连续发布多项关于发展STEM教育的指导性文件 并在资金保障 社会参与 项目设计等方面给予大力支持 培养了大批STEM教育方面的人才 为美国经济发展做出了重要贡献 目前创新驱动已经成为我国的一个重大战略 我们行动组 愿与社会各界一道 推动STEM教育政策的顶层设计 助力这一战略的全面实施 第二 实施STEM人才培养畅通计划 构建起良好的STEM人才培养体系 才能真正实现国家人才建设的可持续发展 对于中小学生 要注重培养学习STEM的兴趣 奠定必要的基础 对于职业学校学生 要引导树立工匠精神 强化STEM技能技术训练 对于大学生 要鼓励积极投身STEM领域 提高科技创新能力和就业创业能力 总之 要完善STEM教育课程教学体系 促进各学段STEM教育的有效衔接 进一步优化STEM教育活动 提高相关活动的吸引力 科学性和教育质量 为每一位学生参与STEM活动提供保障 第三 建设资源整合和师资培养平台 我们将组建学校发展共同体 推选优秀学校担任牵头学校 定期组织开展研讨活动 加强校际之间的沟通与交流 促进资源共建共享 加强具有跨学科背景的师资力量的培养 尤其是针对STEM教育相对落后地区和群体的师资培训 帮助他们获得多学科STEM学习经验 提高关于科学 数学和技术的本质认识和科学素养 并提倡教师们将STEM教育融入课堂教学中 成立专业师训平台 吸引全国高校及地区教师培训机构加入共同打造STEM师资培训高地 第四 建设STEM课程标准与评价体系 STEM教育的课程设计强调对知识的应用和对学科之间关系的关注 学生需要不断地评估自身的兴趣点 经验和才能 通过基于现实的项目 在深度和广度上应用跨学科的知识和技能 评价过程要改变以往单一的方式 强调多元评价主体 形成性评价 面向学习过程的评价 由学生本人 同伴 教师对学生学习过程的态度 兴趣 参与程度 任务完成情况以及学习过程中形成的作品等进行评估 第五 努力打造一体化STEM创新生态系统 我们将联合政府 学校 高新企业 社会组织等各方力量 建立健全长效合作机制 动员全社会资源在共识基础上积极参与 交流协作和多元投入 共同搭建STEM教育的支持体系 建立基于地区特色的STEM实践社区 鼓励博物馆 青少年宫 科技馆 数学媒介等社会机构积极开放空间 为学习者提供更加广阔的学习平台 第六 打造服务经济的教育与人才战略高地 充分调动全社会的积极参与 放宽门槛 鼓励制造型企业 社会团体等多元主体都能够以产学研 战略联盟 联合基地等模式参与到STEM教育中来 探索一套 政府主导 企业运营 院校实施 的STEM教育模式 进一步将创新人才培养和工程技术教育 创新创业教育纳入国家科技管理平台的工作框架内 统筹人才 科技和教育等方面工作 组织开展面向未来的STEM教育发展规划和路线图设计 第七 推广STEM教育成功模式 STEM教育大致分成验证型 探索型 制造型和创造型 学校在实践时可以进行灵活选择和综合应用 因地制宜探索STEM教育的最佳实践模式 我们将持续关注各地区STEM教育实践的开展 分享优秀实践案例 提供STEM教育的相关资源 支持更多群体参与到STEM教育中 我们将成立STEM教育专家委员会 引入一流的专家指导力量 定期或不定期组织专题培训 项目研讨 实地指导等活动 保证实践探索的良性持续发展 进一步扩大STEM教育的试点范围 增加社会参与路径 加强宣传力度和资金投入 将STEM教育和学校改革 创客教育实践社区等结合起来 促进STEM教育在更大范围内获得成功