STEM教育的理论基础3900字

1.STEM教育的内涵STEM是科学Science、技术Technology、工程Engineering和数学Mathmatics英语首字母的缩写,它是1990年由美国国家科学基金会首次提出对于STEM教育的定义，美国瓦利市州立大学Valley citystate university在其官网上对“什么是STEM教育”做了解释，他们认为STEM教育不是简单的将四门学科融合在一起，而是以项目学习为基础的跨学科学习，它关注的是学生解决复杂问题的能力以及对知识综合运用的能力每门学科都有其自身的特点，我们无法将四门学科或者是其中的几门学科强行组合，STEM其实强调的是让学在真实的问题情境中，不受传统的孤立的学科的束缚，能运用综合性知识来处理复杂的问题学生在自主探究的过程中获得新的概念，发展新的理解STEM不但重视学生对知识的理解，它也更为关注学生的能力发展，即知识、技能、态度与价值观三个方面的能力

（二）的能力结构STEM

1.STEM知识STEM知识可分为:认识性知识、程序性知识和技术性知识在小学数学中，认识性知识是指学生对数学概念、原理以及公式的认识，比如知道“平均分”的概念程序性知识程序知识，也叫过程知识，是问题求解过程中的一系列操作，如测量数据，选择数据、显示数据等学生通过课内和课外的实践活动掌握程序性知识而技术性知识则是综合运用所学知识的能力，这与以后的职业息息相关

2.STEM技能的掌握基本技能的学习也是STEM教育的核心STEM技能主要包括认知技能、信息处理、解决问题与工程思维、设计思维与创新能力、动手操作技能、沟通协作技能等技能认知技能是指学生在已有经验的基础上对新知识形成自己的见解所以教师在教学的过程中，对于一些概念性的知识、公式不应该直接告诉学生，而应让学生自己去概括、归纳信息处理技能是指收集、整理、分析、展示、应用数据的能力这是一个信息爆炸的时代，对信息处理能力的要求越来越高教师在教学过程中应当注意培养学生的信息处理能力,教师也可以根据教学内容引进Excel、数据库等较实用的信息处理软件解决问题的能力是学生将所学知识运用到实际生活中去，去解决生活中的问题STEM教育的基于项目式学习，就是营造一个真实的问题情境，以此激发的求知欲，同时增强学生的解决问题能力而工程思维是问题解决的工具，工程思维包括三个方面第一，能看懂图，也能用图来表达自己的想法第二，能制作或利用一些小工具来帮助自己解决问题第三,能遵循工程设计一般的流程,包括明确任务一一设计方案一一细化方案一一动手实践一一测试评价等环节这是一个创新的时代，STEM也格外关注学生的设计思维和创新能力设计思维一方面需要学生遵循有序的步骤，另一方面又需要学生灵活的、富有创意的想法教师可以通过头脑风暴等方式去激发学生的思考动手操作技能是STEM的典型技能，主要是指对各种仪器的操作，而在数学课堂中，主要表现在让学生“动”起来，比如在学习立方体时让学制作相应的立体图形，在一些较大数字计算时，可以引入计算器的使用教学人与人之间的交流与合作是十分重要的在STEM学习中，基本上都是以团队合作的形式进行学习的融入STEM理念的小学数学课堂也应该提倡学生的合作学习，教师应该合理组建小组，做到“组内异质，组间同质”在进行活动时，应合理安排任务，小组成员应共同承担，要求既能完成自己的小任务，又能用简洁、清晰的语言向团队成员传达信息

3.STEM态度和价值观STEM提倡的态度与价值观主要包括好奇心、诚实、严谨、合作、责任心、思想开放、道德等在一个错综复杂的情况下，“态度”往往是成功与失败的关键在不同的环境下，学生要学会如何应对不同的挑战，正确的态度有利于问题的解决，而负面的情绪可能会导致任务的失败所以STEM也强调要培养学生正确的价值观和处理问题的方法

（三）教育的理论基础STEM

1.杜威的教育思想STEM教学注重将各种学科结合起来，以现实的学习情境来解决现实问题而杜威在批判传统学校教育的基础上，提出了“从做中学”这个基本原则，“做中学”将学校里的知识与现实的生活联系在一起了他认为教学过程就是学生“做”的过程，教师应当为学生创设一个良好的环境，这个环境能让学生按照自己的方式自由的去做，同时杜威认为“做中学”要遵循科学的方法，杜威将这个做的过程分为5个阶段创设问题情境一一发现问题一一提出假设一一选择假设一一验证假设STEM的学习重点在于学生动手、动脑、积极的学习，STEM的学习是以项目为基础，以问题为主体的学习（学习），以协作和练习的形式指导学生完成课题，并在日常的学习中解决问题STEM为同学们带来了亲身实践的经验，让他们运用他们所掌握的各种知识和方法去解决真实的问题STEM教育为如何做指明了方向，做的过程要符合科学的原则，以实证为基础，通过对假设进行验证，发现并得出解决问题的方法，并在一定程度上遵守科学、数学的严格法则，而不是空洞的思维和想象力此外，杜威在《学校与社会》一书中提到了学校即社会的观点，认为学校的教育要基于学生已有的生活经验，课堂的教学不能完全脱离社会，要把学校创设成一个小型的社会，挑选社会中的精华、纯净的东西供孩子学习这种教育思想也反应在STEM教育之中，STEM教育理念认为要把抽象的知识和现实生活联系在一起，并创设生活中的有趣的、具有挑战的情境，让学生在问题解决的过程中学习知识，即STEM教育强调，学习者通过与学习的情境进行交互和自主的构建从而获得知识，而不是外在的灌输综上所述，今天的STEM教学与杜威提出的“未来的教学理念”是相吻合STEM是对杜威教育思想的一种继承和发展

2.建构主义学习理论建构主义的观点是，知识是一种相对的、动态的，教育不能将知识当作一种事先确定的事物来教授，而学生接受的知识，则是建立在自己已有的经验基础上学生学习并不是单纯的将书本上的知识死记硬背，而是在自己已有经验的基础上，主动环境产生互动，通过同化与顺应，不断让自己的认知达到与环境的平衡，即学生自己主动构建知识所以建构主义强调情境性教学与整体性的构架，他们认为情境对学生的学习尤为重要，要营造与实际情况相似的教育情景，以解决实际问题为目的，以生活性、科学性为原则，通过实际问题的求解来获取知识而在STEM教学中，学生获得知识、认识客观世界，是在协作解决实际问题中实现的，他们在解决问题中进行了学习，同时又）捋学习到了知识应用于实践中，学习是他们知识获取和形成价值观的中介建构主义的学习理论为融入STEM教育理念的小学数学教学设计奠定了坚实的理论依据，强调学生的主体地位，在具体的情境及合作探究中，给学生一个开放的环境，让其进行主动探究，通过讨论、交流相互，补充修改中，尝试发现问题、分析问题并解决问题

3.缄默知识观在《人的研究》中迈克尔-波兰尼首次提到“缄默知识”，与文字、公式、图形相比，它是一种只能通过理解而无法表达的知识这种认识是无法用言语系统去传播的，它是存在于个体思维中，嵌入到实际生活中去的，在小学数学教学中也存在着大量的隐形知识，当在教学实践中过分关注显性知识，只关注教学知识的学习这会扼杀学生的创造性，所以教师应当转变自己的思想，树立缄默知识观，不能只看到学生成绩的好差，还要关注学生的隐形获得，即学生不同能力的发展STEM教育模式不但关注学生的知识获得，还强调学生知识、技能、态度和价值观等能力的发展由此可知，STEM教育理念要求教师从多个方面去看待学生，关注学生综合能力的发展

（四）教育的特征STEM由于STEM教育是以真实的任务为载体，通过学生的探究性学习，让学生参与活动的全程，来获得知识和培养多方面能力的，所以STEM教育具有以下的核心特征:融合性、趣味性、实践性、情境性、合作性、技术增强性等L融合性融合性有两个方面的含义，一是指STEM它超越学科的界线，从多学科的角度发出，全面运用多学科的知识来解决发展的实际问题；二是指STEM教育重视新旧知识之间的融公□o

2.趣味性STEM教育认为要将教学过程与学生生活中的有趣、有挑战的实际生活问题结合起来问题和活动要想激发学习者的内在学习动机，就必须趣味性正如心理学认为兴趣是最好的老师STEM教育注重分享，注重创造，让学生在分享中体验，在创造中获得快乐，在创造中获得成就感

3.实践性STEM教育不但重视学生对理论知识的掌握，同时也更为强调学生的动手、动脑和参与的过程学生要在实践中掌握知识、提高各方面能力，同时又能将所学到的知识应用于生活实践当中去

4.情境性STEM教育认为教学应当重在分享，重在创造，重在快乐，不是将抽象的知识硬塞给学生，让学生去死记硬背，而是把知识放置在具体的、生动的情境中，让学生在解决生活问题的过程中不知不觉就熟练地掌握了知识和发展了能力

5.合作性STEM教育强调学生间的合作，小组合作共同解决一个现实问题，小组内成员分工明确,各司其职，所有组员都要参与到活动中在分组时，强调组间同质，即每一个小组的平均水平应该相当；组内异质，即由具有不同水平、不同特长的人组成一个小组

6.技术性STEM教育主张利用科技工具促进学生的创造性思维，并透过科技的形式展示多元的成果，使创造性思维能够被共享与传递，从而激励学生创造的积极性当今社会，随着信息化技术的迅速发展，基于电脑技术的现代化教育技术已经渗透到人们的日常生活中，给传统的教育方式造成了很大的影响STEM教育倡导把科技视为一种有效的认识手段，使其与教学中的每一个环节紧密结合，使其能够应用于各种复杂信息的处理、建模与计算，并能够为深度学习提供有力的支撑。