基于STEM课程的中学生工程思维测评研究

作     者：李敏健 

作者单位：华东师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：沈甸

授予年度：2022年

学科分类：0401[教育学-教育学] 04[教育学] 040102[教育学-课程与教学论] 

主      题：工程思维 创新能力 工程技术型STEM课程 课程评价 

摘      要：21世纪人才应当具备在复杂情境下解决跨领域问题的能力,为了应对这一要求,各国对基础教育阶段人才培养的目标也从知识本位转向了素养本位,而近年来STEM教育因其跨学科培养学生多方位素养的特点,在基础教育中得到了快速发展。工程技术是STEM教育课堂的主要活动形式之一,工程思维和创新能力则是学生在工程技术过程中需要发展的核心素养,但国内基础工程教育尚处于起步阶段,相关素养的测评工作仍需要更加深入的实践研究。本研究旨在通过构建融合创新能力的中学生工程思维测评框架,依托上海市工程技术型STEM课程资源,探索中学生在此类课程中的工程思维发展状况。研究内容主要分为以下两个部分:(1)融合了创新能力的中学生工程思维测评框架和测评工具的开发。首先基于文献以及理论梳理出工程思维的构件,结合笔者课堂观察,筛选出工程思维测评维度和指标,随后利用德尔菲法确定各项指标权重,构建出了以工程决策、工程设计、工程实施和工程评价为主要维度的中学生工程思维测评框架,其中创新能力借鉴了PISA2021创造性思维框架,并将其融入了工程设计维度的评价活动。基于该测评框架,本研究选取中学生所熟悉的自行车作为一体化试题情境载体,编制了测试题,在经过多次试测和修改后形成了工程思维量化评价方案。(2)中学生在工程技术型STEM课程中工程思维发展情况的研究。借助上海市基础教育中的工程技术型STEM课程资源,使用工程思维测评工具对不同组别的中学生进行测试,通过量化结合质性的分析方法发现:工程技术型STEM课程能够显著促进中学生工程思维发展,且课程内部不同类别学生的工程思维呈现出不同特征,而年级变量对于中学生工程思维的影响不大。最后基于教师访谈和课堂观察,本文梳理了工程思维取向下的STEM课程与课堂存在的潜在问题,并进行了针对性的中学生工程思维教与评对策探讨,为我国基础教育阶段利用工程技术型STEM课程发展中学生工程思维提供了范例研究。