面向工程思维培养的STEM行动学习模式研究

作     者：伊欣 

作者单位：南昌大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨彦军;王琨

授予年度：2022年

学科分类：04[教育学] 

主      题：工程思维 行动学习模式 STEM教学模式 

摘      要：随着世界各国的人才培养策略的改变及我国“双减政策的落实,我国的教育模式由“知识教育转为“素质教育。在教育部颁布的《义务教育小学科学课程标准(2017)》中首次涉及工程教育方面的相关要求,让学生体验工程设计带来的乐趣,并在此过程中得到素养提升。由此可见,用工程思维的方式解决复杂问题已成为有效培养创新型人才的途径之一。本研究以STEM教育理念为导向,以基础教育阶段六年级学生为研究对象,采用基于设计的研究方法,借鉴设计型学习(DBL)、工程设计的理论模型,对教学模型进行初步构建,在该教学模型的指导下设计系统性课程,并以此展开教学实践。通过受众反馈和课堂观察,反复修改、迭代优化教学模型,构建一种能够指导教师实践的、较为稳定的教学模式,旨在为基础教育中的STEM课程设计提供一定的理论依据,为现阶段我国工程思维培养的途径提供一些参考。本研究主要谈论的是“在教学中如何做的问题,围绕“如何将知识学习和动手操作有机结合开展STEM教育以培养学生的工程思维?这一主要问题,笔者提出了三个子问题:第一,基于行动学习理论的STEM教学如何实施?第二,STEM行动学习模式对于工程思维培养的成效如何?第三,根据活动实施后的数据收集和分析结果,如何对教学活动模型进行优化和改进?具体来说,本研究主要从三个方面进行:第一,基于STEM教育,结合工程思维培养现状及行动学习理论提出STEM行动学习模型。本研究通过文献分析法,界定工程思维及行动学习的构成要素,参考工程设计的一般流程,结合基础教育阶段工程思维培养的现状,提出教学模式原型。第二,在教学实施中反思、调整、改进教学模型,得到有效且可靠的教学模型。笔者进入泉州市某小学,在相关学科的工作人员和老师协助下,利用教学模型设计并实施三轮教学,并结合受众反馈和课堂观察,反复修改、迭代优化教学模型。第三,评估教学模式的实施效果。本研究从教学设计、学生工程思维发展的效果分析及学生对教学模式认可度分析中考察了教学模式的实施效果,最终得出行动学习教学模式是培养小学生工程思维的有效模式的结论。本文最重要的研究成果是通过设计研究构建了可行有效的面向工程思维培养的STEM行动学习模式。该教学模式包括四个阶段,四个阶段中又包括了十一个环节:识别问题、基础研究、创新构想环节(工程决策阶段);分析想法、分解任务环节(工程设计阶段);搭建模型、测试完善、优化迭代环节(工程实施阶段);交流讨论、质疑反思、知识拓展环节(工程评价阶段)。其中,将克罗多纳双循环模型中“需要了解什么以及“需要做什么的思想融入学生对于微型课程体系的使用中,以行动及行动后产生疑问的驱动力进行学习。通过教学设计、学生工程思维发展的效果分析及学生对教学模式的认可度分析表明,STEM行动学习模式不仅能促进学生知识学习和动手操作有机结合,而且能够提升学生的工程思维水平。除此之外,该模式能够促进学生在实践、反思、协作和表达等方面能力的提升,是培养小学生工程思维的有效模式。