整合性STEM教育理念下初中生物学教学实践研究

发布时间：2020-07-12 07:46

【摘要】：STEM教育指科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)和数学(Mathematics)这四门学科的统称。整合性STEM教育(Integrated STEM Education)突出整合性、跨学科的特征,以问题解决或工程项目为途径整合多学科知识进行教学。生物学不仅与数学、化学、地理学等基础学科相交叉,而且与工程学、能源学等领域相融合,是一门应用广泛的综合性学科。《义务教育生物课程标准(2011年版)》将发展学生的生物科学素养作为课程基本理念,包括理解科学、技术与社会的相互关系,理解科学的本质以及形成科学的态度和价值观,与强调科学、技术、工程和数学的STEM教育不谋而合。本论文进行了整合性STEM教育在初中生物学教学中的实践研究,有助于系统地、多角度地培育学生的生物科学素养,对生物课程改革有积极的促进作用。基于整合性STEM教育理念和《义务教育生物课程标准(2011年版)》,笔者构建了整合性STEM教育理念下初中生物学教学流程。教学流程共包含五个环节:(1)创设工程或科学情境,明确主题。(2)明确生物学核心概念。(3)小组协作反复修正完善解决问题或完成项目。(4)汇报成果。(5)强化练习。以呼和浩特市某中学七年级学生为研究对象,选取生物学知识初始水平相同、各科任课教师相同的两个班级,利用案例研究、教师访谈、问卷调查和成绩分析的方式进行整合性STEM教学实践研究,研究结果如下:(1)教师访谈结果表明:教师对STEM教育持积极态度,愿意将STEM活动融入到生物学教学实践中。(2)调查问卷结果表明:STEM教学实践后,学生在意识、感知能力、价值和承诺四个维度上均有提高,其中意识、价值和承诺三个维度较前测值均有极显著性差异。(3)成绩分析结果表明:STEM教学实践前后学生的生物学成绩在平均分、及格率、优秀率三个方面均有所提高。综上所述,通过本次实践研究,构建了师生互动的新模式,提高了学生生物学学习兴趣和对生物学的重视程度,提升了学生的科学探究能力和技术操作能力,培养了学生的批判性思维能力和决策能力,为初中生物学一线教师开展STEM教育提供了借鉴材料。
【学位授予单位】：内蒙古师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：G633.91
【图文】：

1 引言程和数学四门学科的统称[15]。1996 年，美国国家科学基金会（National Science Foundation，NSF）回顾和总结了近十年来美国大学的 STEM 教育，发表报告《塑造未来：展望本科教育中的科学、数学、工程和技术》（Shaping the Future：Perspectives on Undergraduate EducationScience，Mathematics，Engineering，and Technology ），报告充分考虑了当时美国面临的复杂形势，建议关注中小学 STEM 教育的发展，建立中小学与高等教育之间的联系。在接下来的十年，美国相继发布了许多相关的政策、法案、报告以及科学课程标准（见图 1-1），STEM 教育在国家的大力支持下，进入了飞速发展的阶段[16-22]。

内蒙古师范大学硕士学位论文STEM 课程的整合性，将他在弗吉尼亚理工大学（Virginia Tech）的研究生课程更名为“整合性 STEM 教育”。可以说，“整合性”已经成为 STEM 教育的灵魂和核心。STEM 教育自 1986 年被提出以来，至今已取得了丰富的研究成果。在 SpringerLink 数据库输入关键词“STEM education”，以“Education”为学科领域，搜索得到“STEM education”的相关外文文献有 20244 篇，其中期刊 19972 篇，图书 98 种；以“Integrated STEM education”为关键词，搜索得到相关外文文献有 429 篇，期刊403 篇，外文图书 1 种（截止 2019 年 1 月 1 日）。在 1986 年至 2007 年这近二十年中，STEM 教育相关研究增长缓慢，文献数量仅 6000 多篇。到 2008 年至 2018 年文献发表量逐年快速增长（见图 1-2），达到 1986 年至 2007 年文献发表量的 2.3 倍左右。

内蒙古师范大学硕士学位论文M 教学实践方面，Barrows 等人认为，学生应该积极学习，使解决问题并进行批判性思考[31-33]，为此，STEM 教育的实施主习[34,35]和基于项目的学习[36]两大模式，有效促进了 STEM 各。尚普兰山谷联合高中设置了基于“赛耶模型”的课程（见的以问题解决为核心的循环模型，主要有四个步骤：引导学生求，确定解决方案，然后重新定义问题[38,39]。

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