STEM理念下面向小学生的工程思维培养活动模型设计与实践研究——以小学科学课为例

摘要

STEM教育理念提倡整合运用科学、数学知识和先进技术，以工程思维的方式解决现实世界的问题，旨在培养学习者的批判性思维和问题解决能力。工程思维作为一种高阶思维，是一种能够熟练运用各种知识有计划地解决各类实际问题的能力。但经过对工程思维培养相关研究进行梳理，发现契合《小学科学课程标准》的研究还有待开展；而且从教学实践层面来看，当前基础教育阶段工程教育薄弱，教师缺少有效的活动模型指导。　　针对所面临的问题，在《小学科学课程标准》的指导下，遵循整合式STEM教育实施的路径，结合工程实施领域知识，将三者之间具有共性的部分相互融合，完成了STEM理念指导下面向小学生的工程思维培养活动模型的设计。该模型充分体现了小学生工程思维培养活动的整合性与连续性，包括工程决策、工程设计、工程实施、工程成果展示四个阶段，每个阶段都包括具体的学生活动与教师活动设计。在对教学目标、教学内容以及学习者进行分析后，依据所提出的STEM理念指导下面向小学生的工程思维培养活动模型，以积木式教育机器人和Scratch软件为教学工具，设计了三个工程思维培养活动并展开实践。通过教师评价与学生自评、填写工程记录单的方式，得到了工程思维培养活动对学习者运用工程思维解决问题的能力和情感态度方面的学习结果反馈。　　研究结果表明，STEM理念指导下面向小学生的工程思维培养活动模型能够指导工程思维培养活动顺利开展，工程思维培养活动能够达成既定教学目标，并且有效促进学生在知识、技能方面的认知发展，同时取得情感、态度方面的提升，具有一定成效。

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