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基于知识地图的STEM项目式教学设计与应用研究

刘雪英  
【摘要】:随着信息化、全球化时代的来临,复合型创新人才的培养已逐渐成为各国国际竞争力提升的决定因素。基于信息时代人才培养模式创新的背景,STEM教育应运而生。STEM教育尝试将科学、技术、工程及数学等多门学科交叉融合,消除学科之间的壁垒,培养具备问题解决能力及创新能力的综合型人才。STEM教育与项目学习有诸多共通之处,在现实场域实施时往往以项目学习的形式开展教学活动。近年来,国内外专家在对STEM项目式教学进行深入研究后发现,STEM项目式教学对学生问题解决能力及创新能力的培养具有显著成效,但也存在一定局限性。STEM项目式教学强调学生利用多学科知识的交叉融合来解决现实问题,打破了传统教育中各学科原有的知识体系,造成学生知识结构混乱、逻辑不清晰、难以形成系统的知识体系等诸多问题。基于此,本研究提出将知识地图引入STEM项目式教学中,从知识整合的角度出发,设计基于知识地图的STEM项目式教学流程及具体案例,并在一线教育教学中进行实践,探究知识地图理念下的STEM项目式教学对学生知识建构、学习态度及能力提升等方面的影响。具体研究内容与成果总结如下:本研究采用文献研究法、准实验研究法、问卷调查法和访谈法等研究方法,开展基于知识地图的STEM项目式教学设计与实践;研究过程主要分为调研、分析、构建、设计、实施及效果检验六个阶段。首先,采用文献研究法对国内外相关研究进行梳理,分析STEM教育、项目学习及知识地图的内涵及现状。其次,对教育领域中知识地图应用的相关研究进行梳理,分析知识地图在STEM项目式教学中发挥的具体作用。再次,阐述知识地图的构建方法,以小学科学课程为基础构建学科知识地图,并参考学科知识地图确定了“降落伞”和“潜望镜”两个项目主题,对项目内容进行分析,构建项目知识地图。第四,基于STEM教育和项目学习的理念,结合知识地图特点,提出基于知识地图的STEM项目式教学设计原则,并在此基础上进行教学流程设计,明确基于知识地图的STEM项目式教学设计包括前期分析、学习共同体设计、学习活动设计、学习支架设计和教学评价设计五部分。第五,基于上述教学设计流程,对“降落伞”和“潜望镜”项目进行具体设计,并将设计好的教学案例在日照市Q学校实施。最后,通过试题检测、问卷调查、项目成果打分及访谈等方式对实践成效进行分析,得出研究结论。研究表明:知识地图应用于STEM项目式教学具有一定可行性;基于知识地图的STEM项目学习能够激发学生的学习兴趣,提高学生学习的积极性和主动性;基于知识地图的STEM项目学习能够促进学生对多学科知识的掌握与运用,提高学生的学习成绩;基于知识地图的STEM项目学习能够培养学生的学术能力、项目执行能力、协作交流能力、问题解决能力、创新能力等综合能力。


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