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STEM动手探索系列

作者(编者):柯林·斯图尔特

出版单位:接力出版社

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内容简介:

 

一、STEM介绍

1.STEM教育的内涵

STEM 是科学(Science),技术(Technology),工程(Engineering),数学(Mathematics)英文首字母的缩略语,最早由美国国家科学基金会提出。

对STEM教育并没有一个公认的完整定义,每个国家和组织对STEM的理解都略有差异,从而衍生出不同的内涵。

在美国,STEM教育被视为保持国家竞争力的战略。2006年1月31日,美国总统布什宣布了《美国竞争力计划》。布什提出主动解决美国联邦政府在STEM领域支持教育发展和各级学术进步方面的不足。要求联邦大量增加对先进研发计划的资助,以及增加美国高等教育中STEM学科的毕业生。

英国提出STEM教育的原因,是发现在英国的高等教育中存在一些脆弱而重要的学科,STEM学科首当其冲。英国认为这些学科的发展关系到英国的安全和未来。激发青少年对STEM学习的兴趣,提高高等教育中学习STEM专业的人数,满足英国经济发展中STEM产业的人员缺口是,英国STEM教育的主要诉求。

其他国家重视STEM的原因大同小异。

STEM教育不仅仅是满足了人才培养的数量需求,同时在提高人才质量上也有着重要的意义。在美国,STEM是一个综合学科或者综合项目,STEM学习的主要方式是项目式学习,因此对于培养学生跨学科解决问题的能力,培养学生的面向21世纪的生存和发展技能(包括批判性思考能力、创造力、合作能力、沟通能力等)都发挥着重要作用。因此 STEM 教育以正式课程、学习方式、学习环境、非正式课程等各种形式,在学校得到推广。

近些年 STEM 教育也有很多不同的扩展,如:

STM(科学,技术和数学;或科学,技术和医学);

eSTEM(环境、科学、技术、工程、数学);

STREM(科学,技术,机器人,工程与数学),添加机器人作为一个领域;

STREM(科学,技术,机器人,工程和多媒体),添加媒体作为一个领域;

STREM(科学,技术,阅读,工程和数学),添加阅读领域;

STEAM(科学,技术,工程,艺术和数学);

STEAM(科学,技术,工程和应用数学);更多关注应用数学;

STEMM(科学,技术,工程,数学和医学);

AMSEE(应用数学,科学,工程和创业)。

这些不同的扩展反映了各国和各个机构对STEM的不同理解与需求,因此会

在大框架之下根据需要不断的调整内容和含义。

2.STEM教育的国际现状

STEM教育有助于培养学生具有适应未来的关键能力,并有可能在未来生活和工作中持续发挥作用,因此成为世界各国教育改革的战略选择。一方面,STEM教育有助于发达国家应对老龄化带来的劳动力人口减少、填补技能劳动力缺口,促进经济良性发展;另一方面,STEM教育能够帮助新兴经济体抓住信息技术和互联网革命带来的发展契机,在新兴产业领域中抢占先机,实现经济的飞跃和赶超。

新世纪以来,以美国、英国、德国为代表的主要发达国家,都从国家战略高度制定了STEM教育的政策与措施。

美国国会通过了《国家竞争力法》,提出应加强STEM教育投入,随后制定了《K-12科学教育框架》和《新一代科学教育标准》,推动STEM教育全面展开。

英国政府颁布了“科学与创新投资框架”,首次在政府文件引入STEM,陆续开展了STEM教师培训,建立了国家科学学习网络,确立了国家级STEM示范活动,并启动了国家科学技术大赛和高等教育STEM计划。

德国为助力“工业4.0”,应对技能人才的巨大缺口,自上而下搭建了STEM教育战略框架,将促进STEM人才培养写入国家发展战略。

芬兰推出了以“LUMA(数学和科学教育)项目”为代表的全国性STEM教育促进项目,设立了LUMA国家中心,以专业共享为原则,量身打造STEM学习和教育活动,促进STEM教育发展。

在以色列、日本、澳大利亚、韩国等国家,STEM教育同样受到高度重视。各国都在针对各自技能劳动力结构和产业发展中的相关问题,从国家人才战略层面制定STEM教育发展政策,在学前教育、基础教育、高等教育和职业技术教育中,广泛开展促进STEM教育和人才培养的项目计划,加大投入,并积极探索跨部门合作、促进社会广泛参与的有益模式。

3.我国的STEM教育发展情况

在我国,虽然STEM教育是一个国外引入的概念,但从2001年起在科技教育领域就开始有对STEM教育的引介。2012年以后,对STEM教育的研究开始繁荣。

中国STEM教育的兴起有两个重要因素,一是国家“大众创业、万众创新”的政策,是中国要在2020年建成创新型国家,实现产业的升级,在重点科研和产业领域实现突破。二是信息技术的发展。

2015年基础教育地平线报告中在驱动学校应用教育技术的趋势分析中指出,提升科技、艺术(STEAM)学习是近期趋势,同时指出教育技术在基础教育创客空间中的应用是近期发展的趋势。2016年STEM和创客教育被写入教育部教育信息化文件。此后STEM教育在中国进入蓬勃发展阶段,在学校教育中开始引入STEM的理念,社会上的各种培训机构开出各种STEM课程,相关的教育研究逐步开展,各级教育主管部门纷纷出台各种鼓励政策。

教育部在2016年发布了《中国学生发展核心素养》总体框架,提出我们要培养在未来社会具有核心竞争力的人才。目前,中国中小学教学以学科教育为主要方式,理科、数学学科由于是考试科目,在学校中受到重视。但是技术、工程、特别是与未来发展密切相关的计算机编程等科目在中小学中基本没有。高等教育和职业教育中相关专业与未来国家发展相适应也需要做一些调整。所以,STEM在中国的背景下具有独特的内涵,产生了一些很有特色的理念和实践。

二、本书特色

1.主题和内容

这四本书的内容是根据美国的STEM计划而设置的,原先针对的读者年龄段是7岁以上。

《科学》和《数学》两本在中小学中有对应的课程。经过与课程标准进行对比,发现《科学》的34个主题中,25个在小学科学课标范围内,9个超过课标的主题(如生物医学、生物科技等)也并非小学高年级学生完全陌生的内容。《数学》也有类似的情况,34个主题中,27个在小学数学课程中会有学习和接触,7个超过课标的主题(如函数、有理数等)都是做浅显的介绍。

《工程》和《技术》两本没有对应的学校课程。《工程》选择的主题涉及建筑工程、车辆工程、舰船工程、飞机工程、电气工程、环保工程、生物工程、计算机工程等。《技术》选择的主题涉及动力与能源、运输、医学、农业、生物技术、建造、通信等。

2.体例设置

这套书的体例非常清晰。每个对开一个主题,每个主题标题下设置简洁的导语,导语后是基本原理的阐释,接下来是一到两个简单、有趣的实验或数学活动(“在家做实验”),紧接着是对实验结果的解释(“有什么发现”“为什么会这样”)。此外,各个主题还穿插科学家小传、小谜题(数学)、补充知识、小测试题等拓展环节。


3.图书特点

(1)以实验为核心。

这套图书最大的特点是以简单、有趣的实验为核心,有助于培养小读者们的探究能力和动手实践能力,保持和爱护他们的好奇心。以实验验证原理,以实验引出结论,使抽象的阐述变得非常直观和具体。

(2)体例科学,环节完整。

导语、原理、实验、结论升华、补充知识,这样完整的环节符合小读者的认知规律,也接近科学探索课程的课堂进程。

(3)内容充实,覆盖全面。

科学、数学两种不仅覆盖了小学课标内容,还在此基础上有所拓展和提高,帮读者了解更多的科学、数学知识和新的科学进展,开阔视野。

在签下这套书后,国际部的同事又找了两三个STEM的系列,但要么是以呈现原理为主,没有实验等实践内容,像套小手册;要么内容过少,涵盖面太窄。

目前市场上关于STEM的读物,除了理论性的,就是基于STEM的理论开发的一些游戏类图书,比如《DK编程真好玩》,即便是这类书市场上也是很少的。


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