STEAM教育与STEAM课程开发课件.ppt

1、STEAM教育与STEAM课程开发爱熊斯坦STEAM创客中心目录STEAM教育简介1STEAM教育在中国的发展3学校STEAM课程及开发案例4为什么要做STEAM教育21STEAM教育简介Part One科学（S Science）、技术（T Technology）、工程（E Engineering）、艺术（A Art）和数学（M Mathematics）12跨学科的综合教育方式3来自现实生活，着眼解决问题1.1 1.1 什么是什么是STEAMSTEAM教育教育第一次工业革命第二次工业革命第三次工业革命第四次工业革命使用机械的熟练工人定向科技人才创新人才科技素养与人文素养，创新应用人才1.2 1

2、.2 STEMSTEM教育起源大时代背景教育起源大时代背景STEMSTEM教育教育起源于美国的一场危机起源于美国的一场危机经济全球化背景下美国竞争力经济全球化背景下美国竞争力相对下降相对下降。在广泛的科技活动方面，美国继续保持领导者的地位，在广泛的科技活动方面，美国继续保持领导者的地位，但在一些具体的科技发展上，其地位正在慢慢下降。从研但在一些具体的科技发展上，其地位正在慢慢下降。从研发对经济增长的贡献率来说，日本、韩国已经高于美国，发对经济增长的贡献率来说，日本、韩国已经高于美国，中国虽然低于美国，但趋势是在不断增加。而在当时的美中国虽然低于美国，但趋势是在不断增加。而在当时的美国高等教育院

3、校，许多科学、技术、工程、数学领域的人国高等教育院校，许多科学、技术、工程、数学领域的人才都是外国学生。才都是外国学生。PISA:PISA:国际学生评估项目国际学生评估项目TIMSS:TIMSS:国际数学与科学趋势研究项目国际数学与科学趋势研究项目NAEP:NAEP:美国教育进步评价测评美国教育进步评价测评91986年2007年美国国会通过的国家竞争力法中强调创新需要对STEM教育计划的切实执行美国国家科学委员会发表的本科的科学、数学和工程教育报告中首次提出STEM教育2010年美国教育部发表的改革蓝图初等和中等教育法再授权中将STEM教育作为“完整教育”的重要组成部分2015年美国颁布201

4、5年STEM教育法（2015），拨款3.2亿美元用于STEM教育自发性创新1.3 1.3 STEMSTEM教育起源与发展教育起源与发展2018年STEM2026提出未来十年的发展愿景101.4 1.4 STEMSTEM到到STEAMSTEAM2011年，罗德岛设计学院校长约翰前田提出，STEM+ART=STEAM美国弗吉尼亚科大学的学者乔吉特亚克曼首次提出STEAM教育 11科学(S)数学(M)技术(T)工程(E)艺术(A)理论基础实现手段项目载体表现形式1.5 1.5 如何理解如何理解S/T/E/A/MS/T/E/A/M120 10 10 20 20 30 30 40 4跨学科跨学科0 50

5、 50 60 60 70 70 80 80 90 9技术增强性技术增强性实证性实证性艺术性艺术性设计性设计性协作性协作性情境性情境性体验性体验性趣味性趣味性1.6 1.6 STEAMSTEAM核心特征核心特征13STEAM五大学科素养运用科学知识理解自然界并参与影响自然界的有关决策的能力科科学学素素养养技技术术素素养养工程工程素素养养艺术艺术素素养养数学数学素素养养使用、管理、理解与评价技术的能力.对技术的工程设计与开发过程的理解能力在实现工程设计过程中，赋予设计创造性、美观性等能力在发现、表达、解释和解决多种情境下的数学问题时，进行分析、推断和有效交流思想的能力2为什么要做STEAM教育Pa

6、rt Two国家安全的需要国家安全的需要人的发展的需要人的发展的需要经济发展的需要经济发展的需要教育变革的需要教育变革的需要1.6 1.6 为什么要做为什么要做STEAMSTEAM教育教育超越日本成为世界第一大经济体，超越日本成为世界第一大经济体，2018年经济总量超年经济总量超90万亿万亿全球竞争力排全球竞争力排行行中国排中国排28位位全球创新指数排行第14，亚洲区域排第4硬科技领域差距明显硬科技领域差距明显世界科学研究的前沿世界科学研究的前沿突破突破8成成来自美国来自美国为什么我们的学校总是培养不出杰出人才？-钱学森只有9%的中国学生期望从事科技相关的职业，而在OECD国家此项的平均值是2

7、5%，美国、加拿大等国家的平均值超35%。美国85万印度15万英国14万加拿大8万中国5万资料来源：公开资料整理我们的未来在哪里？我们的未来在哪里？未来未来我们的学生有竞争力吗？我们的学生有竞争力吗？未来未来65%65%的孩子将从事现在仍未诞生的工作的孩子将从事现在仍未诞生的工作如果我们按昨天的方式教今天的学生，如果我们按昨天的方式教今天的学生，就等于掠夺了他们的明天就等于掠夺了他们的明天杜威杜威发展最快的职业中发展最快的职业中75%75%需要坚实的科学或数学技能需要坚实的科学或数学技能20152015年，年，三分之一三分之一的工作与的工作与STEAMSTEAM相关相关超过超过一半一半的雇主找

8、不到的雇主找不到STEAMSTEAM相关专业的员工相关专业的员工STEAMSTEAM工作增长率是非工作增长率是非STEAMSTEAM工作增长率的工作增长率的3 3倍倍中国实施中国实施STEAM教育的必要性教育的必要性是国家安全的需要是国家安全的需要是经济发展的需要是经济发展的需要是培养未来人才能力的需要是培养未来人才能力的需要是新时代教育变革的需要是新时代教育变革的需要实施实施STEAM教育对学校教育对学校/区域的意义区域的意义引领未来教育发展趋势引领未来教育发展趋势形成学校形成学校/区域创新特色区域创新特色塑造学校塑造学校/区域教育品牌区域教育品牌教师价值学生成长教书育人责任自我价值追求升学

9、就业需求素养发展需求3STEAM教育在中国的发展Part Three国内第一篇国内第一篇STEM教育领域论文教育领域论文2008年年 朱学彦、孔寒冰朱学彦、孔寒冰科技人力资源开发探究科技人力资源开发探究美国美国STEM学科集成战略解读学科集成战略解读年份年份2008-2015201620172018论文数1562913494143.1 STEAM3.1 STEAM基础研究情况基础研究情况1 1、STEM STEM 教育的理念、政策介绍分析教育的理念、政策介绍分析北京师范大学杨明全美国当代中小学科北京师范大学杨明全美国当代中小学科学教育改革：政策、理念与行动学教育改革：政策、理念与行动华东师范大

10、学赵中建教授美国华东师范大学赵中建教授美国 STEM 教育政策进展教育政策进展从美国课程改革的历史发展出发，梳理在社会与国际背景下，美国国家教育政从美国课程改革的历史发展出发，梳理在社会与国际背景下，美国国家教育政策、理念的变化，进而阐释策、理念的变化，进而阐释 STEM 教育的重要地位以及推动教育的重要地位以及推动 STEM教育背后的理教育背后的理念。念。系统地梳理了从系统地梳理了从 1983 年到年到 2015 年，美国国会、教育部、总统科技顾问委员会、国家科学技术委员会、美年，美国国会、教育部、总统科技顾问委员会、国家科学技术委员会、美国州长协会等部门和机构，关于国州长协会等部门和机构，

11、关于 STEM 教育先后出台的教育先后出台的 26 项政策、法规和研究报告项政策、法规和研究报告3.1 STEAM3.1 STEAM基础研究情况基础研究情况-研究方向研究方向2 2、STEM STEM 教育的课程与教学实施教育的课程与教学实施范燕瑞美国范燕瑞美国 K-12 阶段的阶段的 STEM 课程课程华东师范大学杨亚平美国中小学整合性华东师范大学杨亚平美国中小学整合性 STEM 教学实践的研究教学实践的研究华东师范大学李谦、赵中建美国中小学实施华东师范大学李谦、赵中建美国中小学实施 STEM 教育个案研究教育个案研究以北卡罗来纳州科学和数学学校为例以北卡罗来纳州科学和数学学校为例介绍了美国

12、介绍了美国K-12阶段的课程目标、课程设置与工程教育标准阶段的课程目标、课程设置与工程教育标准根据美国的教学实践梳理出优质的整合性根据美国的教学实践梳理出优质的整合性 STEM 教学设计原则教学设计原则对美国中小学对美国中小学 STEM 教育进行了个案研究教育进行了个案研究3 3、STEM STEM 教育的评价教育的评价华东师范大学许海莹华东师范大学许海莹美国美国 STEM 教育监测指标体系述评教育监测指标体系述评基于大数据的美国基于大数据的美国 STEM 教育监测指标体系教育监测指标体系:分析与启示分析与启示系统地介绍了美国系统地介绍了美国 STEM 教育监测的指标体系，包括指标体系的目的、

13、功能、确定标准、维度与特点等教育监测的指标体系，包括指标体系的目的、功能、确定标准、维度与特点等教育部教育部 2016 2016年年 6 6 月制定印月制定印发的教育信息化发的教育信息化“十三五十三五”规划中提出，有条件的地规划中提出，有条件的地区要积极探索信息技术在跨区要积极探索信息技术在跨学科学习（学科学习（STEAM STEAM 教育）、教育）、创客教育等新的教育模式中创客教育等新的教育模式中的应用。的应用。但国家层面上并没有进一步但国家层面上并没有进一步出台出台 STEAM STEAM 教育的相关政策教育的相关政策和具体要求。和具体要求。1、国家层面、国家层面3.2 3.2 制度与环境

14、制度与环境北京市初中生开放实践活动开展科学实北京市初中生开放实践活动开展科学实验与工程类课程，鼓励学生运用多学科验与工程类课程，鼓励学生运用多学科知识解决实际问题；知识解决实际问题；成都市青羊区未来学校开展的创新课程成都市青羊区未来学校开展的创新课程与与 STEAM STEAM 课程理念不谋而合。课程理念不谋而合。少数区域出台了相关政策少数区域出台了相关政策3.2 3.2 制度与环境制度与环境2、地方层面、地方层面将将STEAM 课程纳入学校课程体系的学校很少课程纳入学校课程体系的学校很少学校每周开设学校每周开设STEAM课程课课程课时时学校学校STEAM课程类型课程类型3.2 3.2 制度与

15、环境制度与环境3、学校层面、学校层面1、课程开发人员匮乏，多元主体参与课程开发、课程开发人员匮乏，多元主体参与课程开发一种是翻译国外一种是翻译国外STEAMSTEAM教育的课程资源教育的课程资源和设置体系，再进行二次开发；和设置体系，再进行二次开发；另外一种是国内机构、教师根据自己另外一种是国内机构、教师根据自己的理解、经验，自主开发的理解、经验，自主开发3.3 3.3 课程与教学课程与教学教师对实施教师对实施 STEAM 教学效果的自我评价教学效果的自我评价教师采取的授课方式教师采取的授课方式3.3 3.3 课程与教学课程与教学2、教育方式多样，效果差强人意、教育方式多样，效果差强人意活动活

16、动导向导向机械机械模仿模仿模糊的过程，明确的模糊的过程，明确的结果结果3.3 3.3 课程与教学课程与教学机器机器人人AR/VRAR/VR3D3D打打印印编程编程科学科学实验实验课程普遍依托技术工具进行设计与实课程普遍依托技术工具进行设计与实现，多以技术学习课为主。没有真正现，多以技术学习课为主。没有真正理解理解 STEAM教育在学生发展核心素养教育在学生发展核心素养培养以及学业成就提升方面的重要影培养以及学业成就提升方面的重要影响和促进作用。响和促进作用。课程种类虽然繁多，但缺乏连续性，课程种类虽然繁多，但缺乏连续性，缺少上层理念的指导。课程多以碎片缺少上层理念的指导。课程多以碎片化形式出现

17、，没有形成体系。化形式出现，没有形成体系。3.3 3.3 课程与教学课程与教学3、STEAM教育理解狭窄，难形成体系教育理解狭窄，难形成体系专业培训机会少专业培训机会少1、师资力量、师资力量STEAMSTEAM专业老师匮乏专业老师匮乏3.4 3.4 实施保障实施保障硬件较丰富，课程很匮乏硬件较丰富，课程很匮乏资源长期空置，无法有效利用资源长期空置，无法有效利用3.4 3.4 实施保障实施保障2、学习空间创设、学习空间创设缺少缺少STEAM教材和教具教材和教具没有国家层面和地方层面的教材没有国家层面和地方层面的教材缺少课程编写标准缺少课程编写标准3.4 3.4 实施保障实施保障3、课程资源建设、

18、课程资源建设 普通高校国家层面开展的科技竞赛至少有22项，包括“挑战杯”全国大学生系列科技学术竞赛，平均每年举办17项左右赛事。自1989年首届竞赛举办以来，从最初的19所高校发起，发展到1000多所高校参与；从300多人发展到200多万大学生参与的竞技。职业院校全国技能大赛是教育部举办的全国性职业教育学生竞赛活动 高职组32项赛事、中职组28项赛事。每次比赛参赛选手超过5000人 中小学全国青少年科技创新大赛是由中国科学技术协会、教育部等主办的一项全国性的青少年科技竞赛活动，每年一届，竞赛系列活动包括：青少年科技创新成果竞赛和优秀科技教师评选。青少年科技创新成果是指青少年在科技实践活动和研究

19、性学习过程中产生的发明创造作品和科学研究论文等。优秀科技教师评选，通过交流活动经验，推出具有时代特色和创新方法的活动方案，进而评出优秀科技教师。展示系列活动包括优秀科技实践活动展览、少年儿童科学幻想绘画获奖作品展览等3.5 3.5 我国已有的实践我国已有的实践1、STEM思想在国家层面上的实践反映思想在国家层面上的实践反映 省市自治区的两个典型 北京市“金鹏科技团”项目 始于1998年，2005、2010年两次深化推行，形成了近50家金鹏科技团 上海市创新实验室项目 市府2007年的规划，2010、2012年两次征集、申报。从高中延伸到初中、小学。校本课程 高中各地的示范性实验性高中的特色科技

20、实验室和特色校本课程建设，内容非常丰富，领域相当广泛。初中小学学段较为成型的具体案例 深圳南山实验学校麒麟部的游戏化小学低段科技课程 北京九条小学各类科技实验校本科目 上海虹口区曲阳第四小学虚实融合的小学科学校本课程3.5 3.5 我国已有的实践我国已有的实践2、STEM思想在区域、学校层面上的实践反映思想在区域、学校层面上的实践反映 以科学技术为主题的学校 深圳科学高中 2012年创办，中国第一所科学高中；旨在培养以科学、技术、工程和数学见长的创新型高中学生；实验课程体系是深圳科学高中三大体系之一，该体系在科学特色与人文素养融合发展的基础上，强化研究性教与学、自主性理科实验以及选择性深度学习

21、等教学方式 上海市徐汇区康宁科技实验小学 1993年创办 以科技教育为办学特色，学校以著名的康宁少儿科学院为依托，邀请了多位中科院院士担任名誉院长，将科技教育与人文教育相结合，全面培养学生的创新精神和实践能力。3.5 3.5 我国已有的实践我国已有的实践2、STEM思想在区域、学校层面上的实践反映思想在区域、学校层面上的实践反映 北京的吴俊杰老师研发、执教了人工智能、Scratch编程；广州吴向东老师和武汉毛爱平老师依托Scratch软件，研发推进了儿童数字文化创作课程的实践；常州管雪枫老师研发实施了小学生趣味编程课程；温州谢作如老师依托Arduino、Scratch软件开发并实施了互动媒体技

22、术课程。在传统科技创新领域的老师，如上海复旦大学附中吴强老师，在各自的学科领域作出了自己独立思考与主动探索。Arduino自由硬件Scratch自由软件3.5 3.5 我国已有的实践我国已有的实践3、教师个人自主探索教师个人自主探索国家层面 国家在该领域的决策过于原则，系统思考不明显、行动细节不够清晰；工作策略上以赛促教，就基层实践的角度来看拔尖的功能更强于普及的功能，没有从课程建设的关键点聚焦着力；K12领域中的青少年科技竞赛中有功利主义、锦标主义的苗头，普及性远远不够；业务管理归属区域校外教育机构，没有深度渗透到课程建设与实施的核心业务流程中。教师层面 通用技术教师与信息科技教师尚未很好实

23、现合流 大艺术领域的教师尚未很好实现合流 数学教师尚未很好摆脱“操练”的枷锁 单干较为盛行，合作尚未普及3.5 3.5 我国已有的实践我国已有的实践4、对已有实践的思考对已有实践的思考STEAMSTEAM在中国的发展处在初级阶段还有很多问题需要教育同仁一起解决4学校STEAM课程及开发案例Part Four123STEAM教育在学校教育中的定位是什么？STEAM教育的价值追求是什么？STEAM教育的构建策略和实践路径是什么？STEAM教育 定位STEAM教育 价值追求转变传统的教与学模式科技工程素养创新意识与能力STEAM教育 教学目标真问题 真动手 真成品 跨学科+动手实践+基于项目的学习

24、（PBL模式）动手实践P B L模式STEAM定义问题科学素养技术素养工程素养艺术素养数学素养创新意识创新能力真问题真动手真成果作出假设规划任务自身探究团队讨论反馈改进4.1 4.1 学校学校/区域区域实施实施STEAMSTEAM教育的行动理论教育的行动理论突出STEAM教育的本质,保证不偏离方向清楚“三真”教学目标,易于判STEAM教育形成PBL模式操作体系,易 于 推 进STEAM教育清楚目标易于操作突出本质4.2 4.2 学校学校/区域区域实施实施STEAMSTEAM教育的教育的原则原则按照课程的逻辑体系设计系统全校学生都有参与的机会覆盖主题内容涵盖丰富丰富引进有创意的项目创新 学校ST

25、EAM课程体系特点4.3 4.3 构建构建STEAMSTEAM课程体系课程体系建构STEAM教育课程体系基于PBL模式实施STEAM教育丰富STEAM教育资源STEAM教育实施步骤4.3 4.3 学校学校/区域区域STEAMSTEAM教育实施步骤教育实施步骤STEAM社团活动类趣味实验4.3.1 4.3.1 构建构建STEAMSTEAM课程体系课程体系STEAM社团活动类3D打印、数字化建模、平面设计课程4.3.1 4.3.1 构建构建STEAMSTEAM课程体系课程体系STEAM社团活动类无人机&航模课程4.3.1 4.3.1 构建构建STEAMSTEAM课程体系课程体系STEAM社团活动类

26、机器人创意项目4.3.1 4.3.1 构建构建STEAMSTEAM课程体系课程体系STEAM教育 价值追求PBL（Project-Based Learning）以项目为导向的教学方法基于现实世界的以学生为中心的教育方式 PBL模式教学的优势传统教学法中，问题的提出与解决是服务于知识的获得的。PBL其精髓在于：知识是解决问题的工具和手段转变传统的教与学模式科技工程素养和创新意识与能力4.3.2 4.3.2 基于基于PBLPBL模式实施模式实施STEAMSTEAM教育教育1.学生思维不受限，主动性增强。2.团队合作能力互动交流能力得以培养。3.学会了掌握问题解决问题的能力。创新意识和能力培养的核心

27、提出问题分析问题解决问题4.3.2 4.3.2 基于基于PBLPBL模式实施模式实施STEAMSTEAM教育教育案例：电驱液压机械装置的制作 姬富升、姜乃伟、陈阔迪、于承烨四位同学构建的作品是电驱液压机械装置该作品获得市通用技术创新设计大赛冠军 大自然 场馆 校园 高校 院所 企业 研学 基地实验室、创客空间清大中创科技创新研学基地科技馆、博物馆、图书馆4.3.3 4.3.3 丰富丰富STEAMSTEAM教育资源教育资源松散的汽车零件，只有按照“汽车结构”组织起来才能实现汽车的功能按照不同的管理机制进行组合，企业的经营效率会有天壤之别STEAM教育管理也是如此 亚里士多德“整体大于 部分之和”

28、最初的规划最初的规划 控制类 互动类 设计类4.4 4.4 温州中学温州中学STEAMSTEAM课程实施课程实施网状的自由组合网状的自由组合关注跨学科，而不是缺一不可；放弃“系统”规划，以人（教师）为本。课程实施形式课程实施形式学生选课，教师选课18课时，正式课时非兴趣小组，大班教学基于传统课堂基于传统课堂的项目式学习的项目式学习基于创客空间基于创客空间的个性化研究的个性化研究效果效果精品课程数量全省第一，入选省选课平台也是全省第一；STEM方面的课程多达十多门；特色课程：互动媒体技术 Arduino创意机器人 数学视界下的3D打印 课程举例课程举例1 1：ArduinoArduino创意机器

29、人创意机器人一个完整的开源课程，使用图形化编程软件，逐步制作各种创意机器人项目。资源：套件设计、教学设计、程序、微课适合年级：小学 初中 高中课程举例课程举例2 2：数学视界下的：数学视界下的3D3D打印打印选择平台：SketchUP OpenScad：用代码画出模型原则：软件开源；入门门槛低；对硬件要求低。学生作品展示学生作品展示1 1基于物联网技术的小鸡孵化实验远程开放实验平台学生作品展示学生作品展示2 2逻辑炸弹、睡眠监测器学生作品展示学生作品展示3 3智能家居智能家居4.5 STEAM4.5 STEAM课程开发案例课程开发案例12次课完成一个项目项目式学习（PBL）项目与现实生活的联系

30、组织学生进行合作学习让学生参与0-1整个过程在项目进行中随时评估4.5 STEAM4.5 STEAM课程开发案例课程开发案例教学步骤分解教学步骤分解4.5 STEAM4.5 STEAM课程开发案例课程开发案例模糊的过程，明确的结果模糊的过程，明确的结果没有固定的设计方案没有固定的设计方案没有固定的安装位置没有固定的安装位置没有标准的功能设计没有标准的功能设计1 1 了解智能家居，知道智能家居有哪些功能。了解智能家居，知道智能家居有哪些功能。2 2 知道火灾、燃气泄漏等的检测办法，认识各种传感器，知道火灾、燃气泄漏等的检测办法，认识各种传感器，学会利用编程平台来调试传感器。学会利用编程平台来调试传感器。3 3 运用工程设计思维，自主设计制作并优化运用工程设计思维，自主设计制作并优化“智能家居智能家居”模型。模型。4 4 发展合作能力，形成评价反思与分享的意识。发展合作能力，形成评价反思与分享的意识。5 5 培养学生跨学科知识应用能力和创新能力。培养学生跨学科知识应用能力和创新能力。课程目标课程目标4.5 STEAM4.5 STEAM课程开发案例课程开发案例什么是教育？当你把你学到的知识都忘记了，剩下的就是教育。