1、科学课程标准与馆校结科学课程标准与馆校结合合01科技 创新 人才 成长 规律 及现 状02围绕核心概念构建内容体系C目目 录录O N T E N TS03基于学习进阶确定学段分布基于核心素养确定目标体系0405基于领域整合实施STEM教育0505实施基于思维的探究式教学促进STEM教师的专业发展实施教育效果的有效评价构建 校内 外结 合的 科技 教育 体系聚合交叉 协同创新科技创新人才成长规律及现状聚合交叉 协同创新9-15岁青岁青少年少年创造创造性性产产品品设设计计能能力力逐逐渐渐下降下降学生学生自身自身创创新素新素养养发发展展不不完善完善、不均衡不均衡1-8年级年级学学生生课课业业负负担担
2、逐逐年年增增加加，创造创造性人性人格格不断不断下下降降12-17岁青少年岁青少年创造创造性性技技术术产产品品设设计计能能力力逐逐渐渐下降下降儿童青少年创新素质的现状堪忧2009年数据聚合交叉 协同创新2010年数据Creative learning behaviorCreative learning motivationCreative tendencyCreative environment2017年数据年数据儿童青少年创新素儿童青少年创新素质质的的现状现状聚合交叉 协同创新现有教育不利于创新人才成长学校环境创新人才创新人才培养处于培养处于 理想状态理想状态优越环境优越环境实质利用实质利用
3、效率低效率低师生关系师生关系 不甚理想不甚理想学业负担过重学业负担过重重视知识，重视知识，忽忽视视思维思维教学环节质疑精神有质疑精神有待待加加强强实践探究能力弱实践探究能力弱聚合交叉 协同创新学校环学校环境境限制限制创造性人才发展创造性人才发展教学环教学环节节不利于不利于培养创造性人才培养创造性人才教师喜爱的学教师喜爱的学生生 创造性学生创造性学生创新人才创新人才成长规律成长规律教学的教学的本质及规律本质及规律如何创设有利于创新人才成长的环境创新人才成长的环境？研究问题如何开展有效的教学和活有效的教学和活动动？如何培养教师的创新素教师的创新素质质？聚合交叉 协同创新聚合交叉 协同创新基础研基础
4、研究究1：创新人才成长规律研究心理特质心理特质成长阶段成长阶段影响机制影响机制创新人才的心理特质聚合交叉 协同创新维 度内 容动动 机机求知欲强、乐于钻研、喜欢交流合作、追求卓越、兴趣广泛、喜欢创新、有理想、质疑能能 力力一般智力强、自控力强、思维独特、思维灵敏、洞察力强、具有批判性 思维、善于分析、联想与想象力好风风 格格自我反思总结、解决问题讲策略、严谨认真性性 格格勤奋努力、乐观开朗、喜欢接受挑战、执着、乐于接受新鲜事物、不怕 困难、自信、谦虚、精力充沛、真诚、耐挫力强知知 识识知识广博基础研基础研究究1：创新人才成长规律研究5个维度31项特质创造后期创造后期工作阶段工作阶段创造期创造期
5、工作阶段工作阶段才华展示与领域定向期才华展示与领域定向期大学及研究生教育阶段大学及研究生教育阶段集中训练期集中训练期基础教育阶段基础教育阶段自我探索期自我探索期基础教育阶段基础教育阶段0504030201创新人才创新人才成长阶段成长阶段基础研基础研究究1：创新人才成长规律研究聚合交叉 协同创新儿童青少年创新素质的儿童青少年创新素质的影响机制影响机制聚合交叉 协同创新基础研基础研究究1：创新人才成长规律研究脑电研究证实：“学思维”课程显著提升儿童的大脑功能。“学思维”课程促进创造力发展的神经可塑性机制的技术路线聚合交叉 协同创新基础研究基础研究1：创新人才成长规律研究功能：展览内容：展品活动：参
6、观目标：知识教育 课程 活动 素养科技场馆工作的转型科技场馆工作的转型聚合交叉 协同创新基于核心素养确定目标体系聚合交叉 协同创新学生发展核心素养的内涵学生发展核心素养的内涵20世世纪纪90年代以来，经合组织、联合国教科文组织、欧盟以及世界各个国家和地区都致力于核心素养的研究年代以来，经合组织、联合国教科文组织、欧盟以及世界各个国家和地区都致力于核心素养的研究和和 基于核基于核心素养的基础教育改革。心素养的基础教育改革。关于核关于核心素养的界定，大致有两种类型心素养的界定，大致有两种类型，一是知识、能力和态度的整合一是知识、能力和态度的整合；二是界定为关键能力二是界定为关键能力。美美国国英英国
7、国加拿加拿大大芬芬兰兰法法国国匈牙利匈牙利澳大利澳大利亚亚新西新西兰兰新加新加坡坡日日本本中国香中国香港港中国中国台湾台湾经合经合组织组织联合国联合国教科文组织教科文组织欧欧 盟盟学生在接受相应学段的教育过程中，逐步形成的适应个人终身发展和 社会发展需要的必备品格与关键能 力。学生发学生发展展核心素养核心素养的的构成构成人文积淀、人文情怀、审美情趣理性思维、批判质疑、勇于探究乐学善学、勤于反思、信息意识珍爱生命、健全人格、自我管理社会责任、国家认同、国际理解劳动意识、问题解决、技术应用世世界界各各国普国普遍遍关注的核心素关注的核心素养养聚合交叉 协同创新批判性思维创造性思维合作能力交流能力学会
8、学习科学学科核心素养的概科学学科核心素养的概念念系统分系统分析析：学生发展核心素养报告；主要发达国家的科学课程标准；2008年以来SE、IJSE、RISE、JRST等科学教育期刊刊载的文献（国际科学教学 心理的研究进展与趋势,华东师范大学学报(教育科学版),2014(04):63-70.）。我们与英国团对科学素养7年的研究成果聚合交叉 协同创新科学学科核心素养聚合交叉 协同创新科学观念与应用聚合交叉 协同创新“科学观念与应用”是从科学视角形成的自然现象的基本认识；是科学概念和规律等在头脑中的提炼和升华；是运用科学知识和 方法解释自然现象和解决实际问题的能力。2018/11/5 Monday科学
9、思维与创新聚合交叉 协同创新“科学思维与创新”是从科学视角对客观事物本质属性、内在规律及相互关系的认识方式，对科学中的基础理论、理想模型和 经验事实之间关系的理解；是分析综合、抽象概括、推理论证等 科学思维方法的内化；是基于事实证据和科学推理对不同观点和 结论提出质疑、批判，进而提出创造性见解的能力与品质。主要 包括模型建构模型建构、科学推理、科学论科学推理、科学论证证、质、质疑疑创新创新等等要要素素。科科学学探究与交探究与交流流聚合交叉 协同创新“科学探究与交科学探究与交流流”是指具有科学探究的意识，能在真 实情境中提出科学问题，形成猜测和假设，利用科学方 法获取和处理信息，形成结论，以及对
10、实验探究过程和 结果进行交流、评估、反思的能力。主要包括问题问题、证证 据、解释、交流据、解释、交流等要素。2018/11/5 Monday科学态度与责科学态度与责任任聚合交叉 协同创新“科学态度与责任科学态度与责任”是指在认识科学本质，理解科学技术社会环境（STSE）的关系基础上形成的对科学和技术应有的正确 态度以及责任心。具有学习科学和探索自然的内在动力，严谨认 真、实事求是和持之以恒的探索精神，独立思考、敢于质疑和善 于反思的创新精神，以及保护环境、推动可持续发展的责任感。能尊重自然、遵守科学伦理和道德规范。主要包括科学本质、科科学本质、科 学态度、社会责任等学态度、社会责任等要素课程目
11、标课程目标聚合交叉 协同创新第一，科学知识（总目标和学段目标）第二，科学探究（总目标与学段目标）第三，科学态度（总目标和学段目标）第四，科学、技术、社会与环境科学技术与社会的关系（总目标和学段目标）围绕核心概念构建内容体系聚合交叉 协同创新围围绕绕核心概念构建内容体核心概念构建内容体系系聚合交叉 协同创新国际科学教育研究人员提出科学教育应帮助学生理解和掌握科学领域最核心的概念，世界 主要的国家科学课程标准也多以主要概念为主线，选择科学课程内容。2013年颁布了新一代科学课程标准（Next Generation Curriculum Standard）。框架和标准整合的思想特别明显，强调学科核心
12、概念（big ideas）、跨学科概念（crosscutting concepts）、科学和工程实践（science and engineering practice）STEM+Art发展了STEM教育理念，形成了“以数学为基础，通过工程和艺术理解科学和技术”的跨学科的、整合的STEAM教育。课标在物质科学、生命科学、地球与宇宙科学、技术与工程4个领域遴 选了学生容易感知、乐于学习的18个主要概念，并进一步分解细化为75个 学习内容。科学知识聚合交叉 协同创新1了解物质的基本性质和基本运动形式，认识物体的运动、力的作用、能 量、能量的不同形式及其相互转换。2了解生物体的主要特征，知道生物体的生
13、命活动和生命周期；认识人体 和健康，以及生物体与环境的相互作用。3了解太阳系和一些星座；认识地球的面貌，了解地球的运动；认识人类 与环境的关系，知道地球是人类应珍惜的家园。4了解技术是人类能力的延伸，技术是改变世界的力量，技术推动着人类社会的发展和文明进程。物质科学领域在教学中，教师应帮助学生形成以下主要概念：1.物体具有一定的特征，材料具有一定的性能。2.水是一种常见而重要的单一物质。3.空气是一种常见而重要的混合物质。4.物体的运动可以用位置、快慢和方向来描述。5.力作用于物体，可以改变物体的形状和运动状态。6.机械能、声、光、热、电、磁是能量的不同表现形式。聚合交叉 协同创新生命科学领域
14、在教学中，教师要帮助学生形成以下主要概念：7地球上生活着不同种类的生物。8植物能适应环境，可制造和获取养分来维持自身的生存。9动物能适应环境，通过获取植物和其他动物的养 分来维持生存。10人体由多个系统组成，分工配合，共同维持生命活动。11植物和动物都能繁殖后代，使它们得以世代相传。12动植物之间、动植物与环境之间存在着相互依存 的关系。聚合交叉 协同创新地球与宇宙科学领域在教学中，教师应帮助学生形成以下主要概念：13在太阳系中，地球、月球和其 他星球有规律地运动着。14地球上有大气、水、生物、土 壤和岩石，地球内部有地壳、地幔 和地核。15地球是人类生存的家园。聚合交叉 协同创新技术与工程领
15、域在教学中，教师应帮助学生形成以下 主要概念：16人们为了使生产、生活更加便利、快捷、舒适，创造了丰富多彩的人工 世界。17技术的核心是发明，是人们对自然的利用和改造。18工程技术的关键是设计，工程是 运用科学和技术进行设计、解决实际 问题和制造产品的活动。聚合交叉 协同创新基于学习进阶确定学段分布聚合交叉 协同创新基于学习进阶的科学课程目标的学段分布聚合交叉 协同创新小学科学课程的学习周期比较长，基于学生的年龄特征与认知规律，本标准把小学六年学 习时间划分为12年级、34年级、56年级三个学段。小学科学课程以培养学生科学素养为宗旨，涵盖科学知识，科学探究，科学态度，科学、技术、社会与环境四个
16、方面的目标，每个方面分为总目标和学段目标。小学科学课程内容以学生能够感知的物质科学、生命科学、地球与宇宙科学、技术与工程 中一些比较直观、学生有兴趣参与学习的重要内容为载体，重在培养学生对科学的兴趣、正确的思维方式和学习习惯。本标准在物质科学领域选择了6个主要概念，生命科学领域选 择了6个主要概念，地球与宇宙科学领域选择了3个主要概念，技术与工程领域选择了3个主 要概念，四大领域的18个主要概念构成了本课程的学习内容，并将科学、技术、社会与环 境的内容融入其中。这四大领域的18个主要概念被分解成75个学习内容，分布在三个学段 的课程内容中。科学知识目标的学习进阶如如（三）基于学习进阶确定STE
17、A：小学科学课程标准：小学科学课程标准（2017）物物M内容的年级分布质科质科学学领域领域聚合交叉 协同创新科学探究目标的学习进阶聚合交叉 协同创新科学态度目标的学习进阶聚合交叉 协同创新维度科学态度学段目标12年级34年级56年级探究兴趣能在好奇心的驱使下，对常见的动植物和物质 的外在特征、生活中的 科学现象、自然现象表 现出探究兴趣。能在好奇心的驱使下，表 现出对现象和事件发生的 条件、过程、原因等方面 的探究兴趣。表现出对事物的结构、功 能、变化及相互关系进行 科学探究的兴趣。实事求是能如实讲述事实，当发 现事实与自己原有的想 法不同时，能尊重事实 养成用事实说话的意识在科学探究中能以事
18、实为 依据，不从众，不轻易相 信权威与书本；面对有说 服力的证据，能调整自己 的观点。在尊重证据的前提下，坚 持正确的观点；当多人观 察、实验结果出现不一致 时，不急于下结论，而是 分析原因，再次观察、实 验，以事实为依据作出判 断。追求创新在教师指导下，能围绕 一个主题作出猜测，尝 试多角度、多方式认识 事物。乐于尝试运用多种材料、多种思路、多样方法完成 科学探究，体会创新乐趣能大胆质疑，从不同视角 提出研究思路，采用新的 方法、利用新的材料，完 成探究、设计与制作，培 养创新精神。合作分享愿意倾听、分享他人的 信息；乐于表达、讲述 自己的观点；能按要求 进行合作探究学习。能接纳他人的观点，
19、完善 自己的探究；能分工协作 进行多人合作的探究学习 乐于为完成探究活动，分 享彼此的想法和力量。能接受别人的批评意见，反思、调整自己的探究；在进行多人合作时，愿意 沟通交流，综合考虑小组 各成员的意见，形成集体 的观点。科学技术社会与环境目标的学习进阶聚合交叉 协同创新关系科学、技术、社会与环境学段目标12 年级34 年级56 年级科学技 术与日 常生活 的联系了 解 生 活 中 常 见 的科技产品及其给人类生 活带来的便利。了解科学技术对人类生活方式和思维方式的影响。了 解 科 学 技 术 可 以 减 少自然灾害对人类生活的影响；了解 在 科 学 研 究 与 技 术 应 用 中 必 须 考
20、 虑 伦 理 和 道 德 的 价 值取向。科学技 术与社 会发展 的联系了 解 人 类 可 以 利 用科学技术改造自然，让生 活环境不断得到改善。了解 并意识到 人类对 产品不断改进以适应自己不断 增加的需求。了解人类的需 求是影响科学技术发展的关 键因素。了 解 人 类 的 好 奇 和 社 会的需求是科学技术发展的动 力，技术的发展和应用影响着 社会发展。人类与 自然和 谐相处了 解 人 类 的 生 活 和生产需要从自然界获取 资源，同 时 会 产 生 废 弃 物，有些垃圾可以回收利 用。珍爱生命，保护身边 的动植物，意识到保护环 境的重要性。了解 人类的生 活和生 产可能造 成对环境 的破
21、坏，具 有 参 与 环 境 保 护 活 动 的 意 识，愿意采取行动保护环境，节约资源。认识到人类、动植物、环境的相互影响和相互依存关 系，了解地球上的资源是有限 的，人类活动会对环境产生正 面和负面的影响，自觉采取行 动，保护环境。基于领域整合实施STEM教育聚合交叉 协同创新S T E M 教育的变化STEM，30年STEM+COMPUTERSTEM教育法（教育法（2015）STREAMSTEAM，21世纪初Science、Technology、Engineering,Math聚合交叉 协同创新STEM+ArtSTEAM+Reading and Writing abilit制定融入STEM
22、的课程标准小学科学课程标准（2017）技术与工程核心概念实现基于现有课程体系发展STEM课程聚合交叉 协同创新美国州共同核心数学标准，CCSSM美国下一代科学教育标准，NGSS2013年颁布了新一代科学课程标准。标准整合的思想特别明显，强调学科核心概念（big ideas）、跨学科概念（crosscutting concepts）、科学和工程实践（science and engineering practice）课程标准融入技术与工程教育内课程标准融入技术与工程教育内容容聚合交叉 协同创新科学教育的重要目标是培养具有科学素养、适应社会发展的未来公民，使其 具备一定的创新能力和实践能力。为达到这
23、一目标，国际科学教育界日益关 注科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)和数学(Mathematics)教育（即STEM教育）的交叉融合，提出以整合的教学方式 使学生掌握知识和技能，并能进行灵活迁移应用，解决现实问题。修订工作组将STEM教育理念融入标准（送审稿），首次在我国将“技 术与工程”纳入科学课程标准，将其列为与物质科学、生命科学、地球与宇 宙科学并列的专门领域。突出科学课程的综合突出科学课程的综合性性聚合交叉 协同创新小学科学课程是一门综合性综合性课程。理解自然现象和解决实际问题需要综 合运用不同领域的知识和方法。小学科学课程针对学生身边的
24、现象，从 物质科学、生命科学、地球和宇宙科学、技术与工程四个领域，综合呈 现科学知识和科学方法，强调这四个领域知识之间的相互渗透和相互联 系，注重自然世界的整体性，发挥不同知识领域的教育功能和思维培养 功能；注重学习内容与已有经验的结合、动手与动脑的结合、书本知识 学习与社会实践的结合，理解自然与解决问题的结合，着力提高学生的 综合能力；强调科学课程与并行开设的语文、数学等课程相互渗透，促 进学生的全面发展。1与数学的关联与互动与数学的关联与互动。科学探究中的数据处理、模型建立都离不开数学。要尽可能让学生在探究的 过程中，应用数学知识和数学思维方式。例如，通过连续测量一杯热水的温度，绘制曲线图
25、。2与语文的关联与互动与语文的关联与互动。科学课有很多听、说、读、写的机会，教师应多提供这些机会，并设法使之 带有科学色彩。例如，让学生撰写观察日记，阅读科普书籍，按科学探究的线索重组科学家传记中的信 息，撰写科学小论文，编写与表演科普剧等。3与综合实践活动的关与综合实践活动的关联联与互与互动动。科学探究的许多课题可以成为研究性学习的内容，对这些课题的研 究可因其情境的真实性和时间的机动性而使学生获益；综合实践活动也会因科学与社会问题的交织而相 得益彰。与环境保护、可持续发展有关的议题较为容易实现两者的互动与整合。4倡导跨学科学习方式倡导跨学科学习方式。科学、技术、工程与数学（Science,
26、Technology,Engineering,and Mathematics,STEM）是一种以项目学习、问题解决为导向的课程组织方式，它将科学、技术、工程、数学有机地融合为一体，有利于学生创新能力的培养。科学教师可以尝试运用于自己的教学实践。聚合交叉 协同创新我国STEM教育现状制造技术制造技术计算机技术计算机技术信息信息技术技术创创新教育运用新教育运用创客聚合交叉 协同创新机器人STEM活动3D打印VR/AR开源硬件STEM教育的系统设计创客机器人STEM活动VR/AR开源硬件政策支持教学创新教师发展有效评价STEM活动整合活动科学素养STEM整合性能力聚合交叉 协同创新制定S T E M
27、 教育政策体系聚合交叉 协同创新目标规划财政支持标准发布利益相关方协调制定S T E M 教育政策体系聚合交叉 协同创新目标规划美国：1996，塑造未来：透视科学、数学、工程和技术的本科教育：K-12阶段的STEM教育，STEM师资培养。2011，成功的K-12阶段STEM教育：确认科学、技术、工程和数学的有效 途径：提高学生对STEM兴趣、扩张STEAM人才（如女性、少数民族裔）、全面提升公民STEM素养等目标。2013，五年STEM教育战略计划（2013），提出了5个战略目标和2项协 调目标.制定S T E M 教育政策体系财政支持：美国43亿美元2008-2010国家竞争力法（2007）
28、聚合交叉 协同创新追加1.15+4.48亿美元2013联邦STEM教育五年战略规划（2013）29亿美元20152015年STEAM教育预算制定S T E M 教育政策体系聚合交叉 协同创新 标准能对教学过程、评价方式产生深远影响（教师）教育的品质、类型和形式由于标准的规范更有利于创新人才的 培育（学生）K-12年级STEM整合教育：现状、前景和研究议程（2014）：标准是影响K-12年级实施STEAM教育的重要因素之一创新美国：制定一个科学、技术、工程和数学的议程：课程、内容标准、评价、教师制定S T E M 教育政策体系利益相关方协调“协调为主，自主发展”“利益分配”向“利益共赢”转变K-
29、12年级STEM整合教育：现状、前景和研究议程（2014）：一是开发和建立教育研究者、项目设计者、实践者，以及专业组织共通的话语体系，以便交流、描述各 项工作；二是STEAM整合教育方案的设计者、负责实施人员、干预组织等应该明确的将其工作归入一种教育改进的迭代模型，以便更新和评价。聚合交叉 协同创新学思维学探究学创新聚合交叉 协同创新三层级活动课程体系三层级活动课程体系思维是探究的前提，探 究是创新的基础，因此，开设学思维活动课程是有 效培养学生STEAM整 合 性能力和创新素质的前 提条件学思维聚合交叉 协同创新学思维设设计计思路思路聚合交叉 协同创新LOGO思维的内容（知识）思维的内容（知
30、识）社 会数 学艺 术日 常 生 活语 文科 学思维训练由于能力是领域相关 的，所以我们的思维训练 覆盖几乎所有的领域主要涉及数学、语文、科学、社会、艺术等个学科以及日常生活。聚合交叉 协同创新思维品质思维品质4善于深入地思考问题，抓住事物的本质和规律，预见事物的 发展过程1235聚合交叉 协同创新思维的起点灵活、思维的过程灵活、概括迁移能力强深 刻性灵 活 性敏 捷 性批 判 性独 创 性正确基础上的速度思维过程中善于严格估计思维材料和精细检查思维过程创造性思维（创造力的核心）观观察能察能力力年级年级活活动名动名称称思思维方维方法法与与能力能力描描述述一一年年级级上册2认识苹果13神奇的拼图
31、之旅静态的按规律观察和相同事物的对比观察，按时间顺序对日常生活的观察，注意观察的 全面性和顺序性。下册6忙碌的早晨二二 年年 级级上册1秋天的变化抓住事物变化中的特征，从某属性出发观察 自身和生活，注意观察的时序性。下册1小蝌蚪找妈妈 13人体中的数字三三 年年 级级上册1炒菜的学问抓住事件变化发展中的阶段特点，注意观察 事物的时间特征。下册3我的时间我做主四四 年年 级级上册1佑佑的画对生活中细节的观察，并能在观察中总结事 物的特点。下册/五五 年年 级级上册/在活动和运用中，逐渐形成全面、全程、有 序观察事物的习惯。下册/六六年年级级上册/下 册/聚合交叉 协同创新观察观察是有目的、有计
32、划、比较持久的知觉。它是以视觉为主，融 其他各种感觉为一体 的综合感知，是知觉 的一种高级形式。观 察方法主要有顺序观 察、对比观察和分步 观察三种。思维的方法思维的方法学思学思维维游戏游戏活活动和动和资资源源库库基于学思维活动课程，开发了网络游戏课程平台学思维资源库网站：网站：http:/聚合交叉 协同创新聚合交叉 协同创新学思维促进创造力发展的可塑性机制聚合交叉 协同创新学思维促进创造力发展的可塑性机制神经机制研究神经机制研究（1）在300400ms时间窗内，更负 的N300-400，反映了提提供供答案答案瞬瞬 间新旧思间新旧思路引路引起起的的认知认知冲突冲突。（2）在5001000ms时
33、间窗内，更正的LPC，反映 了被试根据答案所获得的启发信息，在在工工作记作记忆忆 中更中更新并确新并确认认保持保持正正确汉字确汉字的的认知认知过过程程。聚合交叉 协同创新学思维促进创造力发展的可塑性机制神经机制研究神经机制研究实 验 组控 制 组潜伏期：实验组 控制组平均波幅：实验组控制组经过一年的学思维培训之后，实验组学生比控制组学生，能够更更 快快得觉察到认知冲突，且认知冲突 的强度强度削削弱弱。聚合交叉 协同创新方案构成创意科学丛书创意科学丛书实验材料实验材料科学实验活动科学实验活动线下增值服务线下增值服务数字教育资源库数字教育资源库学探究学探究一、创意科学丛一、创意科学丛书书教师用书学
34、生用书本套丛书按月份安排，全年12个月。每个月6个年级，含小学16年级各1册学生用书，共72册。二、科学实验二、科学实验活动及材活动及材料料每个年级每个月4个实验，总计288个科学实验活动。作为整体解决方案的亮点之一，每一 个课时均配备了一一对应的实验材料。每个月4节课构成1个主题单元材料包。通 过“教材+实验材料+数字资源+互动平 台”，构建一个“能读、能做、会动”的 小学STEAM科学学习的整体解决方案，极 大的解决了广大一线教师“组织实验 难、寻找材料难”的现实问题。产品构成三、数字教育资源库三、数字教育资源库创意科学实验室创意科学实验室通过创意科学教育平台以及 专利申请指导服务等内容，
35、提供创意科学教育 的一站式解决方案。该实验室由3D打印、智能 硬件与编程、人工智能和机器人、物联网、VR 与AR、生命科学、量子信息、木工、金工、数 控切割、陶艺、纺织等组成。旨在通过多学科 整合培养学生动手能力和创造能力，全面提升 学生的科学素养。STEAM创意科学课程专家团队STEAMSTEAM创创意意科学课科学课程总程总顾顾问问林崇德教授当代中国著名心理学家、教育家，北京师范大学资深教授，博士生导师，中国学生发展核心素养研发负责人。STEAMSTEAM创创意意科学课科学课程总主编程总主编 胡卫胡卫平平教授中国基础教育质量监测协同创新中心副 主任，现代教学技术教育部重点实验室主任，中国教育
36、学会科学教育分会理事长，国家小学 科学课程标准专家组副组长。STEAM创意科学课程专家团队STEAM创意科学课程专家团队STEAM创意科学课程专家团队STEAM创意科学课程专家团队”学创新”是“学探究”的深化，旨在培养学生的科学创新素质。新技术引领新技术引领的的STEM 活动课程：活动课程：智能机器人活动课程、3D艺术打印、AI与 计算思维编程、智能导航 与虚拟现实教育活动平台学学创新创新学 创 新聚合交叉 协同创新第一，创造性思维的3D打印艺术课程学创新2D转转3D3D浮雕浮雕3D漫像漫像3D数字数字 建模建模3D积木积木3D艺术艺术 建模建模2D转3D Easy3D3D积木 3DCube3
37、D浮雕 3DEmboss3D漫像 3DCAP3D数字建模Magic3D3D艺术建模 Art3D快速建模 Quick3D3D模型库 3DLIB快速建模快速建模3D模型库模型库3D程序程序 员员3D程序员 Scratch3D聚合交叉 协同创新Lesson1：走进3D打印Lesson2：可爱小吊坠Lesson3：书 本好伴侣Lesson4：七巧板 Lesson5：杯底之蛙 Lesson6：灵 活的鱼小学（32课时）初中（32课时）Lesson1：新奇鸟窝Lesson2：百变收纳盒Lesson3：小木船 Lesson4：鲁班锁 Lesson5：摩天大楼 Lesson6：风向仪高中（16课时）Lesso
38、n1：漂亮的LogoLesson2：时间管理 Lesson3：齿轮 Lesson4：长城Lesson5：妙用轮子Lesson6：永恒 的记忆学创新第一，创造性思维的3D打印艺术课程3D打印机打印机聚合交叉 协同创新3D扫描扫描3D打印笔打印笔学创新第二，工程、设计与计算思维相结合的智能硬件活动基于基于“教育神经元教育神经元”开开发发了了“M部部落探险家落探险家”的小学学段的小学学段系系列课程列课程聚合交叉 协同创新学创新第二，工程、设计与计算思维相结合的智能硬件活动分为分为4 4大主大主题题，每个主，每个主题遵题遵从从“3+1”“3+1”课课程设置，程设置，即即3 3节基础常节基础常规课规课程
39、，程，1 1节创节创意意课（分享课（分享课程课程）。聚合交叉 协同创新在原在原有有DIY机器人大赛机器人大赛 工作的基础上，开发了工作的基础上，开发了 一系列计算思维、设计一系列计算思维、设计 思维和工程思维相结合思维和工程思维相结合 的机的机器器人人创创客客教育教育课课程程。聚合交叉 协同创新学创新第三，计算思维与工程、设计思维相结合的智能机器人3.1 计算思维与工程、设计思维相结合的智能机器人学创新手机与平板的手机与平板的APPAPP电脑电脑ScratchScratch软件软件3-4年级年级5-6年级年级7-8年级年级智能机器人智能机器人程小奔程小奔3-4年级课程年级课程mbot 5-6年
40、级课程年级课程单元一 初识mbot单元二 mblock软件准备 单元三 M系列APP学习 单元四 LED灯组件单元五 蜂鸣器组件单元六 光线传感器组件单元七 直流机电与超声波传感器 单元八 巡线传感器单元九六组机器人与声光互动mbot单元十 mbot动感小猫扩展包M range 7-8年级课程年级课程聚合交叉 协同创新3.2 计算思维与工程、设计思维相结合的机器人创客活动学创新真相只有一个平衡大师的表演幸运密码谜之音符灯语者Hello，Puppy哨兵太阳的秘密智能探测器看不见的线聚合交叉 协同创新学创新3.3 人工智能下的计算思维 融合的创新活动 增强现实的控制交互 智能识别人的年龄聚合交叉
41、协同创新学创新认识北斗及小小经纬仪的制作体验北斗卫星信号“生物钟”与时间知觉北斗位置初体验与数字星球永不消逝的电波北斗小时钟北斗测高与测速卫星与通信北斗环境监测北斗灾难监测第四，工程、设计与科学思维相结合的北斗导航系列课程面向初中7-8年级开发了北斗系列课程的活动聚合交叉 协同创新第五，虚拟现实技术下的教育创新实践活动学创新沉浸沉浸式式VR实践实践VR技术提供给学生情境、协作、交流和意义建构四个重要的学习环节，让学生在VR情境下自主动手、合作、创造中学习，培养学生动 手与创新能力。聚合交叉 协同创新组建各组建各学科指导小组学科指导小组课题研究课题研究 的过程的过程学员的选学员的选 拔和培训拔和
42、培训确定高中确定高中高校重点高校重点 实验室实验室1确定确定参与参与 计划计划的高的高 中、中、高校高校2优优势学势学科科、354大学与中学联合模式大学与中学联合模式聚合交叉 协同创新大学与中学联合培养模式聚合交叉 协同创新创新创新 点二：点二：创创 新新 人人 才才 选选 拔拔 方方 式式大学与中学联合培养模式聚合交叉 协同创新学学校校学学生生教教师师聚合交叉 协同创新学校学校研究性学习研究性学习“春笋计划”学员 的榜样作用、聘请 高校教师指导研究 性学习、在校内延 伸青年科学研究院。理念至实践理念至实践探索“问题发现问题研究问 题解决连锁反 应”为导向的课堂 教学方式 等。营造和谐的营造和
43、谐的深化研究深化研究性学习性学习理念至实践理念至实践的转变的转变营营造造创创和和新新谐谐氛氛的的围围创新氛围创新氛围创新氛围创新氛围学校激励学生质疑、创新，教师关心、理 解学生，尊重学生的 兴趣与爱好，使学生 在创新的过程中充实。聚合交叉 协同创新教师教师自身专业的成长自身专业的成长参加参加“春笋计划春笋计划”，可以与学生可以与学生 投入社会进行观察，进行思考，与高投入社会进行观察，进行思考，与高 校教授交流的过程，教师也在不断地校教授交流的过程，教师也在不断地 学习和提高。学习和提高。创造性观念的改变创造性观念的改变教师已开始普遍地关注那些在课教师已开始普遍地关注那些在课 堂中有独堂中有独特
44、想法的学生，并鼓励他们特想法的学生，并鼓励他们 发表自己的意见，发表自己的意见，以达到教学相长。以达到教学相长。聚合交叉 协同创新学生掌握了许多科学生掌握了许多科究的方法，对学科知识有了更究的方法，对学科知识有了更深的理解，并为后续深的理解，并为后续的的学习学习、研究奠定了良好的基础，学生研究奠定了良好的基础，学生 反映自己掌握知识的能力与之反映自己掌握知识的能力与之 前相比得前相比得到了到了很大程度很大程度的提高的提高 并在获得科学知识的同时体会并在获得科学知识的同时体会 知识的创造过程。知识的创造过程。思思思思维维维维方方方方式式式式得得到到得得转转到到变变转变转变学学学学习习习习兴兴兴兴
45、趣趣趣趣和和和和动动动动机机得得机机到到得得激激到到发发激发激发科科科科研研研研意意意意识识识识得得到到得得提提到到高高提高提高创创创创造造造造性性性性人人人人格格逐逐格格步步逐逐形形步步成成形成形成学生在怀疑性、独学生在怀疑性、独立立好奇心、开放性、自信心和坚好奇心、开放性、自信心和坚持性等人格特质方面有了很大持性等人格特质方面有了很大改变，同时学会了发改变，同时学会了发现现、提出、提出 问题并且敢于质疑，独立性和问题并且敢于质疑，独立性和 好奇心也有了改变，做事情更好奇心也有了改变，做事情更 有耐心，也比较注意细节。有耐心，也比较注意细节。在知识学习的过程中，在知识学习的过程中，学生由过去
46、被动的接受转为学生由过去被动的接受转为 现在的自主探现在的自主探究究，在思考、在思考、解决问题时学会遵循一定的解决问题时学会遵循一定的 依据，而不盲目进行。依据，而不盲目进行。科研意识得到提高科研意识得到提高创造性人格逐步形创造性人格逐步形成成 学研学研 思思维方式得到转变维方式得到转变学习兴趣和动机得到激学习兴趣和动机得到激发发 性、性、在知识学习的过程在知识学习的过程中，学中，学 生对知识的兴趣更加浓厚，生对知识的兴趣更加浓厚，90%的学生认为与之的学生认为与之前相前相比比，自身的学习兴趣、学习方法自身的学习兴趣、学习方法有有 了很大的提高。同晨学生学习了很大的提高。同晨学生学习 的深层动
47、的深层动机显著机显著高高于表于表层动机。层动机。学生学生聚合交叉 协同创新实施基于思维的探究式教学聚合交叉 协同创新分析国内外有关STEM教学过程和模式的论述，概括起来主 要有3种教学观点：第一，基于项目的STEM教学过程；第二，基于证据的STEM教学过程；第三，CDIO理念下的STEM教学过程思维的参与构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和操作（Operate），是最 新的工程教育理念聚合交叉 协同创新杜威（杜威（J.J.DeweyDewey）的教学思想的教学思想从情景中发现疑难；从疑难中提出问题；作出解决问题的各种假设；推断哪一种假设能解决问题；经过检
48、验来修正假设、获得结论。这是一这是一种种“从从做中学做中学”的的教教学步骤学步骤，在在“做做”中中思维思维，通过思维提出，通过思维提出问问题和题和解解决问决问题题，并，并在在“做做”中验证效果。中验证效果。聚合交叉 协同创新建构主义理论的教学思想建构主义理论的教学思想学生的学习是一个积极主动的建构过程，教师要 为学生创设良好的学习环境，设置适当的问题情 境，引起学生的认知冲突，激发学生的积极思维。教学活动是教师通过创设良好的外部学生情境，引导学生主动建构知识意义的过程，核心是促进 学生积极主动的思维。教学思想的历史考察教学思想的历史考察教学的核心是思维学学习研习研究究的的最新成果最新成果聚合交
49、叉 协同创新学生发展核心素养的构成交流合作学习能力思维 能力创新 能力国家认同国际理解社会责任社会情绪问题解决身心健康道德品质人文素养数据素养语言素养科学素养 生活职业自我管理核心核心应用应用基础基础所有核心素养的形成必须通过学生积极主动的思考聚合交叉 协同创新要以发展学生的学习能力、思维能力和创新能力为核 心，提升基础素养的质量 和应用素养的水平。教学的本质及规律的研究思路教学本质的系统研究聚合交叉 协同创新学校环境，教学方式，动机，学校环境，教学方式，动机，情情绪，绪，情情境境创创设，设，互互动，动，元元认认知知等方面开展了教学本质及规律研究。教学本质的系统研究聚合交叉 协同创新核心思想与
50、目标核心思想：教学的核心是思维，学生的学教学的核心是思维，学生的学习习需要需要思思考考目标指向核心素养目标指向核心素养 第一，知识和方法的深度理解与灵活应用；第二，批判性思维与创造性思维能力的培养 第三，合作能力与交流能力的培养；第四，内在学习动机与自主学习能力的培养；第五，创新素质的发展。聚合交叉 协同创新课堂教课堂教学学需要遵循的基本原理需要遵循的基本原理自主建构自主建构学生之间以及学生 与教师之间的对话认知冲突认知冲突激发学生积极思维动机激发动机激发引入问题元认知元认知反思我们是如何解决问题的应用迁移应用迁移应用所学到的思维方法解决其它问题基本要素基本要素创设情境提出问题自主探究合作交流
