STEAM是科学、技术、工程、艺术和数学的统称。 STEAM教育是培养创新人才的新教育范式。 它旨在打破学科领域的界限,提倡基于项目的学习,强调经验和实践。 项目式STEAM学习对于增强人文素养、培养理性思维、培养主动学习意识、提高个体意识、强化解决问题等方面具有积极意义。 它是培养学生核心能力的重要途径。
STEAM教育强调多学科的交叉融合,尤其是科学与工程实践的结合。 在我国学科本位教学的现状下,课题组高中物理、化学、生物教师通过整理本学科STEAM教育教材,组织跨学科探究活动,是科学、技术融合的一次尝试。 ,和工程在本学科的教学中。 是将人文、艺术、数学等多学科融会贯通,落实STEAM教育理念的有益尝试。 因此,我们以高中科学和计算机科学为学科背景,采取学科渗透模式,基于学科交叉的核心理念,通过项目研究的方式整合其他学科的素材来编写教学案例,在教学中注重学科交叉。教学实践。 学科整合。 高中STEAM课程不能是单一学科的课程知识,而是融合各学科、综合解决问题的课程。 我们的高中教材也希望能够为高中教师开展STEAM教育提供参考。 我们希望教材中的案例能够为教师开发高中STEAM教学课程提供启发。
三册教材《STEAM高中课程实例(上、中、下)》由全国50位优秀高中数学、物理、化学、生物和信息技术教师、工程师、设计师精选参考国家课程标准紧密结合。 国外优秀STEAM教学案例整理。 这是国内第一套高中STEAM教材。 与中国科学技术大学出版社出版的《STEAM课例汇编》(幼儿园至九年级共12册)一致、一致。
《STEAM高中课例汇编(上、中、下)》三册中,第一册共16个课例。 这些课例均来自学生现实生活中感兴趣的真实问题,可操作性很强。 16个课例分为四类:(1)聚焦STEAM学科核心概念,拓展跨学科概念的外延:《神奇的离心现象》从离心现象入手,引导学生思考如何研究STEAM学科的核心概念。土壤中细菌的浓缩,增强学生对中国非物质文化遗产——铁水烟花制作的认识; (2)基于现实生活情境问题,激发知识与技术的结合:《测量摩天大楼的高度》《如何提高太阳能反射板的发电效率》《基于单片机》《家庭垃圾分类机》 ”从存在的实际问题出发,追求现实情境中问题解决方案的构建; (3)利用编程开源平台,增强跨学科知识融合:《基于Arduino的光雕设计》和《社区智慧》《交通灯设计》从简单易学的Arduino平台入手,与二极管、建模相结合艺术设计软件和编程软件,既提高了学生的实践能力,又激发了学生的兴趣和创新能力; (4)智能手机APP应用物理实验和可视化促进学生深入探索:《基于传感器的电磁辐射测量》从传统实验室难以测量的磁场强度入手,简化了测量方法,突破了技术解决困难,拓宽学生的思维。 本书的课例将看似“高端”的软件应用到普通的教学方法中,让学生接触计算机,培养理性思维和动手能力,同时支持学生动手玩、激发好奇心,鼓励提问,培养主动探究和分享的思维习惯,让学生利用所学知识激发想象力,学会深度学习。
《STEAM高中课例汇编(第2卷)》共包含17个课例。 这些课例主要体现了以下三个特点:(1)以STEAM学科思维为主体,开展学科融合。 大部分课例都是以高中科学学科目标要求的学科知识、实验操作以及原理和机制为基础。 例如,课例是基于常见元素及其化合物的知识——“自制简易泡沫灭火器”,课例是基于实验物质分离的实验操作。 ——《从橙皮中提取香薰精油》等都是以高中科学知识体系中的主要知识为基础,力求让学生在真实体验中构建知识网络,从而实现各学科的融合。 (2)以生活情境为载体,激发研究兴趣。 《喝水》、《牛奶制成的塑料塔》、《制作个性化手工皂》等课程实例,从生活中常见物质入手,解决相应问题。 一方面,增加了亲切感,激发了学生的兴趣和共鸣。 另一方面,它可以鼓励他们真正运用所学到的知识。 (三)以工程生产为抓手,提高综合能力。 例如《简易净水器的准备》《大气小卫士——智能气象站制作》等课例使用xDing软件和3Done软件完成模型制作,利用3D打印制作模型实现水的净化和大气探测; 例如,《太阳能热水器的设计与制作》采用电致发光板、太阳能电池板等来完成发光器和热水器的制作。 融合多种信息技术,实现工程化生产,让学生边干边学、参与其中、乐在其中,进一步提高综合运用知识、分析解决实际问题、沟通合作的能力。
《STEAM高中课例汇编(第2卷)》共包含16个课例,全部围绕最新高中课程标准中的核心概念设计。 内容涵盖高中必修模块和选修必修模块。 部分课程实例基于STEAM理念,拓展课程标准要求的教学活动。 例如,“探索植物叶色的奥秘”在“色素提取与分离”实验的基础上增加了工程化内容,“模拟性状分离的杂交实验”则从“遗传分离规律的模拟实验”延伸到了“遗传分离规律的模拟实验”。模拟“自由组合法则”并融入艺术元素; 有些课程以真实任务驱动,要求学生在完成任务的过程中学习和应用知识,如《细胞周期调控与癌症治疗》为学生提供了丰富的学习材料,帮助学生了解细胞周期并提出癌症治疗计划;其他课程将学生置于真实的问题情境中,要求学生运用所学知识创造性地解决问题,例如“动物的“呼救”、“拯救红豆杉”、“流感”袭击。 》、《造纸废水酶处理方法及其工艺优化》等。这些课程不仅让学生学习相关知识和技能,还引导学生关注环境保护、生活健康、生产等实际问题。和生活,增强学生的社会责任感。
本套教材共三册,分为教师用书和教学参考书两部分。 教材供教师和学生在课堂上共同使用。 它利用贴近日常生活的情景引入工程挑战,引导学生按照工程设计流程开展实践活动。 案例式的活动记录为教师对学生进行过程性评价和总结性评价提供了依据。 教学参考为教师备课提供帮助。 涵盖科学与工程实践、学科核心概念、跨学科概念三个维度的教学目标指导教师的教学方向。 详细的教学过程为老师的教学安排提供参考,涉及科学原理。 、技术难点、工程应用、数学应用、艺术展示、阅读写作、社会人文等方面的STEAM元素拓展教师的教学思路。 这些STEAM项目以解决实际问题为任务,以日常家居用品为材料。 要求学生以3-4人为一组,在老师的指导下通过“十步”完成任务。 这十个步骤是: 步骤一:研究课程问题及相应的解决方案; 第二步:集体讨论如何设计模型、流程或系统来解决问题; 步骤3:绘制模型、流程或系统的图; 第四步:构建原型; 第五步:测试原型; 第六步:评估样机的工作性能; 第七步:确定原型的改进方案; 步骤8:对原型进行一些必要的改进; 步骤9:对改进后的原型机进行重新测试和评估; 第10步:显示结果。 通过这“十步”,鼓励学生主动学习、掌握和应用相关的科学和数学知识,提高团队合作中的沟通和交流能力以及独立完成任务的能力,培养批判性思维和语言表达的艺术。 在 STEAM 项目中获得的信心也将帮助学生在学校和以后的生活中取得成功。
目前国内缺乏可直接供高中参考的STEAM书籍或实验手册。 这套丛书提供了STEAM课程案例,并提供了STEAM教学模式的详细规则和实施策略。 因此,这套书可以作为帮助学生学习STEAM知识、培养21世纪所需技能的书籍。 也可供教师、家长、社会培训机构、创客教育工作者等开展STEAM教育参考,拥有广泛的读者群体。 观众。
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张海印STEM研究团队
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