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什么是STEM教育

STEM是科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)和数学(Mathematics)的缩写,这一教育理念对于维持经济的持续繁荣和保障社会的安全健康至关重要。具体而言,STEM教育涵盖以下四个核心领域:

1. 科学素养:涉及对物理、化学、生物科学、地球空间科学等领域的知识运用,以理解自然界的现象并参与对其影响的过程。

2. 技术素养:涵盖对技术的使用、管理、理解和评价能力,涉及广泛的技术领域。

3. 工程素养:关注技术工程设计与开发过程的理解,培养学生的工程思维和解决问题的能力。

4. 数学素养:强调学生解决现实世界中数学问题的能力,包括发现、表达、解释和解决各种情境下的数学问题。

STEM教育的核心在于将跨学科知识综合运用,不仅强调学科知识的融合,而且重视创新思维、动手能力和团队合作能力的培养。在教学过程中,教师通常采用基于项目的学习(PBL)和工程设计教学法。此外,学生还应参与科技馆、博物馆、科学中心等机构的STEM活动,以及电视节目、机器人比赛、社会实践等,以深化对学科间联系的理解。

美国较早倡导STEM教育,认为国家的竞争力源于具备STEM素养的人才。因此,他们推行STEM教育,并逐渐强调其整合性,提倡“从娃娃抓起”,认为早期接触STEM教育有助于学生未来的发展。STEM教育注重培养学生的创新能力,是一个跨学科、体验式、趣味性、协作性强、知识与能力并重的教育体系。

中美两国在STEM教育的年龄段和方法上有所不同。在中国,STEM教育主要集中在高等教育阶段,更注重理论和认知的培养;而美国则从小培养学生的方法论和实操能力。教学内容上,例如在小学的建构课程中,中国使用塑料积木,而美国则使用沙盘和微型建筑材料,鼓励学生了解建筑结构和稳定性,并亲手构建微缩景观。

STEM教育中,美国强调将真实世界的工业产品微缩化引入课堂和家庭,微型机床等设备并不鲜见。然而,许多孩子在小学生阶段表现优异,进入中学后成绩却出现滑坡。这可能是因为中学阶段学习方法发生了变化,要求学生更多地进行自主学习和问题解决能力的培养。此外,家长和老师可能认为孩子太小,不易理解复杂知识,因而将他们保护在“温室”中,这虽然保护了孩子,但也可能限制了他们的成长机会。

通过动手实践和独立思考,STEM教育使学生习得的知识更具记忆性,并能应用于真实世界的问题解决中。这种教育方式有助于学生在教育启蒙早期培养基本的科学素养、理科素养,以及解决问题的能力和批判性思维。

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