基于扎根理论的STEM学习动机影响因素模型及实践研究
这是一篇关于STEM教育,学习动机,模型构建,扎根理论的论文, 主要内容为STEM教育由于缺乏系统的课程内容、缺少专业的STEM师资力量等原因,导致学生参与STEM学习积极性不够、学生存留率不断降低,影响STEM教育的发展。学习动机是影响学生学习成就的主要因素之一,对激发、维持和强化学生的学习行为有重要作用,有助于促进学生主动学习,并通过学生积极主动学习,缩小学生在STEM学习上的差距,提高学生存留率。因此,分析STEM学习中学生学习动机的影响因素以提高学生动机水平、帮助学生实现高水平的STEM学习、提高学生STEM科学素养、实现深度学习是值得研究人员和STEM教师关注的重要研究方向。研究基于扎根理论对参与过STEM学习的在校学生进行调查研究,采用半结构化深度访谈方式进行数据收集,并利用NVivo11软件对所得数据进行筛选、归纳等数据分析,得出STEM学习动机影响因素。基于上述研究并结合动机理论、建构主义学习理论和知识建构理论,研究从学习诱因、自我掌控、交互需求和能力展现4个核心范畴、7个主范畴以及22个范畴并结合STEM学习环境构建了STEM学习动机影响因素模型。同时开展相关实证研究,使用SPSS统计分析软件对研究数据进行定量分析,判断STEM学习动机影响因素模型的应用效果。研究结果表明,在动机水平上,实验组学生的学习关联、学习能力和学习激励三个子维度的水平都显著优于对照组,学习原因、学习自主和学习归因三个子维度与对照组存在差距但并不明显;在学习成果方面,实验组学生的解决方案和作品成绩均高于对照组。最后,从研究结果得到实践启示提出5条STEM学习动机提高策略,分别是基于计算机支架的复杂问题解决策略、基于多模态数据驱动的智能化评价策略、基于动态知识图谱的知识生成策略、基于教学代理的学习支持策略、基于认知神经科学的学习规律顺应策略,以期提高学生STEM学习动机水平和学习效果,为教师开展STEM教学设计、提高学生STEM学习的存留率提供相关决策依据。研究最后为STEM教育的相关研究提供了重要补充。一是利用扎根理论对学习动机进行质性分析提取学习动机影响因素,提高了学习动机研究的广度;二是对STEM学习动机进行研究,是目前学科学习动机研究中较少的研究内容,丰富了STEM教育研究的理论视角。
基于扎根理论的STEM学习动机影响因素模型及实践研究
这是一篇关于STEM教育,学习动机,模型构建,扎根理论的论文, 主要内容为STEM教育由于缺乏系统的课程内容、缺少专业的STEM师资力量等原因,导致学生参与STEM学习积极性不够、学生存留率不断降低,影响STEM教育的发展。学习动机是影响学生学习成就的主要因素之一,对激发、维持和强化学生的学习行为有重要作用,有助于促进学生主动学习,并通过学生积极主动学习,缩小学生在STEM学习上的差距,提高学生存留率。因此,分析STEM学习中学生学习动机的影响因素以提高学生动机水平、帮助学生实现高水平的STEM学习、提高学生STEM科学素养、实现深度学习是值得研究人员和STEM教师关注的重要研究方向。研究基于扎根理论对参与过STEM学习的在校学生进行调查研究,采用半结构化深度访谈方式进行数据收集,并利用NVivo11软件对所得数据进行筛选、归纳等数据分析,得出STEM学习动机影响因素。基于上述研究并结合动机理论、建构主义学习理论和知识建构理论,研究从学习诱因、自我掌控、交互需求和能力展现4个核心范畴、7个主范畴以及22个范畴并结合STEM学习环境构建了STEM学习动机影响因素模型。同时开展相关实证研究,使用SPSS统计分析软件对研究数据进行定量分析,判断STEM学习动机影响因素模型的应用效果。研究结果表明,在动机水平上,实验组学生的学习关联、学习能力和学习激励三个子维度的水平都显著优于对照组,学习原因、学习自主和学习归因三个子维度与对照组存在差距但并不明显;在学习成果方面,实验组学生的解决方案和作品成绩均高于对照组。最后,从研究结果得到实践启示提出5条STEM学习动机提高策略,分别是基于计算机支架的复杂问题解决策略、基于多模态数据驱动的智能化评价策略、基于动态知识图谱的知识生成策略、基于教学代理的学习支持策略、基于认知神经科学的学习规律顺应策略,以期提高学生STEM学习动机水平和学习效果,为教师开展STEM教学设计、提高学生STEM学习的存留率提供相关决策依据。研究最后为STEM教育的相关研究提供了重要补充。一是利用扎根理论对学习动机进行质性分析提取学习动机影响因素,提高了学习动机研究的广度;二是对STEM学习动机进行研究,是目前学科学习动机研究中较少的研究内容,丰富了STEM教育研究的理论视角。
STEM教师知识及其发展的影响因素研究
这是一篇关于STEM教育,STEM教师知识框架,STEM教师知识发展,影响因素的论文, 主要内容为STEM教师发展是STEM教育质量提升的根本推动力,其专业素养是决定STEM教育落地的重要因素。在建立STEM教师培训体系或职前教师培养课程时应围绕STEM教育跨学科的基本特性和学习者创新能力提升的基本目标。培养什么样的STEM教师与怎样培养的问题还未形成统一标准,学术界也未达成一致认识。STEM教师知识发展是STEM教师个体或群体在环境支持下逐步使知识达到教学要求,并利用其推进STEM教学实践的过程。STEM教师应具有何种知识、如何发展知识是STEM教师发展基本理论构建的关键问题,对其进行探究须结合STEM教育场景,符合未来发展需求。解决具有何种知识的问题须在理论范围内结合实证研究,使其既具备理论指导意义,又与实践产生自然联结;解决知识怎样发展的问题,应结合知识发展规律探究知识与场景、行为、环境等的相互作用,研究聚焦于影响因素这一具体问题上。因此研究指向STEM教师知识框架的构建和对STEM教师知识发展影响因素的基本认识的形成,主体内容可以分为三个部分。第一部分为STEM教师知识框架的构建与校正。根据教师知识研究经验,突出STEM教师知识特点,结合相关STEM教师发展要求,初步形成了STEM教师知识框架。借助德尔菲法进行两轮修正后,确定STEM教师知识的最终框架,其内容包括元认知知识、文化知识、本体性知识、条件性知识与实践性知识五类,其中本体性知识内含STEM学科知识与STEM课程知识,条件性知识内含教学法知识、评价知识、组织管理知识、学习者知识与工具资源知识,实践性知识内含学科教学知识、情境知识、合作知识与设计知识。第二部分为STEM教师知识发展影响因素的确定。首先以STEM教师实践场景为基本落脚点,聚焦STEM教育特点,分析STEM教师知识发展的特征,并结合教师知识发展文献分析,形成了STEM教师知识发展影响因素,包括STEM教师心理特质、学习者、STEM课程实施、STEM教师发展环境与STEM教师知识经验。然后参考相关文献确定了STEM教师知识发展影响因素的最初模型,借助结构方程模型,对其进行了验证性分析、整体模型分析、中介效应分析与群组分析,最后发现STEM教师心理特质通过STEM教师知识经验对知识发展产生正向显著影响,通过学习者对实践性知识发展产生正向显著影响;学习者对STEM教师实践性知识发展产生正向显著影响;STEM课程实施通过STEM教师知识经验对知识发展产生正向显著影响;STEM教师发展环境对STEM教师知识发展产生正向显著影响;STEM教师知识经验对STEM教师知识发展产生正向显著影响。第三部分是STEM教师知识发展建议。根据研究整体脉络与结论,在STEM教师自主建构、STEM教师交流以及外界推动三个角度提出知识发展的建议。以STEM教师自主建构为主的发展建议包括借助教育知识图谱,构建系统化知识体系;利用学科优势,充实知识结构;理清技术与工程特质,充盈知识发展内部支撑;突出项目知识分析,促进知识教学设计严谨性。以STEM教师交流为主的发展建议包括借鉴语境主义认识论视角下的知识发展观;以学习者发展为核心,寻求知识发展重心;构建评价反思体系,选择知识发展要点;建设以知识发展为基本点的共同体机制;引导心理正向发展,促进知识经验提取。以外界推动为主的发展建议包括形成STEM教育师范课程体系,加强职前职后教育的联结;以提高课程特色资源为主,辅以常规化资源建设;突出地域文化特质,促进知识创造。研究丰富了STEM教师发展理论,为STEM教师知识评价与发展建议提供了可靠借鉴,在后续研究中将从更为多元的角度探究STEM教师知识蕴含的内容,从多个层面丰富STEM教师知识发展的影响因素,力求在更为宏观的背景、更为严谨的方法指导下充实STEM教师研究体系。
基于STEM教育理念的高中物理教学设计与实践研究
这是一篇关于STEM教育,高中物理,教学设计的论文, 主要内容为随着我国对技术和综合人才的需求日渐增加,学科素养的培养成为中小学教育改革指导思想的核心要求,其本质是对人才培养要求的更新与提高。STEM这种倡导跨学科学习的教育理念本与我国当下教育要求不谋而合,然而目前分科教学模式在我国中小学教学中仍然占据主流,这意味着开展完整意义的STEM教育在现阶段的中国教育体制中依旧面临困境。STEM教育的实施方式之一就是将现实生活中的科技问题导入课堂,以问题或项目为立足点,实现学生主动学习的目的。本文运用文献研究法与案例研究法,围绕“如何将STEM理念融入高中物理”这一问题进行相关研究,其研究结果或可为STEM教育理念的高中物理教学设计与实践的研究提供一定的理论参考。本文的研究思路如下:首先探索出基于STEM教育理念的高中物理教学设计思路,然后二次开发高中物理教材中的内容,以基于STEM理念下高中物理教学设计的原则与流程对选取的内容进行教学设计并实践,最后分析实践效果。本文通过学习前人的研究成果与独立分析设计,主要完成了三项任务:1.通过梳理STEM相关文献,综述了STEM理念在美国的起源与发展、我国STEM教育理念与高中物理教学结合的研究现状,总结了我国现有STEM案例研究中的不足。2.概述了STEM的概念内涵与教学模式,提出STEM理念下高中物理教学设计的原则与流程。设计原则包括:科学性原则、融合性原则、突出物理学科特点原则、趣味性原则。设计流程包括:筛选教学内容、分析教学对象、确立教学目标、设计教学过程、设计教学评价。3.梳理人教版(2019)高中物理教材中含STEM元素的内容,选取部分内容将其设计为教学案例。根据设计原则与设计流程完成了《直流电动机的原理及制作》与《音乐与物理——制作一个乐器》的教学设计,并以校本选修课为载体将《直流电动机的原理及制作》进行了教学实践。案例实践后通过分析学生评价量表和对教师的访谈分析实践的效果。本研究主要结论:第一,“以问题为导向”和“以项目为导向”的两种教学模式是STEM教育与高中物理教学融合的有效教学模式;第二,基于STEM理念的高中物理教学具有积极的教育价值。
基于STEM教育理念的高中物理教学设计与实践研究
这是一篇关于STEM教育,高中物理,教学设计的论文, 主要内容为随着我国对技术和综合人才的需求日渐增加,学科素养的培养成为中小学教育改革指导思想的核心要求,其本质是对人才培养要求的更新与提高。STEM这种倡导跨学科学习的教育理念本与我国当下教育要求不谋而合,然而目前分科教学模式在我国中小学教学中仍然占据主流,这意味着开展完整意义的STEM教育在现阶段的中国教育体制中依旧面临困境。STEM教育的实施方式之一就是将现实生活中的科技问题导入课堂,以问题或项目为立足点,实现学生主动学习的目的。本文运用文献研究法与案例研究法,围绕“如何将STEM理念融入高中物理”这一问题进行相关研究,其研究结果或可为STEM教育理念的高中物理教学设计与实践的研究提供一定的理论参考。本文的研究思路如下:首先探索出基于STEM教育理念的高中物理教学设计思路,然后二次开发高中物理教材中的内容,以基于STEM理念下高中物理教学设计的原则与流程对选取的内容进行教学设计并实践,最后分析实践效果。本文通过学习前人的研究成果与独立分析设计,主要完成了三项任务:1.通过梳理STEM相关文献,综述了STEM理念在美国的起源与发展、我国STEM教育理念与高中物理教学结合的研究现状,总结了我国现有STEM案例研究中的不足。2.概述了STEM的概念内涵与教学模式,提出STEM理念下高中物理教学设计的原则与流程。设计原则包括:科学性原则、融合性原则、突出物理学科特点原则、趣味性原则。设计流程包括:筛选教学内容、分析教学对象、确立教学目标、设计教学过程、设计教学评价。3.梳理人教版(2019)高中物理教材中含STEM元素的内容,选取部分内容将其设计为教学案例。根据设计原则与设计流程完成了《直流电动机的原理及制作》与《音乐与物理——制作一个乐器》的教学设计,并以校本选修课为载体将《直流电动机的原理及制作》进行了教学实践。案例实践后通过分析学生评价量表和对教师的访谈分析实践的效果。本研究主要结论:第一,“以问题为导向”和“以项目为导向”的两种教学模式是STEM教育与高中物理教学融合的有效教学模式;第二,基于STEM理念的高中物理教学具有积极的教育价值。
面向设计思维培养的STEM教学模式构建与实践研究
这是一篇关于设计思维能力,STEM教育,STEM学习态度,教学模式的论文, 主要内容为在互联网飞速发展和信息技术广泛应用的21世纪,各国要保持国际竞争力,就离不开科技创新和创新型人才培养。因此,世界各国纷纷出台相关政策支持创新型人才的培养。设计思维是以人为本的思维方式,是一种能够综合运用已有的智能,收集反馈和设计,创造性形成解决复杂问题策略和方案的能力,被视为在21世纪每一位学生所应具备的思维能力。STEM教育以其独特的教学理念、环境、内容和学习形式,为学生培养设计思维提供了无限的可能性。STEM教育不仅可以培养学生的设计思维,还能促进创新人才的培养。因此,本研究旨在寻求一种将多种学科知识相融合并将其应用到真实情景问题中,从而提升学习者设计思维能力的有效教学模式。本研究围绕三个具体问题开展研究,一是如何构建面向设计思维培养的STEM教学模式培养学习者的设计思维;二是如何改进和优化教学模式;三是如何多元评价教学模式的实施效果。本研究采用基于设计研究(EDR)范式,尝试将定量和定性方法有机地结合起来以回答以下问题:(1)回答“如何构建培养设计思维的STEM教学模式”的问题。通过对相关文献梳理和分析,界定设计思维概念内涵及核心能力,结合教学模式构成要素和STEM教学原则等,本研究构建了一种面向设计思维培养的STEM教学模式原型。(2)回答“如何改进和优化教学模式”的问题。结合STEM课程内容进行课程设计与开发实践,本研究将教学模式原型具身化,利用基于设计研究迭代优化教学模式。通过二轮实验设计,结合参与者的反馈和课堂观察,不断改进、优化和完善教学模式。(3)回答“如何评价教学模式的实施效果”的问题。本研究从设计思维和STEM学习态度两个方面考察了教学模式的实施效果。设计思维能力主要采用设计思维量表和设计思维测试题,测评学习者的设计思维能力;STEM学习态度则是一种更加全面的评估方式,它涵盖了数学、科学、工程技术和21世纪技能等多个领域,采用和借鉴美国中小学生对STEM的学习态度测量量表(S-ST EM)评估学习者的STEM学习态度,以更准确地评估学习者的STEM学习态度。同时,采用多种质性研究手段,如问卷调查、课堂观察和师生访谈等,对所收集的信息及其相关数据进行深入分析。
实施STEM教育的初中数学综合实践课程开发——以几何领域“人脸上的密码”为例
这是一篇关于STEM教育,初中数学,综合实践,课程开发的论文, 主要内容为现如今,在科学技术快速发展的背景下,我国培养复合型人才的需求增大,交叉学科研究成为一种时代趋势。2017年《中小学综合实践活动课程指导纲要》2022年《义务教育数学课程标准》明确了综合实践活动课的定位,强调了这门必修课的跨学科性、问题导向性、项目化学习式,其注重学生的问题解决能力和STEM教育的主张相一致。我国教育界对STEM教育与综合实践课程的研究热潮不减,在数学教育领域,以数学学科为主的综合实践课程开发与实践备受关注。本研究以建构主义学习理论为理论支点,以泰勒课程原理为设计框架,采取文献研究法、比较研究法、行动研究法,研究实施本土化STEM教育的初中数学综合实践课程开发如何进行,探索以下三个问题:(1)为什么选择开发实施本土化STEM教育的数学综合实践课程?(2)实施本土化STEM教育的数学综合实践课程是怎样设计的?(3)实施本土化STEM教育的数学综合实践课程实践成效如何?基于文献梳理,研究对STEM教育本土化融合数学综合实践课程的可行性进行审思,发现STEM课程与综合实践课程在价值取向、课堂呈现上表现出相似性。可行性的底层逻辑是STEM教育与综合实践课程的理念一致,具有教育目标的互通性。顶层逻辑是实现教育互补,即内容互补和过程互补,为后续开发工作夯实理论基础。基于中美STEM课程设计元素的对比研究、课程标准与沪教版教材综合实践内容的量化与质性分析,给出新课程开发在“教学目标、知识场域、学习环境、教学模式、评价机制”等方面的实现路径,以此确定案例开发的设计路线。基于理论依据和教学策略,设计以工程和技术科学为核心学科,人工智能为课程主题,人脸识别为具体情境的课程案例《人脸上的密码》。以渗透沪教版七年级下册数学第十五章知识为主,设计第一课时《平面直角坐标系》。以渗透沪教版八年级上册数学第十九章知识为主,设计第二课时《两点间的距离》,旨在认识人脸识别四步骤,从特殊到一般推导两点之间的距离公式,体现情境全过程,着重培养学生的问题解决能力和动手实践能力。第二课时面向上海市某学校的一个班开展实践。依托数字孪生双师教学的“共生课堂”,通过学生自我评价、组内互评、组间互评、对课堂的评价,获取反馈结果。分析STEM教育理念下的综合实践课程对学生综合能力的培养作用,结合实践经验,给出综合实践课程协同本土化STEM教育的可持续实践策略。
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