科研课题申报模板4896基于STEAM理念下的小学数学跨学科整合教学模式研究.pdf

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1、科研课题申报模板：4896-基于 STEAM 理念下的小学数学跨学科整合教学模式研究 基于 STEAM 理念下的小学数学跨学科整合教学模式研究 第一部分研究的问题与选题的由来 一、问题的提出 21 世纪随着现代科学技术的迅猛发展，互联网和全球化的浪潮以惊人的速度改变着人们的生活和学习方式，世界正在发生迅速而深刻的改变。未来生活对学生的理解能力，实践能力与创造能力提出了更高的要求。反观当下，我们仍旧注重学科知识的传授，缺乏让学生自主实践解决现实问题的教学现状十分突出。面对矛盾凸显的教育现状，一场被命名为STEAM的变革正全面的展开。STEAM 教育是步入 21 世纪以后，由美国弗吉尼亚科技大学的

2、 Yakman 教授在原有 STEM 教育的基础上，将人文艺术（Art）加入其中而发展起来的。STEAM 教育强调的是通过面向项目的探究和动手实践，以解决实际问题的方式将多种课程融会贯通。由此可见，这种教育的核心诉求是培养学生能够拥有未来社会的竞争优势能力。作为一种教育的新理念和新模式，STEAM 教育在世界各国越来越受到重视。在美国，不仅有 PLTW（Project Lead the Way）机构专注于 K-12 阶段的 STEAM 教育，还建立了专门的 STEAM 中学；在中国，教育规划中明确提出，要探索STEAM教育、创客教育等新教育模式，加强对学生科学素质、信息素养和创新能力的培养。借

3、鉴发达国家有益经验并结合中国实际国情，打造具有中国特色的STEAM课程及评价体系，从而引领我国课程改革，丰富和创新人才培养模式，努力探索我国学校育人模式的创新之路。义务教育数学课程标准(2017 年版)的总目标中也指出，“体会数学知识之间、数学与其他学科之间、数学与生活之间的联系，运用数学的思维方式进行思考，增强发现和提出问题的能力、分析和解决问题的能力。”这充分说明，数学教学要以学生的发展为本，要把学生的个人知识、直接经验和学习环境作为数学教学的重要资源，要加强数学与其它学科的结合，切实做好小学数学课程的拓展与延伸。山区武珞路小学作为武珞路小学教育集团的总校区，教师队伍平均年龄接近 45 岁

4、，他们虽然在传统学科教学方面功底十分扎实，但并没有完全跟上课程改革的脚步。这些老师对于信息技术的运用，以及在课堂教学中的新型教育理念和教学方法，大多数人并不了解。武珞路小学虽然作为集团总校，但在体现课改的各类活动或比赛中成绩尚不及一些分校，同时校园信息化建设方面也落后于同级别的其他集团总校。基于这样的背景，学校决定实施这一课题，希望通过探究基于小学数学的新型教学模式，以点带面，带动其他学科常规教学推陈出新。并以此为契机，引领武珞路小学教育集团的其他校区携手并进，为培养未来所需要的人才奠定坚实的基础，实现共生共长。二、课题界定（一）STEAM 教育理念 本课题中“STEAM 教育”的概念界定采取

5、了 2017 年 11 月 15 日WSC 世界融合创新教育大会(World STEAM Conference）首度对STEAM 教育的定义：STEAM 教育即融合创新教育，是一种基于现行教育与未来社会发展相匹配的需求，以解决未来世界性的问题为目的，将科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、人文艺术（Art）、数学（Mathematics）等多学科充分融合，以激发学生好奇心为出发点，培养学生的持续学习兴趣，运用情景式、任务型的教学方法，采取探究式的学习方式，提升直观发散思维和融合创新思维能力的教育理念。（二）跨学科 本课题中的“跨学科”应界定为：以

6、小学数学学科为基础，以现实实践问题的研究和解决为依托，通过与一门或多门其他学科知识之间的相互整合与渗透，以超出单学科研究的视野，关注复杂问题的全面认识与解决，并鼓励在跨学科基础上完成创新与创造。（三）教学模式 本课题中的“教学模式”定义为是在一定教学思想或教学理论指导下建立起来的较为稳定的教学活动结构框架和活动程序。作为结构框架，突出了教学模式从宏观上把握教学活动整体及各要素之间内部的关系和功能；作为活动程序则突出了教学模式的有序性和可操作性。三、国内外研究现状述评 STEAM 教育，国外主要集中在英美等发达国家。美国设立了专门的布朗斯科学高中（Bronx High School of Sci

7、ence）等 STEAM 中学，学生可以得到专家的指导并通过申请经费开展项目的研究。同时学校还为表现优秀的学生设立了大学先修课程，极大的提高了学生的知识水平和创新意识。在国内，对 STEAM 教育的理解不同的学者也有不用的观点，STEAM 教育是一种注重实践和过程，强调跨学科知识迁移与交流协作的、整合多学科知识的教学方法（王娟，2016）；STEAM 教育是通过项目学习的方式，使学习者在项目学习中完成学业，其目标是培养具有创新精神和 STEAM 素养的全人（李小涛，高海燕，2016）；STEAM 教育是通过有趣的且与现实生活相关的实践项目，让学生在把握运用知识的时机和方法的基础上开展实践，以创

8、新产品与方案的形式服务社会（赵慧臣，周昱希，2017）。在基础教育领域，自 2015年 3 月国家总理李克强在政府工作报告中提出“大众创业、万众创新”的号召后，国内即将目光聚焦在“创客教育”研究上，推动了国内创客文化的发展。不少学者在开展创客研究的同时提出了将创客教育与 STEAM 教育相结合，促使目前关于 STEAM 教育的研究内容主要以 STEAM 教育与创客教育结合为主，更多的是对于 STEAM 教育如何促进创客教育的研究。特别是信息技术、通用技术为代表的实践类课程中，STEAM 教育得到了较广泛应用：温州的谢作如老师实施了“互动媒体技术”课程；广东的吴向东老师研发了“儿童数字文化创作”

9、课程；北京的吴俊杰老师研发了“人工智能”和“Scratch”课程等。当前，STEAM 教育理念在我国尚未广泛普及，广大教师对跨学科教学的知识内容组织、教学形式、评价方式、资源与环境建设等方面都没有形成共识，STEAM 教育的推广与实施还存在着诸多现实问题:1、缺乏对实施 STEAM 教育的宏观规划与清晰定位；2、缺乏 STEAM 课程资源与硬件环境；3、缺乏 STEAM 专业师资及其培养机制。四、选题意义与研究价值。1、通过本课题的研究，构建基于 STEAM 理念的跨学科教学模式促进学生全面、富有个性化的发展；帮助教师教育观念的转变，提升教师的跨学科教育能力，为素质教育的全面推进夯实基础。2、

10、通过本课题的研究，帮助我校数学教师反思和打破当前课堂实践中不合理的传统教育观念，摈弃片面追求考核而压抑学生发展的做法，明确课堂教学改革与发展研究的方向和主题，初步形成我校基于STEAM 理念的跨学科教学模式，从而整体提升学校的教学质量和办学水平。3、通过本课题的研究，针对“表演教学”、“虚假教学”和课堂上的“虚假繁荣”、学生的“虚假学习”等弊端，构建行之有效的教学模式策略，调动学生的学习主动性和实践性，让学生好学、乐学、能学、会学，主动地学、有策略地学，从而促进整体教学效益的提升。4、通过本课题的研究培养一支高素质的教师队伍，让教师明确自己应该如何有效备课、有效上课、有效提问、有效布置作业等，

11、提高课堂教学效益，为学校可持续发展奠定坚实的师资队伍。本课题研究不仅具有极强的现实性、针对性，并且通过积极有效的探索会形成丰富多彩、符合新课程改革理念、有较高实效性的新课堂教学模式，这种新模式必将产生强大的辐射作用，进而推动我校各学科教学的模式的革新。第二部分研究的目标、内容及创新 一、课题理论依据 1、做中学实用主义教育理论 杜威实用主义教育理论提倡“从做中学”，也就是“从活动中学”、“从真实体验中学”，将所学知识与生活实践联系起来，知行合一。生活中我们所面临的实际问题往往交织着多个学科领域的知识，必须依靠多学科的协同。本课题中小学数学跨学科教学模式的探究正是要实现在课堂中强调学科整合教学和

12、体现知识的多维性，并注重培养学生的综合学科应用能力。2、创造教育理论 这一理论的提出始于 20 世纪 20 年代。杜威、特尔曼、奥斯本、吉尔福特等教育学家将这一理论不断完善。创造教育理论认为：人人都具有创造潜能，这种潜能如果发挥得好，那么，就能促进经济、科技、社会乃至人类的全面进步，所以教育就要努力挖掘人的这种创造潜能，培养人的创造思维，研究创造规律，传授创造技法。当今社会的竞争，可以说就是人的创造力的竞争。因此怎样培养学生的创新能力是我们目前迫切需要探索的重要课题。本课题的研究目标就是通过适当的教学模式培养学生的创新和创造能力，促进核心素养的发展。3、构建主义理论 这一理论由瑞士心理学家皮亚

13、杰提出，强调以学习者的学习活动为中心，由传统以教为中心转向以学为中心。建构主义指出，学习环境的四大要素包括“情境”“协作”“会话”和“意义建构”(何克抗，1997)。而 STEAM 教育则要求学习环境的设计要包括“协作”和“会话”两要素:让学生以小组为单位，共同搜集和分析学习资料、提出和验证假设、评价学习成果;同时，学习者通过会话商讨如何完成规定的学习任务。本课题教学模式的选择正是以学生为主体，教师进行引导，充分发挥学生的主观能动性，培养学生的探究能力。二、研究目标 本课题研究的主要目标是通过发现数学学科与科学、信息技术、美术等其他学科之间知识点交叉重合、联系密切之处，形成适合数学与其他学科进

14、行主题式整合的教学模式，使得课堂教学不再将重点放在某个特定学科，而是将重心放在特定问题上，强调利用科学、技术、工程或数学等学科相互关联的知识解决问题，实现跨越学科界限、从多学科知识综合应用的角度提高学生解决实际问题能力的教育目标，同时培养学生的合作探究能力，发散思维能力，自主学习能力和创新能力，促进学生核心素养的发展。三、研究内容 依据本课题的研究目标，结合研究需要，本课题的研究内容主要有：1、课堂教学中数学学科与其他学科的整合方式。2、基于 STEAM理念下小学数学跨学科整合的一种或多种教学模式。3、在教学实践中教师的教学成效与学生的学习表现。四、研究假设 分学科教学当下是我国基础教育阶段实

15、施教学的主流模式，给教师的教学带来便利的同时保证了所授知识与技能的完整性、连续性和严密性。但这种教学导致知识结构的人为的割裂，会造成学生认知结构的支离破碎，不利于学生综合能力的培养和发展。生活中学生所面临的实际问题往往交织着多个学科领域，必须依靠多学科知识的协同使用才能解决现实问题。如果我校数学教师能从问题与实践导向和本校数学教学实际出发，更新观念、转变思想，改变角色和行为，从前置性学习、教学目标设置、学法指导中进行有效探索，充分发挥课堂中的各种有利因素，实现跨学科整合教学，体现知识的多维性并注重培养学生的综合学科应用能力。五、创新之处 1、打破学科之间的门槛。由变革教师团队对两门及以上的学科

16、知识、资料、技术、工具、观点、概念或理论进行辨识、评价与整合，以提高学生理解问题、处理问题、创造性地使用多学科方法解决问题的能力。2、转换教授的重点。从关注学科知识的传授转变为解决现实生活中的复杂问题或任务来激 发学生好奇心，以培养学生的持续学习动机与兴趣。3、评价维度和方式多样化。开展新教学模式的班级、未开展该教学模式的班级做学习情况 横向对比；针对学生课前、课中、课后的学习过程和学习成果进行自评、互评、综合评价。第三部分研究思路、研究方法、技术路线、实施步骤 一、研究思路 1、查阅相关文献，根据当前学校软硬件建设、教师和学生能力的实际情况，循着“力求落 地和推广，拒绝特例或做秀”的方向，确

17、定课堂教学中数学学科与其他学科的整合方式。2、根据小学阶段以科学、信息技术为主的具体教学要求，探讨不同学科与数学学科的结合 点以及跨学科整合教学模式，形成理论架构。3、用新建构的教学模式指导教学实践，通过实践发现理论架构中的不足进行调整和完善，探究出基于STEAM理念下小学数学最有利于跨学科整合的一种或多种教学模式。4、遵循我校通过“逐步平移”成功普及信息技术融合学科教学的做法，教学实践将分三个 阶段逐步展开：渗透整合融合。二、研究方法 文献研究法：查阅国内外相关的论文、著作、报道等，建立本课题实施的理论依据以及可借 鉴的优秀经验。交叉研究法：从多个学科的视角来探讨本课题，将不同学科方法相互渗

18、透、借鉴和集成，形 成新的教学模式。案例研究法：开展课堂教学案例研究来验证和思考设计的可行性。行动研究法：在整个课题的实施中，本课题会在研究思路、研究方案、研究内容上不断调整 方向，以更为准确的把握重点，提高研究实效。三、技术路线 查阅文献总结研究方法和存在的问题尝试数学学科渗透其他学科尝试数学学科整合 信息技术学科尝试数学学科整合科学学科尝试数学跨学科融合 在实践尝试中调整和完善学科渗 透模式以及学科整合模式 总结、确认合适的跨学科教学模式 撰写论文 四、实施步骤 第一阶段（2018.06-2018.12）搜索相关文献、聘请专家进行指导、组织课题团队进行理论 学习。第二阶段（2019.01-2019.06）进行数学学科渗透其他学科及数学学科整合信息技术学科的 教学实践，根据实际效果调整教学模式，针对学生学习过程和学习成果建立可行性评价标准。第三阶段（2019.07-2019.12）进行数学学科整合科学学科的教学实践，探究学生基于由解 决生活中实际问题为驱动的学习方式。形成教学案例分析报告集。第四阶段（2020.01-2020.06）在已有经验的基础上，进行数学学科跨学科融合的教学实践，探究基于 steam 理念下的小学数学课堂跨学科融合的教学模式。形成课堂实录集。第五阶段（2020.06-2020.9）撰写研究报告，结题。