第二屆sem國際教育大會綜述

第二屆sem國際教育大會綜述

2012年11月24日至27日，北京師范大學(xué)教育科技學(xué)院成功舉辦了科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)國際教育研討會（stem2012）。STEM國際教育大會由澳大利亞昆士蘭科技大學(xué)發(fā)起,每兩年舉辦一次,首屆大會于2010年在澳大利亞布里斯班舉行。本屆大會主題為“STEM教育中的教學(xué)創(chuàng)新與跨學(xué)科研究”,旨在為全球的教育者和研究者提供一個交流平臺,分享來自大中小學(xué)、研究機(jī)構(gòu)以及工商業(yè)領(lǐng)域人士在STEM教育領(lǐng)域的探索性研究成果與創(chuàng)新實踐經(jīng)驗,從而更好地推動全球范圍內(nèi)的STEM教育發(fā)展。大會有來自五大洲20多個國家的近200名學(xué)者參與,國內(nèi)外三位著名學(xué)者作了主題報告,60名學(xué)者分享了自己的研究成果。歷時兩天半的大會由八個分會場組成,分別探討了STEM教育理論框架、多學(xué)科教學(xué)方法、課程設(shè)計、不同教育層次中的教育實踐經(jīng)驗、教師專業(yè)發(fā)展、學(xué)生發(fā)展、創(chuàng)新技術(shù)支持、國際合作研究等。STEM是科學(xué)(Science)、技術(shù)(Technology)、工程(Engineering)和數(shù)學(xué)(Mathematics)四門學(xué)科的簡寫。由這四門學(xué)科的縮寫起來的STEM教育是一個偏理工的多學(xué)科交融領(lǐng)域。STEM教育被稱之為“元學(xué)科”(meta-discipline),其教育過程不是將科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)知識進(jìn)行簡單疊加,而是強(qiáng)調(diào)將原本分散的四門學(xué)科內(nèi)容自然組合形成整體(Morrison,2005)。STEM教育源于發(fā)達(dá)國家面對國際人才競爭和經(jīng)濟(jì)發(fā)展壓力下對本國人才培養(yǎng)的反思。早在1986年,美國國家科學(xué)基金會發(fā)表的《大學(xué)的科學(xué)、數(shù)學(xué)和工程教育報告》首次提出將“科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程和技術(shù)教育進(jìn)行整合”,這份報告提出的綱領(lǐng)性意見被視為STEM教育的開端(朱學(xué)彥等,2008)。進(jìn)入21世紀(jì)后,美國、加拿大、澳大利亞等發(fā)達(dá)國家更加重視全球化背景下的創(chuàng)新人才培養(yǎng)。本次大會上,來自澳大利亞皇家墨爾本理工大學(xué)的Reid教授梳理了催生STEM教育迅猛發(fā)展的主要社會經(jīng)濟(jì)因素:(1)對知識密集型產(chǎn)業(yè)與服務(wù)的需求;(2)信息與傳播技術(shù)在全球范圍內(nèi)的廣泛應(yīng)用;(3)科技成果在商業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中快速轉(zhuǎn)化與應(yīng)用;(4)經(jīng)濟(jì)合作和發(fā)展組織國家對創(chuàng)新的高度需求;(5)西方高中學(xué)生學(xué)習(xí)STEM學(xué)科人數(shù)的下降。開展STEM教育可以提升學(xué)生科學(xué)與技術(shù)素養(yǎng),為將來從事相關(guān)領(lǐng)域的工作作好準(zhǔn)備。因此,實施STEM教育被認(rèn)為是增加國家經(jīng)濟(jì)競爭力的重要手段(Krug,2012)?，F(xiàn)有研究表明,將不同學(xué)科知識以割裂(分學(xué)科)的方式進(jìn)行教學(xué)已經(jīng)成為當(dāng)前STEM教育的常見弊端(Herschbach,2011),也是STEM教育研究亟待解決的重要問題。較之傳統(tǒng)教育體系中的分學(xué)科教學(xué)方式,STEM教育的創(chuàng)新之處正是將四門學(xué)科有機(jī)整合起來,實現(xiàn)跨學(xué)科的教學(xué)。來自昆士蘭科技大學(xué)的MichaelBerry認(rèn)為,STEM教育中的四門學(xué)科在教學(xué)中必須緊密相連,以整合的教學(xué)方式培養(yǎng)學(xué)生掌握概念和技能,并運(yùn)用于解決真實世界中的問題?；谶@一出發(fā)點(diǎn),Berry主張將基于項目的學(xué)習(xí)(Project-basedLearning,簡稱PBL)模式與STEM內(nèi)容結(jié)合,以便在解決問題的情境中有效促進(jìn)跨學(xué)科知識的整合。Berry提出了三種教學(xué)模式來提升STEM教學(xué)的跨學(xué)科整合(Berry,2011):1)中心項目模式(TheCentralProjectApproach)(見圖1)。該模式主要以單個教師或教師團(tuán)隊為主導(dǎo),將STEM學(xué)科知識整合到某一核心任務(wù)中。中心項目模式在兩個層面上開展教學(xué):直接教學(xué)與小組協(xié)作問題解決。在直接教學(xué)過程中,教師負(fù)責(zé)確保學(xué)生們討論必備的核心知識概念。在小組協(xié)作問題解決過程中,學(xué)生們需要根據(jù)問題整合不同的學(xué)科知識,發(fā)現(xiàn)知識間的聯(lián)系,討論和設(shè)計出問題解決方案。中心項目模式的主要特點(diǎn)是學(xué)生可以圍繞某一核心任務(wù),將分學(xué)科的知識加以整理和綜合,最終獲得問題的解決。2)學(xué)生主導(dǎo)項目模式(見圖2)。與第一種模式中教師負(fù)責(zé)設(shè)計任務(wù)不同,這種模式強(qiáng)調(diào)由學(xué)生自己設(shè)計項目。學(xué)生根據(jù)教師要求仔細(xì)思考每個學(xué)科的相關(guān)知識點(diǎn),然后按照一定的設(shè)計流程完成自己的設(shè)計任務(wù)。教師在整個過程中為學(xué)生提供不同層次的指導(dǎo),包括學(xué)科內(nèi)容、項目設(shè)計思路以及問題解決方法。3)基于學(xué)生主導(dǎo)項目的課程(UsingStudentLedProjectsastheCurriculum)(見圖3)。在這一模式中,學(xué)生以個人或小組形式提出任務(wù),內(nèi)容必須涵蓋至少兩門以上STEM學(xué)科。學(xué)生在解決問題過程中,教師發(fā)揮協(xié)調(diào)、指導(dǎo)、檢查、監(jiān)督、計時和評價作用。該模式的優(yōu)點(diǎn)在于能力較強(qiáng)的學(xué)生可以擺脫傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化課堂教學(xué)對其學(xué)習(xí)與設(shè)計活動的約束,能更好地發(fā)揮學(xué)生的個人能力;缺點(diǎn)在于能力較弱的學(xué)生會對學(xué)習(xí)過程中的自由度不適應(yīng),需要教師指導(dǎo);同時由于項目任務(wù)非結(jié)構(gòu)化,在最終結(jié)果上很難實現(xiàn)對學(xué)生技能的全面評估。Berry提出的三種STEM教學(xué)模式對于基礎(chǔ)教育和高等教育同等適用,在實施應(yīng)用過程中必須結(jié)合具體的STEM教育目標(biāo)進(jìn)行細(xì)化與完善。來自北京師范大學(xué)珠海校區(qū)工程與技術(shù)學(xué)院的安寶生院長在該院開展的整合STEM的5L教學(xué)方法介紹中,闡述了STEM教育對于廣東省、北師大珠海校區(qū)以及工程與技術(shù)學(xué)院三個不同層面的重要意義:大力開展STEM教育不僅可以滿足學(xué)院自身發(fā)展的需求,更能為學(xué)院所在的廣東省區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供實用型、創(chuàng)新型人才。北京師范大學(xué)珠海校區(qū)工程與技術(shù)學(xué)院從實踐中提煉出的5L教學(xué)法,分別表示促進(jìn)STEM知識與技能掌握的不同手段和措施(見圖4),它們包括:通過游戲?qū)W習(xí)(LearningbyPlaying)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣;通過觀察(LearningbyObserving)幫助學(xué)生掌握STEM技能;通過旅行(LearningbyTravelling)豐富學(xué)生感性經(jīng)驗;通過動手實踐(LearningbyPractice),促進(jìn)學(xué)生知行合一;通過研究(LearningbyResearch),促進(jìn)知識與技能的創(chuàng)新(AnBaosheng,2011)。STEM的5L教學(xué)法在學(xué)生培養(yǎng)方面取得了顯著成效:提升了學(xué)生學(xué)習(xí)工程與技術(shù)的興趣,動手實踐能力與創(chuàng)新能力有所增強(qiáng)。學(xué)生的創(chuàng)意作品在國內(nèi)外比賽中屢次獲獎,并積極為當(dāng)?shù)刂袑W(xué)開展STEM教育設(shè)計制作教學(xué)教具。二、韋真、實驗2年“做中學(xué)”項目的研究工作中國工程院韋鈺院士在主題演講中以“神經(jīng)教育學(xué)”為切入點(diǎn),介紹了以此為基礎(chǔ)的“做中學(xué)”項目及其研究成果。韋鈺院士主持的“做中學(xué)”(LearningbyDoing)項目由中國教育部和中國科學(xué)與技術(shù)協(xié)會于2001年8月啟動,是一項針對中國5至12歲兒童開展的基于探究式的科學(xué)教育實驗項目。經(jīng)過十多年的實施,參與該實驗項目的學(xué)校涉及中國22個省份,20萬名兒童,數(shù)千名教師。2006年,“做中學(xué)”項目獲國際兒童科學(xué)教育獎;2010年,項目組和實驗區(qū)共同獲得了中國教育部基礎(chǔ)教育課程改革研究一等獎。“做中學(xué)”項目的推進(jìn)不僅對中國科學(xué)教育起到了重要的示范和推動作用,還為國家義務(wù)教育階段小學(xué)科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)的修訂奠定了重要基礎(chǔ)(韋鈺,2011)?！白鲋袑W(xué)”項目最鮮明的特色,在于采用神經(jīng)教育學(xué)作為實驗對象,通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嵶C研究為我國小學(xué)科學(xué)教學(xué)改革提供有益探索。神經(jīng)教育學(xué)是一門全新的跨學(xué)科研究領(lǐng)域,旨在通過將神經(jīng)科學(xué)(腦科學(xué))的研究方法和成果應(yīng)用于指導(dǎo)教育實踐。韋鈺院士指出,通過利用神經(jīng)教育學(xué)來開展實證性的教育研究,不僅可以為探究式科學(xué)教育提供堅實的理論基礎(chǔ),更為衡量課堂教學(xué)改革實踐效果提供了可量化的有效工具(WeiYu,2012)。韋鈺院士帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊開發(fā)出用以支持兒童探究式科學(xué)教學(xué)法的四種類型軟件工具(1):(1)探究式學(xué)習(xí)在線評估與記錄系統(tǒng)。該系統(tǒng)以探究式教學(xué)法為核心框架,并提供探究式教學(xué)的相關(guān)資料。系統(tǒng)能同時記錄40名學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程與認(rèn)知結(jié)果,教師根據(jù)及時反饋的學(xué)習(xí)結(jié)果為學(xué)習(xí)者提供適當(dāng)?shù)奶骄繉W(xué)習(xí)內(nèi)容;(2)社會情緒能力評估系統(tǒng)?！白鲋袑W(xué)”項目把社會情緒能力培養(yǎng)納入科學(xué)學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)中,作為學(xué)習(xí)內(nèi)容之一,讓教師在上課時注意培養(yǎng)孩子控制情緒、激勵自己和尊重別人等方面的能力(韋鈺,2011)。社會情緒能力評估系統(tǒng)重點(diǎn)關(guān)注兒童的移情和交流能力。除了常規(guī)的調(diào)查問卷外,該系統(tǒng)還包含了心理信號分析、肢體語言分析和面部表情識別,力求通過實證的手段獲取科學(xué)、可信的情緒能力數(shù)據(jù);(3)執(zhí)行功能評估系統(tǒng);(4)評估關(guān)鍵概念能力系統(tǒng)。后兩個系統(tǒng)由與數(shù)據(jù)庫相聯(lián)的計算機(jī)實現(xiàn)的虛擬現(xiàn)實與可穿戴腦電圖(EEG)傳感器組成,可以跟蹤記錄學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的腦神經(jīng)相關(guān)數(shù)據(jù)。這些實證數(shù)據(jù)為探究式科學(xué)教學(xué)法提供了有力支持?！白鲋袑W(xué)”項目實施十年的經(jīng)驗與成果為中國科學(xué)教育帶來有益啟示:科學(xué)教育特別是針對兒童開展的探究式科學(xué)學(xué)習(xí),必須要遵循腦科學(xué)(神經(jīng)教育學(xué))的基本規(guī)律,在現(xiàn)代信息技術(shù)的支持下,通過開展科學(xué)的、實證型的研究推動教育教學(xué)改革。三、研究對象與研究方法昆士蘭科技大學(xué)的PeterHudson認(rèn)為,盡管在學(xué)校層面上所有學(xué)生都被鼓勵積極參與到STEM教育中,但女性學(xué)習(xí)者仍然在這一領(lǐng)域中處于劣勢。無論是在工作場所還是高等教育中,女性從事STEM相關(guān)工作的人數(shù)遠(yuǎn)低于男性。女生在高中甚至更早期階段的教育中,對STEM學(xué)習(xí)的興趣以及投入程度是影響其日后就業(yè)方向的關(guān)鍵因素(Hudson,2012)。為了更深入了解女生學(xué)習(xí)STEM課程的過程,Hudson教授開展了一項為期三年的跟蹤研究。研究對象為兩名八年級女生,研究內(nèi)容為考察這兩名學(xué)生在一項設(shè)計投石器裝置學(xué)習(xí)任務(wù)中的表現(xiàn)。通過對研究對象學(xué)習(xí)活動連續(xù)九周的觀察,Hudson教授發(fā)現(xiàn)女性學(xué)習(xí)者在STEM學(xué)習(xí)中需要更明確的指導(dǎo)與幫助:(1)對工程術(shù)語進(jìn)行清晰講解,以確保任務(wù)完成過程中交流的流暢性;(2)在概念理解的質(zhì)疑與辯論中,盡量減少同伴間的相互批評;(3)對關(guān)鍵概念的學(xué)習(xí)要提供豐富的材料,以促進(jìn)學(xué)生在設(shè)計、組裝過程中的投入程度。大規(guī)模國際比較研究(如PISA)和跨種族研究結(jié)果顯示,無論是生活在中國本土還是海外的中國學(xué)生在數(shù)學(xué)能力上都表現(xiàn)出遠(yuǎn)超出其外國同齡人的水平。昆士蘭科技大學(xué)的GuanglunMichaelMu從社會學(xué)視角考察了文化因素對居住在澳洲的中國學(xué)生數(shù)學(xué)能力的影響。通過對230份在線問卷調(diào)查結(jié)果的分析,Mu發(fā)現(xiàn)“中國特性”(相貌、文化傳統(tǒng)、行為方式)的確會影響在澳大利亞的中國學(xué)生的表現(xiàn),但并不是導(dǎo)致中國學(xué)生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)上表現(xiàn)優(yōu)異的決定性因素(Mu,2012)。臺灣學(xué)者KueiFangTsai把研究STEM教育的目光投向物理學(xué)習(xí)低成就的大學(xué)生。Tsai及其研究團(tuán)隊針對三名被評估為較有天分、學(xué)業(yè)成就卻表現(xiàn)不佳的大學(xué)生開展了個案研究。研究目的在于探討學(xué)業(yè)成就、自我意識與學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)之間的關(guān)系。通過對學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查和深度訪談,研究者發(fā)現(xiàn)物理學(xué)習(xí)低成就的學(xué)習(xí)行為特征有:(1)缺乏學(xué)習(xí)動機(jī),無法把學(xué)科學(xué)習(xí)與自我實現(xiàn)聯(lián)系起來;(2)關(guān)注知識記憶與技能掌握,并堅持采用不良學(xué)習(xí)策略;(3)缺乏對學(xué)科學(xué)習(xí)的興趣(King,2012)。四、小組活動的工程概念培養(yǎng)與應(yīng)用STEM教育強(qiáng)調(diào)學(xué)生要具備一定的技術(shù)素養(yǎng),主要是使用、管理、理解與評價技術(shù)的能力。通過STEM教育,學(xué)生需要了解技術(shù)應(yīng)用、技術(shù)發(fā)展過程,具備分析新技術(shù)如何影響自己乃至周邊環(huán)境的能力。技術(shù)不僅是STEM教育的核心內(nèi)容,更是支持STEM教育中教學(xué)創(chuàng)新的重要手段。本次大會涌現(xiàn)出眾多技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用與教學(xué)結(jié)合的研究,對象涵蓋高等教育與基礎(chǔ)教育,教學(xué)內(nèi)容涉及多種學(xué)科,充分展現(xiàn)了STEM教育研究在技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用方面的積極探索。美國哈特福德大學(xué)的薛飛考察了學(xué)生反饋應(yīng)答器(clicker)對大學(xué)微積分課堂教學(xué)效果的影響(Xue,2012)。該研究發(fā)現(xiàn),應(yīng)答器使用的簡易性和反饋及時性使教師能更好地了解學(xué)生對知識掌握的情況;利用應(yīng)答器實施的學(xué)生課堂投票活動可以提高大學(xué)生在微積分課堂上的投入程度。臺灣學(xué)者Guo-WeiChen通過調(diào)查250名初中學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)教育游戲的接受程度時發(fā)現(xiàn),在網(wǎng)絡(luò)游戲的沉迷程度方面,初中八、九年級的學(xué)生比七年級學(xué)生更具有自控力(Chen,2012)。由于網(wǎng)絡(luò)教育游戲在激發(fā)學(xué)生興趣方面優(yōu)勢強(qiáng)大,因此研究者根據(jù)調(diào)查結(jié)論提出了在網(wǎng)絡(luò)游戲設(shè)計方面的四條建議:(1)政府應(yīng)當(dāng)組織各學(xué)科專家開展教育游戲的設(shè)計與開發(fā);(2)豐富教育游戲的內(nèi)容與呈現(xiàn)方式;(3)建立和完善教育游戲的分類與分級制度;(4)鼓勵大學(xué)相關(guān)專業(yè)的學(xué)生加入教育游戲的開發(fā)與設(shè)計活動中,建立獎勵機(jī)制。STEM教育強(qiáng)調(diào)工程與技術(shù)素養(yǎng)需要通過“做中學(xué)”,即實踐動手參與的方式獲得。臺灣學(xué)者張玉山教授及其團(tuán)隊通過利用樂高模塊教學(xué)組件來培養(yǎng)高中學(xué)生的齒輪、連桿、扭力及力矩等工程概念。學(xué)生必須通過組裝樂高模具去測試相關(guān)原理。學(xué)生親手組裝不僅可以了解工程概念,更是可以應(yīng)用工程概念(Laietal.,2012)。我國浙江省溫州中學(xué)的謝作如老師展示了該校2011年嘗試開發(fā)的“互動媒體技術(shù)”校本課程(XieZuoru,2012)。自2011年以來,溫州中學(xué)共實施了三輪課程教學(xué),60多名學(xué)生修習(xí)了這門課程?！痘用襟w技術(shù)》課程主要采用作品評價法,學(xué)生最終要完成一件互動作品的設(shè)計。在教學(xué)中,教師要引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計一件有創(chuàng)意的互動媒體作品。學(xué)生可以模仿展覽館中的他人作品,以低成本的方式呈現(xiàn)出來。謝作如老師通過“互動媒體技術(shù)”課程一年多的探索,發(fā)現(xiàn)學(xué)生在信息技術(shù)與工程設(shè)計素養(yǎng)方面有了長足進(jìn)步。學(xué)生的設(shè)計作品“感知外界環(huán)境變化的風(fēng)景畫”、“電動顯示器支架”獲2012年溫州市青少年科技創(chuàng)意設(shè)計一等獎,并被推薦申報國家專利。澳大利亞新南威爾士大學(xué)的GeorgeHatsidimitri研發(fā)了一個名為Physclips的免費(fèi)在線物理教學(xué)平臺(2)。該平臺為高中與大學(xué)預(yù)科水平學(xué)生提供基于視頻的物理學(xué)習(xí)資源,主要功能為學(xué)習(xí)指導(dǎo)、交互式學(xué)習(xí)網(wǎng)頁與實驗活動,教學(xué)內(nèi)容包括力學(xué)、狹義相對論、聲學(xué)、電磁學(xué)、光熱學(xué)等(Hatsidimitris&Wolfe,2012a)。該平臺的最大特點(diǎn)是知識點(diǎn)之間的豐富超鏈接,用戶可以對視頻播放進(jìn)行精細(xì)控制,真正實現(xiàn)自定步調(diào)的個性化學(xué)習(xí)(Hatsidimitris&Wolfe,2012b)。北京師范大學(xué)教育技術(shù)學(xué)院的陳桄探索了電子教材在小學(xué)教學(xué)應(yīng)用中的適應(yīng)性研究。該團(tuán)隊以iPad作為電子教材硬件終端,通過為期四周的小學(xué)課堂教學(xué)試驗,探討了精心設(shè)計的電子教材對課堂教學(xué)以及教學(xué)法的影響。蔡蘇展示了增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)在仿真教學(xué)環(huán)境中的應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實創(chuàng)造一個全新的虛擬世界,用戶完全沉浸在合成的環(huán)境中,不能看到自己周圍的真實環(huán)境。相比之下,增強(qiáng)現(xiàn)實強(qiáng)調(diào)虛實結(jié)合,將虛擬的物體疊加或者合成到真實世界中,它允許用戶看見真實的世界。通過增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)中的虛實結(jié)合、即時交互、沉浸式三維環(huán)境等技術(shù)手段的應(yīng)用,教師可以實現(xiàn)體驗性的教學(xué)過程,有效展示教學(xué)結(jié)果,促進(jìn)教學(xué)交互(蔡蘇等,2011)。他現(xiàn)場展示了本地和遠(yuǎn)程增強(qiáng)現(xiàn)實環(huán)境中的牛頓第一定律、牛頓第二定律、單擺、螞蟻行走等仿真教學(xué)設(shè)計案例,還演示了一個投射在真實空間的立體幻象。在增強(qiáng)現(xiàn)實環(huán)境中,用戶棄用鼠標(biāo)、鍵盤,改用自然交互方式,與真實環(huán)境中的操作感受一致。這種虛實融合的增強(qiáng)現(xiàn)實環(huán)境使得一些因成本、安全等原因,或者現(xiàn)實中根本無法實現(xiàn)的東西,疊加到真實環(huán)境中,讓學(xué)習(xí)者體驗到一種新穎、有趣而操作又不會產(chǎn)生隔膜感的學(xué)習(xí)方式。陳敏展示了學(xué)習(xí)元平臺在STEM教育中的應(yīng)用?！皩W(xué)習(xí)元”具有可進(jìn)化發(fā)展、認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通、基于語義聚合、自跟蹤、微型化等特征,能更好地支持非正式學(xué)習(xí)、滿足泛在學(xué)習(xí)需求、更好地支持學(xué)習(xí)資源的群建共享的新型學(xué)習(xí)資源描述和封裝的機(jī)制(余勝泉等,2009)。學(xué)習(xí)元平臺實現(xiàn)的是結(jié)構(gòu)化的泛在學(xué)習(xí)資源,是一個動態(tài)的邏輯結(jié)構(gòu),包括元數(shù)據(jù)、聚合模型、內(nèi)容、活動、評價、生成性信息、多元格式等,通過各種服務(wù)接口(包括協(xié)同編輯、學(xué)習(xí)活動、通訊服務(wù)、學(xué)習(xí)測評等)與“教育云”聯(lián)接。學(xué)習(xí)元模型是基于泛在學(xué)習(xí)資源理念的云存儲模型,在資源部署上分離了學(xué)習(xí)內(nèi)容結(jié)構(gòu)與內(nèi)容本身。學(xué)習(xí)內(nèi)容結(jié)構(gòu)面向?qū)W習(xí)過程,描述學(xué)習(xí)的目標(biāo)、條件、過程與學(xué)習(xí)內(nèi)容需求,而學(xué)習(xí)內(nèi)容本身則可存儲在異地的資源服務(wù)器中。這些學(xué)習(xí)資源采用共建共享的方式建立,分布存儲在不同的存儲節(jié)點(diǎn)內(nèi),而資源之間則通過語義動態(tài)聯(lián)系起來。當(dāng)學(xué)習(xí)者進(jìn)入泛在學(xué)習(xí)環(huán)境后,用戶通過智能終端訪問學(xué)習(xí)內(nèi)容時,獲取的不是某一固化內(nèi)容,而是動態(tài)的學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu),教育云服務(wù)系統(tǒng)根據(jù)情境參數(shù)信息從網(wǎng)絡(luò)各處獲取最適合的內(nèi)容填充這個結(jié)構(gòu),動態(tài)合成一份有機(jī)的內(nèi)容,不同的人訪問同一資源時,生成的內(nèi)容是不同的。當(dāng)用戶訪問學(xué)習(xí)元的情境不同,聚合的內(nèi)容也不同,從而滿足用戶個性化的需求。學(xué)習(xí)元平臺的開發(fā)與實踐應(yīng)用是對泛在學(xué)習(xí)環(huán)境中下一代學(xué)習(xí)技術(shù)規(guī)范的初步探索,具有極大的研究價值和發(fā)展空間。五、stem教師STEM教育強(qiáng)調(diào)學(xué)科之間的高度整合對教師提出了全新的挑戰(zhàn)。如何培養(yǎng)合格的STEM教師備受關(guān)注。來自澳大利亞昆士蘭科技大學(xué)Kar-TinLee教授、Diezmann教授,加拿大英屬哥倫比亞大學(xué)的Milner-Bolotin和Nashon,以及加拿大西渥太華大學(xué)的Namukasa等多位學(xué)者深入探討了STEM教育對教師能力的要求、STEM教師培訓(xùn)策略等諸多問題。Kar-TinLee教授以澳大利亞STEM教育現(xiàn)狀為例,提出“教師是決定STEM教育成效的關(guān)鍵問題”。勝任STEM教學(xué)任務(wù)的教師不僅需要具備良好的STEM學(xué)科知識,更重要的是要掌握STEM整合教學(xué)的知識與技能,并且對STEM教育抱積極態(tài)度。然而,在目前開展STEM教育的大多數(shù)國家中,具備STEM學(xué)科知識與技能的學(xué)生很少選擇STEM教師作為職業(yè)(Lederman,Gess-Newsome,&Latz,2006;Vokosetal.,2010)。Kar-TinLee教授認(rèn)為,阻礙具備優(yōu)秀學(xué)科知識與技能的學(xué)生加入到STEM教師隊伍的主要原因有三:(1)學(xué)生對教師職業(yè)缺乏興趣;(2)教師短缺問題受到忽視;(3)教師招募渠道狹窄(Lee&Nason,2012a)。針對教師隊伍人才缺乏的現(xiàn)狀,Kar-TinLee教授提出招募STEM學(xué)科特長學(xué)生的實施框架(見表一),該框架的實施需要政府部門與大學(xué)在經(jīng)濟(jì)與人力方面的投入與支持(Lee&Nason,2012b)。昆士蘭科技大學(xué)的Diezmann認(rèn)為,鼓勵STEM相關(guān)領(lǐng)域的科研人員從事STEM教學(xué)是解決教師短缺問題的有效方法(Diezmann,2012)。專業(yè)科研人員具備相關(guān)學(xué)科的專業(yè)知識,具有能在各種情景靈活運(yùn)用的能力(Watters,2012)。Diezmann通過對一名從科研人員轉(zhuǎn)變?yōu)镾TEM教師的人進(jìn)行深入訪談后發(fā)現(xiàn),要想成功從一名科研工作者轉(zhuǎn)向合格的STEM教師必須進(jìn)行教學(xué)法知識的培訓(xùn)。STEM教師能力發(fā)展方面,來自昆士蘭科技大學(xué)的GillianKidman利用慢放動畫(2幀/秒)視頻技術(shù),考察了55名科學(xué)專業(yè)的職前教師的概念學(xué)習(xí)過程(Kidman,2012)。結(jié)果顯示,學(xué)習(xí)者通過小組形式親自創(chuàng)建慢速動畫,能夠?qū)崿F(xiàn)深層次概念與教學(xué)法知識的學(xué)習(xí)。職前教師通過慢速動畫可以討論、交流、質(zhì)疑對科學(xué)概念的理解,并對比外界表征與自我內(nèi)部概念表征來實現(xiàn)對科學(xué)現(xiàn)象的深層次理解。研究者同時還發(fā)現(xiàn),職前教師對于慢速動畫作為一種促進(jìn)學(xué)習(xí)與理解的方法表現(xiàn)出極大興趣。六、教育理念與實踐在我國的傳播本次會議中各國學(xué)者的充分交流,有助于國外先進(jìn)的STEM教育理念與實踐在國內(nèi)的傳播,引發(fā)我國教育界的關(guān)注。同時,國際學(xué)術(shù)界借此也了解到中國教育者所開展的前沿教育活動。展望未來,我們認(rèn)為,STEM教育需要開展以下方面的探索:(一)重新澄清stem教育的內(nèi)涵自20世紀(jì)90年代初美國國家科學(xué)基金會提出STEM概念以來,STEM教育的重要性已經(jīng)被政治、經(jīng)濟(jì)、教育等領(lǐng)域廣泛接受。目前,STEM教育面臨的問題是如何將空泛的教育理念轉(zhuǎn)變?yōu)榍袑嵉膶嵺`。根據(jù)美國2010年開展的一項針對STEM領(lǐng)域?qū)I(yè)人士的調(diào)查發(fā)現(xiàn),多數(shù)專業(yè)人士對“STEM”這一縮寫詞的內(nèi)涵并不清楚,很多人將它與“干細(xì)胞研究”聯(lián)系起來。在教育領(lǐng)域,仍然有人將“STEM”簡單理解為科學(xué)與數(shù)學(xué)的整合(Keefe,2010)。美國的情況尚且如此,更突顯了我國普及STEM含義的必要性。在認(rèn)識和澄清STEM教育的內(nèi)涵中,需要重點(diǎn)突出以下四個方面:(1)科學(xué)、工程、技術(shù)與數(shù)學(xué)已經(jīng)以綜合的方式構(gòu)成現(xiàn)代社會運(yùn)行的基石,因此要重視科學(xué)教育以及與之緊密相關(guān)的技術(shù)、工程教育在學(xué)校中的教學(xué)。(2)強(qiáng)調(diào)中小學(xué)教育實踐中技術(shù)的重要性。技術(shù)不應(yīng)僅指信息技術(shù),還應(yīng)包含更豐富的內(nèi)容。(3)重視工程教育。工程教育與問題解決能力、創(chuàng)新能力緊密相關(guān),具備良好的工程素養(yǎng)的人才能為社會經(jīng)濟(jì)帶來巨大的發(fā)展?jié)撃堋?4)關(guān)注當(dāng)前經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中的真實問題。當(dāng)今世界發(fā)展與人類生存面臨著能源危機(jī)、資源浪費(fèi)、環(huán)境污染、防災(zāi)減災(zāi)等諸多問題,這些現(xiàn)實問題的解決與STEM領(lǐng)域密切相關(guān)。當(dāng)前社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的真實問題應(yīng)成為STEM教育的內(nèi)容載體。(二)有利于培養(yǎng)復(fù)合型人才科學(xué)、工程、技術(shù)與數(shù)學(xué)在現(xiàn)實