非正式教育中STEM教育的实践与思考——以美国Ecyber Mission科学竞赛为例

以美国军事教育拓展项目AEOP举办的Ecyber Mission科学竞赛为例,介绍其在非正式STEM教育方面的有益尝试。相较于正式STEM教育,Ecyber Mission科学竞赛更具开放性、综合性与实践性。通过对其参与人员、主题领域设置、组织实施形式和获奖案例进行分析,以期对我国STEM教育在非正式教育中的拓展有所启发。     

美国科学实践评估任务模板的特点及对深化科学课程改革的启示

ISPAT模板是美国国家科学基金会资助的"研究+实践合作实验室"为评估学生是否掌握NGSS的三维内容及帮助教师开展STEM教学而开发的评估工具。该模板秉承FKSE和NGSS的要求，呈现出提供灵活的实践评估路径、落实学习进阶理论、检测三维目标和STEM素养的特点。ISPAT模板的产生背景、内容特点及应用案例启示着我国在深化科学课程改革时不仅应研发贯彻实施科学课程标准的评估方案以促使标准落地，还应关注科学教育实践共同体的构建以促进科学教师专业发展，而科学教育实践的评估也应得到重视以提高学生的问题解决能力。     

基于STEM教学理念的分析化学实验教学新模式探索——以“自来水硬度测定”为例

STEM是一种集科学、技术、工程、数学多学科融合的项目式教育理念,旨在通过融合多学科知识完成项目目标,从而培养学生提出问题、分析问题以及解决问题的能力,进而激发学生的科学探索精神和创新思维能力,已经成为当前国际教育研究和改革的热点。本文将STEM教育理念引入分析化学实验教学过程中,探索发展分析化学实验课程教学新模式。倡导以学生为中心、以真实问题为牵引,学生以相关课程理论为线索,自主完成实验方案设计、实验过程、实验结果分析等一系列分析化学实验过程,从而培养学生的科学探索与实践能力。主要从课程内容、教学方法以及考核方式等三个方面来探索分析化学实验教学新模式,进而提高分析化学实验的教学质量和学生的学习兴趣和科学素养。     

父母对高中生STEM职业倾向的影响*

从父母受教育水平、STEM职业背景、参与高中生教育的程度以及对STEM教育资源的利用等4个方面,阐释父母对高中生STEM职业倾向的影响机制,并提出相关建议。1影响机制1.1对性别偏见的重新审视高中生对STEM领域中性别偏见的态度会影响其STEM职业倾向。受教育水平高的父母能对不合理观念提供科学的指导。从事STEM职业的父母则能对不合理观念进行"现身说法",用STEM职业中真实的男女比例帮助高中生形成正确的态度观念。善用社会教育资源的父母还会带领高中生参观博物馆等非正式教育机构,通过观看STEM领域中女性的成就,重新审视女性在STEM职业领域中的价值。     

基于STEM模式的研究性学习教学实践——以“ABS工程塑料表面化学镀铜”教学为例

以“ABS工程塑料表面化学镀铜”研究性教学为例,运用适合学生发展的“科工”一体项目式学习方式探索STEM教学模式。学生在真实的问题情境中,通过知识前置学习、项目活动设计、实验探索和成果展示等环节,最终确定了最佳工艺条件。在STEM模式下的研究性学习,学生把理论知识融入到具体的工程技术中,实现了学科之间的融合。     

加拿大STEM教育项目 “驻校科学家”述评*

“驻校科学家”作为非盈利性的慈善项目,在加拿大加强科学教育、推进STEM教育中发挥着重要作用,至今已成为极受学校欢迎的一项“国家机制”。对“驻校科学家”项目的任务宗旨、发展历程、运行机制、课程资源以及实施效果的分析,可以为我国形成STEM教育良好生态、促进多方力量共同推进STEM教育提供借鉴和启示,主要包括加强科学家与教师的合作,以优化STEM教育的师资构成;基于真实情境的学习,丰富STEM教育的课程资源;拓宽资金来源,拓展STEM教育的支持通道以及面向全体学生,保障公平的STEM学习机会。     

STEM生涯教育研究的国际文献计量和内容分析*

STEM生涯教育越来越受到学术界重视,但是我国目前依然是处于初期探索阶段。通过对119篇国际文献的计量分析和内容分析,获得可供借鉴的研究思路。研究发现,国际STEM 生涯研究注重实证范式,以量化研究方法为主。STEM 生涯研究特别专注于影响生涯抱负的因素研究,影响因素包括性别、学校的正式课程、父母STEM 职业、学生个体的兴趣和学业成就等多个方面。STEM态度和STEM职业抱负均可以通过有效的教学策略或学习环境来加以改善,有效干预手段包括校外科学活动、学科竞赛、针对生涯教育的学校课程改善以及以家长为中心的家庭干预。STEM教师在生涯教育目标下的专业发展,研究成果比较单薄有待于深入。本土化的STEM生涯教育研究可以从研究谁、用什么方法、关注什么维度等方面展开创新探索。     

基于STEM理念的中学化学创新实验研究——以“自制电解水芯片实验室”为例

介绍了基于STEM理念下让学生自制电解水芯片的实验探究。学生观察芯片上的电解水现象,负极产生的氢气和正极产生的氧气体积比为2:1。本实验简单、安全、环境友好,适宜于学生独立实验操作。此研究通过设置科学问题、强调学生探究、体验科研的全过程,激发了学生兴趣,培养了学生的创新能力。     

基于STEM理念的中学化学创新实验“自制新型保鲜膜”*

以“自制新型保鲜膜”创新实验为例,探索使用STEM教育模式,指导学生通过所学的知识制备一款降解速度快、污染少的环保型薄膜,通过理论学习、实践探索、性能测试等实验环节,最终确定了最佳试剂配比。在STEM理念下,把理论知识融入到环保材料的工程设计中,实现了学科之间的融合。     

国外科学主题摄影比赛作品评析与启示

科学摄影是用摄影技术来记录科学现象或表现科学事实的一种手段,作品兼具艺术价值和科学传播意义。国外已成功举办多个科学主题摄影比赛,比赛作品在强化科学认知、推进非正式科学学习、诠释科学与艺术关系、拓展中小学生科学学习工具等方面具有积极深远的意义。国内科学教育者可结合教学实际从中获取启示、借鉴与应用。     

人教版高中化学教科书“研究与实践”栏目分析与实施策略*

对人教版高中化学教科书新设计的“研究与实践”栏目的主题内容、功能价值进行分析,就如何充分发挥该栏目的教学功能和价值,发展学生的化学学科核心素养,提出了创设教学情境线索、开发为研究性学习课题、开发为校本选修课程、开发为STEM课程等实施策略。     

基于社会性科学议题开展化学职业生涯教育——污水处理厂的氮污染治理

新课程标准明确提出化学教学要激发学生树立以化学作为专业和职业的兴趣和理想。以“污水处理厂的氮污染治理”这一社会性科学议题为例,开发了基于SSI的化学职业教学框架,确立了识别议题、评估方案、科学辩论和决策反思等4个教学环节,指导学生基于文献资料和网站了解水处理相关专业及职业,在辩论决策中树立化学领域的职业信心,根据实践结果提出3点化学职业生涯教育建议。     

微课程教学的设计与应用:以初中化学为例

以初中化学教学为例,从目标的确定、内容的选择、策略的运用和评价的实施4个方面探索和总结微课程教学的设计。从正式学习和非正式学习的视角讨论了微课程教学的应用途径,以支持学生的个性化学习,将学习与生活高度整合,利用"碎片"时间进行在线学习或移动学习,促使学生产生"更加聚焦的学习体验"。     

更新观念重新审视新课程——管窥100年诺贝尔化学奖的感悟

化学新课程倡导以宽泛的化学知识为载体,在教师与学生、学生与学生以及学校与社会的相互合作情境中,引导学生体验科学探究过程,在探究中体验科学的本质、科学精神和科学态度,学习科学研究的基本方法,在科学探究中学会学习。新课程自实施以来,许多教育工作者从教育哲学、社会学和教育史学层面予以了充分肯定,笔者拟从100年诺贝尔化学奖的视角探讨新课程的理念问题及其意义。     

美国科学教育研究热点与发展趋势——2016 NSTA年会述评

美国国家科学教师协会(NSTA)2016年会包含4大主题模块:搭建平台——科学素养;建立团队——与社会力量合作;协调概念——整合教学;全纳整合——三维学习。通过对主题模块的论文报告、特别活动、工作坊等会议单元内容的分析,发现美国科学教育研究的热点:美国下一代科学教育标准(NGSS)的三维整合,STEM教育的全面推进,以及科学论证在科学本质观养成中的运用。这也反映了国际科学教育的发展趋势,对我国科学教育的理念构建与实践探索有一定的借鉴和启发作用。     

深化文管类化学课程的素质教育

以化学知识为基础,以社会热点问题为载体,以专题讲座为形式,通过开设实验课、组织课堂辩论、加强论文写作等措施,提高文管类学生对学习化学课程的兴趣,深化素质教育。     

Jupyter交互式平台在结构化学教学中的应用——以“单电子原子薛定谔方程”为例

以“单电子原子薛定谔方程”为例介绍了综合理论演示、科学符号推导和数据可视化多种功能的开源Web平台Jupyter在结构化学教学中的应用。借助于多样Python程序库学生能够交互式地学习理论概念、推导数学公式和理解波函数性质，可增强结构化学教学过程的参与度和互动性，也培养学生运用编程解决科学问题的能力。     

基于问题式学习的数据驱动混合式教学模式构建与实证研究——有机化学

基于“以学生为中心”的教育理念，针对基于问题式学习(PBL)的有机化学教学中存在的问题，进行了基于PBL的数据驱动混合式教学改革，并以有机化学课程为例进行了实证研究。线下教学内容注重根据学生线上自主学习的时长和测验统计等学习数据找到学生最近发展区，弹性决策课堂教学内容和活动，重点解决线上学习中的难点问题，并聚焦学生课堂的深度学习与个性化教学，实现了线上和线下学习活动的有机融合。问卷调查和学习行为分析结果表明，基于PBL的数据驱动混合式教学做到以学生为中心，个性化教学，持续改进教学效果，是提升学生学习质量的一种有效的教学模式。     

青少年对化学学科中科学风险感知的现状调查与分析

从一般科学风险感知、科学风险感知的心理特征、科学风险感知的文化特征等3个维度对四川省成都市4个年级共703名青少年进行调查,发现高中生和大四年级学生之间的一般科学风险感知存有较大差距;青少年科学风险感知的心理特征具有多维性和年级差异;青少年风险感知的文化取向整体呈现良性发展。其中,高一和高二年级学生的表现值得关注,高一年级学生对科学风险的影响范围、速度及致死率感知较片面,对科学风险的控制意识薄弱、恐惧感强;高二年级学生的科学风险感知存在较大矛盾点,他们认为科学风险可控,但却对科学风险的影响范围、速度及致死率反应较为激烈,对自己所学知识不自信,且群体中的宿命文化氛围较浓厚。因此,开展科学风险教育应重点关注低年级段的风险引导,致力消除风险两极反应;干预提升风险熟悉性感知,构建真实理性的风险经验范式。     

初中化学“溶液”的项目式教学——制作天气瓶

以制作天气瓶为项目核心与溶液单元知识进行整体融合。经过认识天气瓶、揭秘晶体变化奥秘和自制天气瓶等一系列活动,学习多角度认识溶液的组成、溶解度和科学的定量实验设计方法。溶液形成过程的微观本质是学生的学习难点,应用多个电导率仪测定不同位置的离子浓度变化,形成硝酸钾溶解过程曲线,通过分析曲线数据变化很好地搭建起宏观辨识与微观探析间的桥梁,帮助学生突破学习难点。学生在解决这一复杂、综合实际问题的过程中,有效地发展了宏观辨识、变化观念、证据推理、科学探究、创新精神等化学学科核心素养,发展了科学价值观。