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《透視科學中探究及工程及技術(shù)中問題解決》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、透視科學中探究及工程及技術(shù)中問題解決引言正如上面這句引文所述，青少年要想成為當今世界的參與者，應(yīng)當盡早了解包含科學、工程、技術(shù)和數(shù)學的STEM學科。因此小學教育中這些學科的高質(zhì)量將會極為重要，應(yīng)該逐漸培養(yǎng)起5?11歲青少年對這些學科的興趣，對其基礎(chǔ)知識和實踐過程的理解，以及認識到它們與生活實踐的聯(lián)系。這些STEM的學習經(jīng)歷將給予他們在找尋機會及面對挑戰(zhàn)時一個條理分明的智力與實踐的框架。同時，該經(jīng)歷使得青少年們能夠提升并很好地使用從那些學科中得到的經(jīng)驗與觀點在這篇文章中，我們希望：?闡明STEM教育的主要目的?通過
2、3個維度（實踐、跨學科概念、學科核心概念）討論這些學科的本質(zhì)本文將聚焦在STEM中的科學（S）、技術(shù)（T）及工程（E）。當然，數(shù)學（M）的重要性不言而喻，無論將它作為單一學科還是STEM的組成部分，我們并不會刻意地去貶低數(shù)學的重要性。相反。我們堅信數(shù)學是青少年高質(zhì)量教育的基礎(chǔ)。數(shù)學在科學、技術(shù)及工程中的應(yīng)用使得它們能夠更好地結(jié)合在一起。數(shù)學知識與應(yīng)用數(shù)學的能力更是在我們探究，以及解決關(guān)于科學、技術(shù)、工程問題的過程中起到了關(guān)鍵作用科學從本質(zhì)上說是探究。科學探究是科學所有分支學科的核心特征，因為這是科學知識產(chǎn)生和被證
3、實的途徑。對于科學家們來說它是黃金標準，使得科學家們明白了他們是如何掌握科學知識的，以及可以證明科學家們所掌握知識的證據(jù)。因此，科學探究是為了建立知識和理論而產(chǎn)生的一種科學的策略。用《美國國家科學教育標準》(NationalScienceEducationStandards,USA,1996)的話說，科學探究是“科學家學習自然世界、基于工作得到證據(jù)，提出解釋及理論的眾多途徑”工程和技術(shù)聚焦在改變自然和人造世界，旨在解決問題或滿足人類的需求。通過工程和技術(shù)設(shè)計創(chuàng)造解決問題的方案?？茖W探究是科學的基礎(chǔ)，設(shè)計過程是工程
4、和技術(shù)的基礎(chǔ)。正如科學探究使科學領(lǐng)域蒸蒸日上，工程及技術(shù)中解決問題的方案也通過設(shè)計過程得以延伸和發(fā)展但是，在現(xiàn)實世界中，科學、工程、技術(shù)的主要方面并沒有相互脫離?？茖W知識的產(chǎn)生表明了問題或許可以通過工程和技術(shù)得到解答。相似的是，工程和技術(shù)解決問題的過程同樣影響著科學知識的發(fā)展，甚至有時產(chǎn)生了新的科學知識。就青少年而言，我們需要讓他們理解這些學科之間的基本差異。同樣重要的是還要幫助他們認知這些學科之間的緊密關(guān)系STEM學科的維度我們使用美國《K-12科學教育框架》(AFrmneworkforK-12ScienceE
5、ducation；Practices,CrosscuttingConcepts,andCoreideas,2012)中所述的實踐(Practices)、跨學科概念(CrosscuttingConcepts)及學科核心概念(CoreIdeas)比較這3個學科的內(nèi)容。在每一個學科中，這些維度都緊密聯(lián)系在一起，每一個維度的缺失都將影響整個學科。也就是說，為了讓學習活動能夠真實，3個維度的內(nèi)容都必須清楚明白地體現(xiàn)在活動設(shè)計中實踐與成功的科學、工程，技術(shù)相關(guān)聯(lián)的實踐或能力用“實踐”一詞代替“探究能力”，是因為在科學探究和解
6、決問題中會同時用到知識和技能。而用“探究能力”一詞會讓人感覺這排除了解決問題。其實"實踐”超越了'‘能力”，它包含著討論、爭論、評論和科學模型的建造等，它將有關(guān)專業(yè)人士是如何將實踐應(yīng)用到工作中的綜合觀點呈現(xiàn)在了眼前幾十年來，科學教學經(jīng)歷了強調(diào)科學探究能力與學習科學事實之間的緊張期。過于強調(diào)對事實的認知會使得學生們認為科學與其他學科只不過是一些孤立的信息、做實驗或解決問題的簡單步驟而已。這將是對任何學科的極大誤解。因此，關(guān)鍵是要讓學生們實踐那些專業(yè)人士在這些學科中所應(yīng)用的，這樣做是為了讓他們能夠明白學科核心概念和跨
7、學科概念表1列舉了STEM中的實踐。需要強調(diào)的是在現(xiàn)實生活中這些實踐不會呈現(xiàn)線性規(guī)律。例如，盡管基于證據(jù)的論證被單獨列出，實際上論證卻滲透在每一個實踐中。在實際的科學問題上或是在一個能導(dǎo)致深入理解的現(xiàn)象中都會有論證的出現(xiàn)；在工程和技術(shù)中，對于要解決的問題需要論證，在解釋、設(shè)計過程或得出解決方案時也會有論證的出現(xiàn)；在標準與限制下，討論哪種解釋最符合證據(jù)，或者哪種設(shè)計能得到最好的解決方案也是論證。總的來說，實踐應(yīng)聚焦于它所X用的不同情境事實上，這張表中最突出的是科學、工程和技術(shù)的實踐非常相似。我們都知道科學家們使用這
8、些實踐的目的與工程師、技術(shù)專家并不相同。但是，在科學、工程和技術(shù)中，在實踐層面高度的共通性不僅有用，且說明了這些學科交叉的可能性。其實，在科學、工程、技術(shù)中差異還是存在的，如科學上的“提出問題”在工程和技術(shù)中被“定義問題”所代替；同樣，科學中的"構(gòu)建解釋”在工程和技術(shù)中變成了“設(shè)計解決方法”?提出問題vs.定義問題如果我們認為根據(jù)現(xiàn)象提出問題是一個科學活動的“發(fā)動機”，那
