數(shù)字化轉型中的STEM教育

叢書序一

叢書序二

前言

第一章 什么是 STEM 教育……………………………………………………… 1

一、STEM 教育的演變 ………………………………………………… 3

（一）STEM 教育內涵的演變……………………………………… 3

（二）STEM 教育目標的演變……………………………………… 5

二、STEM 教育的內涵 ………………………………………………… 8

（一）國家層面 …………………………………………………… 8

（二）課程層面 …………………………………………………… 10

（三）學習層面 …………………………………………………… 11

（四）教學層面 …………………………………………………… 12

（五）社會層面 …………………………………………………… 13

三、STEM 教育的目標 ………………………………………………… 14

（一）培養(yǎng)創(chuàng)新人才 ……………………………………………… 15

（二）培養(yǎng)未來勞動力 …………………………………………… 15

（三）提升 STEM 素養(yǎng) …………………………………………… 16

（四）激發(fā)學習興趣 ……………………………………………… 16

四、STEM 教育的特征 ………………………………………………… 17

（一）跨學科整合性 ……………………………………………… 17

（二）情境化實踐性 ……………………………………………… 20

（三）STEM 素養(yǎng)導向性 ………………………………………… 22

（四）智能化創(chuàng)新性 ……………………………………………… 24

第二章 STEM 教育的發(fā)展歷程 ………………………………………………… 27

一、STEM 教育政策的發(fā)展歷程 ……………………………………… 29

（一）北美洲——以美國為例……………………………………… 29

（二）歐洲——以英國、德國、芬蘭為例 ………………………… 34

（三）亞洲——以中國、韓國、馬來西亞為例 …………………… 41

（四）其他國家 …………………………………………………… 46

二、 STEM 教育標準的發(fā)展歷程 ……………………………………… 49

（一）北美洲——以美國為例……………………………………… 49

（二）歐洲——以英國、德國、芬蘭為例 ………………………… 56

（三）亞洲——以中國、韓國、馬來西亞為例 …………………… 63

三、STEM 教育實踐的發(fā)展歷程 ……………………………………… 69

（一）北美洲——以美國為例……………………………………… 70

（二）歐洲國家的 STEM 課程和實踐……………………………… 77

（三）亞洲國家的 STEM 課程和實踐……………………………… 85

第三章 教育數(shù)字化轉型與 STEM 教育 ………………………………………… 95

一、教育數(shù)字化轉型的時代背景 ……………………………………… 97

（一）教育變革下的教育數(shù)字化轉型 ……………………………… 97

（二）技術賦能下的教育數(shù)字化轉型 ……………………………… 103

二、教育數(shù)字化轉型的內涵與發(fā)展 …………………………………… 106

（一）何為教育數(shù)字化轉型 ……………………………………… 106

（二）教育數(shù)字化轉型的國際經驗 ………………………………… 109

（三）教育數(shù)字化轉型的發(fā)展階段 ………………………………… 111

（四）教育數(shù)字化轉型的發(fā)展策略 ………………………………… 112

三、教育數(shù)字化轉型與 STEM 教育的關系 …………………………… 115

（一）人才培養(yǎng)目標契合 ………………………………………… 115

（二）教與學方式契合 …………………………………………… 120

第四章 STEM 教育的作用 ……………………………………………………… 125

一、宏觀層面：STEM 教育在國家戰(zhàn)略中的作用 ……………………… 127

（一）國家安全 …………………………………………………… 127

（二）經濟發(fā)展 …………………………………………………… 129

二、中觀層面：STEM 教育在教育改革中的作用 ……………………… 130

（一）教育目標變革 ……………………………………………… 131

（二）教學方式變革 ……………………………………………… 137

（三）學習場景變革 ……………………………………………… 147

三、微觀層面：STEM 教育在人才培養(yǎng)中的作用 ……………………… 151

（一）培養(yǎng)創(chuàng)新人才 ……………………………………………… 152

（二）培養(yǎng)未來勞動力 …………………………………………… 154

（三）提升核心素養(yǎng) ……………………………………………… 155

（四）激發(fā)學習興趣 ……………………………………………… 157

第五章 全球 STEM 教育實踐案例 ……………………………………………… 161

一、學校 STEM 教育實踐案例 ………………………………………… 163

（一）案例一：紙飛機中的工程設計 ……………………………… 164

（二）案例二：回收材料中的機器人 ……………………………… 167

（三）案例三：建造抗震房屋 …………………………………… 169

（四）案例四：橡皮筋動力車 …………………………………… 172

（五）學校 STEM 教育實踐案例特點及啟示 ……………………… 175

二、家庭 STEM 教育實踐案例 …………………………………………… 177

（一）案例一：簡單機械——杠桿 ………………………………… 178

（二）案例二：遙感小調查 ……………………………………… 180

（三）案例三：化學能——自制熔巖燈 …………………………… 182

（四）案例四：制作紙質火星直升機 ……………………………… 184

（五）家庭 STEM 教育實踐案例特點及啟示 ……………………… 186

三、校外 STEM 機構中的 STEM 教育實踐案例 ……………………… 188

（一）案例一：制作天氣工具 …………………………………… 189

（二）案例二：水凈化 …………………………………………… 192

（三）案例三：制作起重機 ……………………………………… 195

（四）案例四：火花科學中心 …………………………………… 197

（五）校外機構 STEM 教育實踐案例特點及啟示 ………………… 200

四、基于 STEM 學習生態(tài)系統(tǒng)的 STEM 教育實踐案例 ………………… 202

（一）案例一：普羅維登斯課后聯(lián)盟 ……………………………… 203

（二）案例二：芬蘭 LUMA 中心 ………………………………… 206

（三）案例三：英國國家 STEM 學習中心 ………………………… 209

（四）案例四：芝加哥地區(qū)大學預科科學與工程項目 …………… 211

（五）STEM 學習生態(tài)系統(tǒng)的教育實踐案例特點及啟示…………… 214

參考文獻 ………………………………………………………………………… 218