李艳燕：毕业于中科院计算所计算机软件与理论专业，2005年7月至2007年7月在北京师范大学教育技术学院做博士后，2007年8月至今在北京师范大学教育技术学院担任教授。李老师先后主持国家社科基金、国家自然科学基金项目、北京市教育规划重点课题、北京市重点实验室共建项目等。参与国家重大基础研究计划 973、高等学校科技创新工程重大项目培育资金等多项课题。曾经出版两部专著。Yanyan Li, et al. Ed., State-of-the-Art and Future Directions of Smart Learning, Springer, 2016Maiga Chang, Yanyan Li Ed., Smart Learning Environments, Springer, 2013
目錄：
目录＜br＞第1章什么是STEM教育1＜br＞1.1STEM教育的前世今生1＜br＞STEM教育产生的背景1＜br＞1.2揭开STEM教育的面纱2＜br＞STEM教育素养2＜br＞STEM教育的核心特征4＜br＞1.3为什么要发展STEM教育6＜br＞社会转型的现实需要6＜br＞未来教育发展新方向7＜br＞1.4从STEM到STEAM8＜br＞STEAM产生背景8＜br＞STEAM教育理念8＜br＞1.5奥利奥饼干的STEM化身9＜br＞奥利奥饼干的科学献身9＜br＞奥利奥饼干的工程实践11＜br＞奥利奥饼干的数学融合12＜br＞参考文献14＜br＞第2章STEM教育的发展15＜br＞2.1国际STEM教育的发展15＜br＞美国STEM教育15＜br＞芬兰STEM教育17＜br＞德国STEM教育18＜br＞英国、法国STEM教育19＜br＞日本、韩国STEM教育20＜br＞2.2国际STEM教育典范案例20＜br＞美国PLTW项目20＜br＞芬兰LUMA项目21＜br＞德国MINT项目21＜br＞日本STEM项目22＜br＞2.3国内STEM教育的发展23＜br＞国内STEM教育发展历程23＜br＞国内STEM教育研究热点24＜br＞2.4STEM教育聚焦工程教育28＜br＞国内工程教育一瞥29＜br＞国内工程教育的发展特点35＜br＞2.5STEM教育实践初探37＜br＞参考文献39＜br＞第3章STEM创新教学模式41＜br＞3.1STEM创新教学模式PBL教学模式42＜br＞PBL的教学流程44＜br＞3.2STEM创新教学模式工程设计教学模式45＜br＞常见的工程设计教学模式46＜br＞典型的工程设计过程47＜br＞3.3STEM创新教学模式CIL教学模式49＜br＞CIL教学模式与STEM教学模式50＜br＞参考文献55＜br＞第4章STEM创新教学活动设计57＜br＞4.1PBL教学活动设计58＜br＞PBL教学活动设计流程58＜br＞PBL教学活动设计案例61＜br＞【案例一：净水大作战设计一个污水处理装置】61＜br＞【案例二：星空的召唤PBL的望远镜主题教育活动】66＜br＞活动展示：探秘伽利略望远镜72＜br＞活动展示：揭秘开普勒式望远镜75＜br＞4.2工程设计教学活动设计79＜br＞工程设计教学活动设计流程79＜br＞工程设计教学活动设计案例81＜br＞【案例一：基于Arduino的智能社区】81＜br＞活动展示：马达的转动86＜br＞活动展示：我的Arduino智能小车89＜br＞【案例二：Building towards the Future】92＜br＞活动展示：学习三维坐标系95＜br＞活动展示：学生操作真实的三维坐标系97＜br＞活动展示：摩天大楼的结构及其设计原理98＜br＞活动展示：设计报纸塔怎样抵御强风99＜br＞活动展示：从设计图纸到验证设计巴尔萨塔100＜br＞4.3CIL教学活动设计102＜br＞CIL教学活动设计流程102＜br＞CIL教学活动设计案例104＜br＞【案例：人工智能教育应用】105＜br＞活动展示：小车主题活动出租车计价器107＜br＞活动展示：竞速赛车109＜br＞参考文献112＜br＞第5章STEM教学研究实践114＜br＞5.1如何开展STEM教学研究114＜br＞基于设计的研究114＜br＞5.2面向STEM的教学评价117＜br＞国外STEM教学评价117＜br＞国内STEM教学评价119＜br＞关于构建STEM评价体系的一些思考120＜br＞5.3工程设计教学研究案例121＜br＞工程设计的小学科学STEM教育活动研究123＜br＞【活动设计阶段】123＜br＞【活动实施阶段】130＜br＞【研究结果分析与评价】134＜br＞5.4CIL教学研究案例141＜br＞第一轮迭代研究142＜br＞第二轮迭代研究143＜br＞第三轮迭代研究145＜br＞CIL中教学环节设置的变化148＜br＞CIL教学模式的效果分析149＜br＞参考文献151＜br＞第6章STEM教育的未来与展望153＜br＞6.1STEM教育前行之难153＜br＞关于STEM课程154＜br＞关于STEM教师的发展158＜br＞6.2STEM教育探索之路160＜br＞STEM与VRAR160＜br＞STEM与大数据161＜br＞STEM与人工智能161＜br＞6.3STEM教育理想之光162＜br＞参考文献164＜br＞附录A166＜br＞附录B179＜br＞＜br＞
內容試閱：
前 言＜br＞近年来，STEM教育开展得如火如荼，大力推行跨学科综合教育的思想如和煦的春风吹遍了祖国大地，成为教育界乃至全社会关注的热门话题。＜br＞撰写一本真正的STEM教材是我们这几年一直努力的方向之一。翻看5年来出版过的种种关于STEM教育的书籍，发现大多是关于如何引导学生学习，而对老师如何教的内容涉及甚少，且内容太过粗疏，言不尽意之处甚多。于是我们研究团队扎根一线，围绕老师如何设计STEM活动，如何开展STEM教学，如何进行STEM教育研究做了很多的实践和研究，几乎所有的读书和写作都是围绕着完成一本较为理想的STEM老师指导用书进行的。＜br＞STEM是一种教育理念，有别于传统的单学科、重书本知识的教育方式，它是一种重实践的超学科教育概念。如今各地都在争相开设STEM课程，是不是每个学校都适合、都有能力开展STEM教育？这是个值得我们深思的问题。教育力量，师资先行，要发展STEM教育，最大的制约因素是没有足够的优秀老师。长期以来，分科教育越分越细，老师的专业越来越窄，而综合是STEM教育的根本特性。对于广大教育工作者来说，STEM教育是机遇，更是全新的挑战。＜br＞本书是试图在总结国内外丰富的STEM教育教学实践经验基础上，进行符合中国本土STEM教学的一种尝试和探索。全书内容共分为6章。＜br＞第1章：什么是STEM教育＜br＞在我国中小学积极推进STEM教育的过程中，我们有必要先从概念上了解STEM教育究竟是什么，理清STEM教育的产生、发展及兴起的历史脉络，分析STEM教育与传统教育的关系，以及STEM教育在我国落地和发展的基础，等等。只有明白了这些问题，我们才能更好地把握STEM课程设计与开发的精髓。在本章最后，我们甄选了一个基于STEM的教学案例，提前帮助读者整体感受STEM教育的核心思想。＜br＞第2章：STEM教育的发展＜br＞本章首先将全面呈现STEM教育在以美国为首的世界多国中的政策引导和实施形式，详细介绍美国、芬兰、德国和日本4个国家的STEM教育典范项目。然后以国内STEM教育为研究对象，采用科学计量、聚类分析等一系列科学量化的方法对国内STEM教育的发展历程、研究热点进行分析。最后重点将研究对象聚焦在国内工程教育上，对其发展历程、研究热点的迁移与变化等进行数据统计及可视化分析。在此基础上，深入反思我国STEM教育实践的薄弱环节，以及进行STEM教育实践之前我国学校教育具体存在的问题和障碍，进而能够准确回答STEM教育帮助我们解决或者缓解了哪些教育问题。在本章最后，我们呈现了一个玩具行业在STEM教育中的实践研究，帮助读者了解STEM教育具体的应用领域。＜br＞第3章：STEM创新教学模式＜br＞STEM教育与传统的知识点驱动的教学不同，它是真实情境下的学习、跨学科的综合性学习、面向高阶思维和高级技能的学习。它可以基于问题、项目，也可以基于设计，还可以基于团队合作。我们要清楚认识到，学习STEM教育不是仿其形，而是学其神，如何转变老师的定式教学思维，在STEM课堂中引导学生进行科学实践或科学探究，这无疑对我国传统课堂模式提出了极大的挑战。本章将根据STEM教育的内涵及核心素养，分析和论述适用于STEM教学的两种成熟并应用广泛的教学模式PBL教学模式和工程设计教学模式。在此基础之上，我们将协作学习和探究学习二者的优势融为一体，形成了协作探究教学模式（CIL），进一步优化了STEM教学模式。＜br＞第4章：STEM创新活动设计＜br＞STEM课程的设计与开发要紧紧围绕学校的育人目标。从我国中小学校在STEM教育方面开展的实践来看，主要呈现出两个显著的特征：第一，重视学科融合，尝试课程重构；第二，大量地引入、依托教育信息技术产品。如何在实现学校育人目标的大前提下，结合适用于STEM的教学模式进行案例的开发，将是本章重点讨论的内容。我们将延续第3章的思路，从PBL教学模式、工程设计教学模式及CIL教学模式提出STEM活动设计的操作程序，并在各类活动设计后附上甄选出的1～2个代表案例，如净水大作战Building towards the Future等。每个案例都附有详细的设计分析、操作流程及学习任务单，全方位地带领读者体验STEM教育在中小学课堂、大学课堂及科技馆教育活动中的实现方式，相信会给读者带来一次难忘的STEM之旅。＜br＞第5章：STEM教学研究实践＜br＞对于STEM教育而言，教学模式的探究也好，课程活动的开发也好，最终都要落地于课堂教学，从实践中去验证和更新旧理论，并从课堂信息和数据中归纳发展新学说。本章我们通过追溯教学研究的发展时期，论述适用于STEM教学研究的方法并提出科学的教学研究范式。然后回答如何科学、量化地检验教学效果的优劣，有哪些适用于STEM教学的评价手段，并分别呈现了两个STEM教学研究代表案例，即在小学开展的基于工程设计的创新教学研究与在大学开展的基于协作探究的创新教学研究。本章将带领读者通过感受教学研究的实践过程来获得启发，从而自发地去探索融合学科的STEM教学研究实践新模式，这将对中小学和高等院校开展STEM教育研究实践具有建设性的帮助。＜br＞第6章：STEM教育的未来与展望＜br＞从传统教学到STEM教学的转变所带来的将不仅是学校具体教学科目的变动，而且将是学校教育的教学模式、学校的育人理念的一次深刻变革。最后一章分为STEM教育 前行之难、探索之路、理想之光三部分来论述，重点回答了未来STEM教育在整个学校教育体系中广泛开展所面临的阻碍，STEM教育在VR、AR、大数据等当下社会和科技方面的融合和应用，以及社会各界对于推动和践行STEM教育需要做的准备。＜br＞STEM教育是一门艺术，是一项智者的工作。本书的出版是想通过介绍我们开展的基于STEM的创新教学实践，把这些教育实践作为经过测试的典型案例推荐给读者，帮助从事STEM教育实践的一线老师学习怎样设计并实施基于STEM的教学，引导更多老师积极深入地开展STEM教育教学实践，养成总结与反思的习惯，促进老师专业水平的提升。另一方面，通过优秀STEM教育成果的交流与推广，对各学校探索基于STEM的教与学的变革发挥促进作用，真正推动学校内涵发展。同时引领广大老师走上研究之路，营造更加浓厚的教研氛围，也为研究STEM教育的专家学者提供参考，把实践问题提炼成科学研究问题进而转化为理论课题。＜br＞本书的完成要特别感谢整个研究团队成员的积极贡献，感谢包昊罡、董丽娜、蒋梦璐、韩雪、郑婧等为本书提供了丰富的实证材料，感谢李小杉、董笑男、欧阳稷等为编辑本书所有内容所付出的辛劳，感谢电子工业出版社在短时间内高效地完成了出版工作。＜br＞本书受到北京市教育科学十三五规划2016年度教育教学实践研究重点课题STEM教育视角下中小学科学教学模式创新实践研究（课题批准号：CADA16038）的支持和资助。愿本书能成为STEM教育实践研究园地的一朵鲜花，我们期望一花引来百花开，迎来STEM教育课程改革、迎来我国教育生态更新、迎来社会各界共同关注的万紫千红的春天！＜br＞＜br＞编 者 ＜br＞2019年元旦 ＜br＞＜br＞
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