实施STEM教育的初中数学综合实践课程开发——以几何领域“人脸上的密码”为例

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现如今,在科学技术快速发展的背景下,我国培养复合型人才的需求增大,交叉学科研究成为一种时代趋势。2017年《中小学综合实践活动课程指导纲要》2022年《义务教育数学课程标准》明确了综合实践活动课的定位,强调了这门必修课的跨学科性、问题导向性、项目化学习式,其注重学生的问题解决能力和STEM教育的主张相一致。我国教育界对STEM教育与综合实践课程的研究热潮不减,在数学教育领域,以数学学科为主的综合实践课程开发与实践备受关注。本研究以建构主义学习理论为理论支点,以泰勒课程原理为设计框架,采取文献研究法、比较研究法、行动研究法,研究实施本土化STEM教育的初中数学综合实践课程开发如何进行,探索以下三个问题:(1)为什么选择开发实施本土化STEM教育的数学综合实践课程?(2)实施本土化STEM教育的数学综合实践课程是怎样设计的?(3)实施本土化STEM教育的数学综合实践课程实践成效如何?基于文献梳理,研究对STEM教育本土化融合数学综合实践课程的可行性进行审思,发现STEM课程与综合实践课程在价值取向、课堂呈现上表现出相似性。可行性的底层逻辑是STEM教育与综合实践课程的理念一致,具有教育目标的互通性。顶层逻辑是实现教育互补,即内容互补和过程互补,为后续开发工作夯实理论基础。基于中美STEM课程设计元素的对比研究、课程标准与沪教版教材综合实践内容的量化与质性分析,给出新课程开发在“教学目标、知识场域、学习环境、教学模式、评价机制”等方面的实现路径,以此确定案例开发的设计路线。基于理论依据和教学策略,设计以工程和技术科学为核心学科,人工智能为课程主题,人脸识别为具体情境的课程案例《人脸上的密码》。以渗透沪教版七年级下册数学第十五章知识为主,设计第一课时《平面直角坐标系》。以渗透沪教版八年级上册数学第十九章知识为主,设计第二课时《两点间的距离》,旨在认识人脸识别四步骤,从特殊到一般推导两点之间的距离公式,体现情境全过程,着重培养学生的问题解决能力和动手实践能力。第二课时面向上海市某学校的一个班开展实践。依托数字孪生双师教学的“共生课堂”,通过学生自我评价、组内互评、组间互评、对课堂的评价,获取反馈结果。分析STEM教育理念下的综合实践课程对学生综合能力的培养作用,结合实践经验,给出综合实践课程协同本土化STEM教育的可持续实践策略。
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