英语原文共 16 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

为澳大利亚和韩国学生开发跨文化STEAM项目的理论框架加强科学教学

朱惠恩，索尼娅·N·马丁，詹妮弗·帕克

收到日期：2017年12月29日/接受日期：2018年8月1日/在线发布日期：2018年10月2日

科技部，台湾2018

摘要

最近，教育方法集中在创建艺术综合STEM(科学、技术、工程和数学)或STEAM类，这引起了人们对艺术在科学教育中的重要性的关注。尽管STEAM在科学领域的发展和实施越来越多，但是关于理论基础的讨论却非常有限，这将为科学教育工作者和教师在规划和教授STEAM课程时提供良好的指导。在这篇论文中，我们提出了一个理论框架来解释和证明艺术和社会文化互动融入科学教学的合理性。我们详细地解释了构成要素的理论要素，并描述了这些要素是如何转化为STEAM课程的教学实践的。最后，我们再次强调在跨文化交流项目中教学实践设计的理论框架的应用。

关键字：艺术综合STEAM、STEAM教育、概念性理解、跨文化STEAM项目

简介

澳大利亚学校的科学研究面临着对科学学科兴趣下降的双重问题(Ainley, Kos，amp; Nicholas, 2008;首席科学家办公室(OCS)，2013年，2016年;(Goodrum, Druhan， amp; Abbs, 2011)和学生在过去20年里的科学表现下降(Singhal, 2018)。国际教育成就评估协会(IEA)记录的国际数学与科学研究(TIMSS)趋势显示，澳大利亚学生在4年级和8年级的科学成绩自1995年以来一直在下降(见附录)。尽管韩国学生在TIMSS中表现优异，但韩国学生对科学学习的态度似乎也不太积极;从1995年到2015年，四年级的韩国学生在科学成绩上排名第一或第二，八年级的韩国学生在科学成绩上排名前五(见附录)。但是，在2011年的TIMSS报告中，韩国在享受科学学习方面排名倒数第三，在对科学的信心方面排名倒数第三(Martin, Mullis, Foy，amp; Stanco, 2012)。韩国学生对科学缺乏信心可能表明，他们认为科学是一门很难的学科，他们努力学习科学，因此认为学习科学不是一件愉快或有趣的事情。韩国最近发起的一项旨在提高学生兴趣和信心的行动，可能是提高澳大利亚学生成绩和享受科学的有效途径。

STEAM在韩国学校的实施。科学教学方法被认为是一种为学生提供更有趣和更有意义的学习体验的方法，是一种综合方法，即科学、技术、工程、艺术和数学(STEAM)方法，或艺术-综合科学、技术、工程和数学(STEM)方法(Yakman, 2008;Yakman amp; Lee, 2012)。在这种综合方法中，科学不是作为一门独立于课程中的其他学科的学科，而是作为与数学和人文学科相关的知识和技能(Yakman, 2008)。STEAM的方法设计,能激起学生的兴趣,提供学习的机会阻止内容更有创造性和引人入胜的方式(Hunter-Doniger amp; Sydow, 2016),旨在透视一个国内外都十分关注通过实践活动,小组讨论和跨学科整合内容的艺术、人文和社会科学(韩国基础科学发展和创造力(KOFAC), 2012,2013;Land,2013;Root-Bernstein, 2012;Taulor,2016)。STEAM益处的研究证据表明，结合文化(艺术、音乐、社会视角)的科学课程丰富了学生的学习经验，并提高了学习的情感方面(Bak amp; Kim, 2014;Kim,Ko, Han，amp; Hong, 2014;Kim amp; Chae, 2016)。

在2009年修订的韩国国家科学教育课程(韩国教育科学技术部(MEST)， 2009年)中，STEAM方法被引入学校，将艺术(人文、语言学习、文科、创意艺术)整合到STEM教学中。韩国实施的STEAM方法与美国类似，但在一个主要目标上略有不同。在美国,STEAM是为了吸引学生在干细胞事业,但在韩国,STEAM的方法是针对所有学生科学素养发展的目标增强国家竞争力在经济和技术领域,通过科学教育培养学生的全球公民(最高明的,2010,2011)。韩国的这一目标是开发科学技术方面的人力资源，培养创造力，提高21世纪的技能，培养对STEM学科的所有年级的欣赏(Baek et al.，2011;最高明的,2012)。从2011年起，韩国的国家课程要求所有STEM课程的20%包括与STEAM相关的内容(MEST, 2011)。STEAM的兴趣表示在2015年的一项调查结果的k - 12学校在韩国,50%以上的学校回应,发现STEAM课程实施55%的小学,48%的初中和32%的高中(Park,Byun, Sim，Baek,amp;Jeong,2016)。

随着STEAM在韩国越来越多的学校得到实施，人们开始质疑它的目标、方法和好处。一些研究发现，一些韩国教师并不完全相信教育部广泛实施STEAM的智慧(Park, Chu,amp; Martin, 2017;Shin amp; Han,2011)。尽管许多教师认为STEAM课程可以激励学生学习科学，但他们并不认为STEAM课程的好处与准备STEAM课程所需的时间和精力是相称的(Park et al.， 2017;Park, Byun, Sim, Han,amp; Baek, 2016)。还有一种观点认为，STEAM方法旨在为学生提供乐趣和额外的活动，以减少教学科学所需的时间(Lee, Park， amp; Kim, 2013;Noh amp; Paik, 2014;心,2013)。并不是所有的教师都相信将科学学习与学生的社会文化生活相结合能够提高学生对科学学习的兴趣和动机，同时还能发展对所教授的科学概念的概念理解。

对STEAM方法的潜在好处的怀疑可能是由于没有将STEAM建立在一个健全的理论框架上而提倡使用STEAM。如果不了解基本的理论原理，教师可能会在设计和教学上遇到问题。此外，对理论基础的不完全理解也带来了这样一种风险，即教师在规划课程时，以享受为优先，而以引

导学习者通过科学概念发展为代价。

需要一个理论框架。阐明任何STEAM项目的理论框架是非常重要的，这样才能为科学教育工作者和负责规划并教授STEAM课程的教师提供合理的指导。理论框架将考虑内容和教学活动的作用，通过整合非科学学校的学科/主题来影响作为科学课程主要目标的概念发展。同时，理论框架必须包括公认的教学模式的原则，以确保通过STEAM方法实现真正的科学学习。

不幸的是，现有的STEAM框架并没有开发出足够具体的理论原则供教师在备课和课堂实践中应用。例如，Yakman(2008)介绍了主要学科(如STEM学科和艺术——美术、语言、历史等)，这些学科包括在学科之间以更高层次的思维转移知识的能力，以帮助教师教育者更多地教授学科，就好像它们在现实中是相互关联的一样。Kim和他的同事(Kim, Chung, Woo， amp; Lee, 2012)也为STEAM聚合程序开发者教育者提出了一个STEAM模型。STEAM收敛模型表明关键概念和关键能力的三个元素STEAM收敛,收敛的上下文(个人、社区和全球),收敛方法(多学科、交叉学科和跨学科的)收敛和单位(概念、查询、日常问题现象,字段社区经验)。这些STEAM框架和STEAM聚合模型可用于讨论STEAM集成的范围，并为适当的规程提供指导。然而，教师和实践者需要一个STEAM框架来发展教学计划以及他们的思想。在STEAM中没有具体的指导性程序开发框架模型(Yakman, 2008, p.348)可以用于特定的STEAM程序。

本文提出这一理论框架的意义在于为其他希望设计STEAM课程的科学教育者提供一个可能的参考点。之间的差异在本文的理论框架,在其他上面描述的是,尽管其他框架适合STEAM往往广泛限制老师的方向,本文详细解释组件理论元素和描述这些元素转化为STEAM教学学习实践课。

本文的目的

本文的目的是为开发跨文化STEAM项目以加强科学教学提供理论框架。该框架的主要元素是社会建构主义(Bauersfeld, 1955;Wertsch amp; Toma, 1995)表示为协作学习和其他学生互动活动，情境学习(Brown, Collins，amp; Duguid, 1989)，以及适用于探究性教学的5E教学模式(Bybee amp; Landes, 1990;Bybee等人，2006)。该理论框架指导了跨文化STEAM项目的设计，该项目在澳大利亚和韩国的四所小学和两所中学进行了试验。当正在进行的数据分析完成后，该项目的实施结果将发表在几篇论文中。

理论框架

本文中支持STEAM项目的主要理论是社会建构主义，它认为学习是学习者之间以及学习者与环境之间的协作与互动所产生的认知发展和集体知识构建(Bauersfeld, 1955;Wertsch amp; Toma,1995)。学习者相互协作来研究现象，积极地与环境互动，将他们的发现与先前的知识联系起来，并努力理解他们的新知识(Clement amp; Steinberg,2002;Driver amp; Oldham,1986)。知识是社会建构的观点得到了布朗及其同事关于情境学习的观点的肯定，他们认为教学和学习是在社会情境中进行的(Brown et al.， 1989)。他们假定“知识是处于一种位置上的，是它所发展的活动、环境和文化的一部分产品hellip;hellip;(1989年，第32页)。科学知识可以被看作是自然现象或自然世界活动的产物，自然现象或自然世界活动经常对人类活动产生影响(例如，低于人体体温的温度下降，人们就会去拿他们温暖的开襟毛衣)。把学习置于能使学生体验科学概念或其影响的情境中，会使学习比教师口头传授的学习更有意义。例如,地球的倾斜轴的科学概念和革命,如果最初有经验的学生在与学生谈话的背景下从不同的半球(如学生在澳大利亚与韩国学生),会导致冬季发生在不同时间的观察两组学生,今年是一个有用的调查为什么/如何冬天不是同时在这两个国家。在情境学习中，如本例所示，学习者的真实体验(如听到其他国家的冬/夏文化活动)可以提高学习动机和对科学的兴趣;学生们想知道为什么一个国家是冬天而另一个国家是夏天。

社会建构主义和情境学习理论框架的STEAM计划包括一个跨文化的因素,因为一般中性之一——在澳大利亚上市以及课程评估和报告的权威(斟酌,2010)框架和澳大利亚的新南威尔士(NSW)国家科学课程大纲(董事会研究,教学和教育标准(泊斯德),2012)是跨文化的理解可以培养文化敏感性。当学生学习,从不同的文化,通过与学生互动,同样的科学概念(如季节、光传播、生态系统,等等),他们观察到在自己的环境中以同样的方式运行在不同的地理和文化的环境——律所,两组的概念进行更有意义的学习者。

5E教学模式(Bybee et al.，2006)是一种学习周期方法，指导学生通过这些学习活动:参与、探索、解释、阐述和评价(见图1)。

5E教学模式有助于促进探究性教学中的探究性实践，“因为学习周期关注于建构主义原则，强调对现象的解释和调查，[和]使用证据来支持结论hellip;hellip;”(杜兰和杜兰，2004，第49页)。5E指导模式与探究性教学方法相结合指导学生的思维过程- es (Cardak, Dikmenli， amp; Sartias, 2008;杜兰amp;杜兰，2004;Martin-Hauser, 2002;“关注科学内容”，并为他们提供“以科学的方式思考的设施”(DeBoer, 1991，第206-207页)。社会建构主义的影响是显而易见的，它的目的是让理科生在《科学》(science)课程中培养他们用观点和证据思考和工作的方式(Skamp amp; peer, 2012)。社会建构主义对5E教学模式的影响可以在Bybee(2009)的报告《BSCS 5E教学模式与21世纪技能》中找到;他在他的5E教学模式中提出了复杂的沟通/社交技巧。它也出现在一个提出并回答的问题“5E教学模式如何促进积极的、协作的、探究性的学习?”“在国家卫生研究院(NIH)的网站上:做科学:科学调查的过程(https://science.education.nih.gov/)。”“做科学”的教学指南是与生物科学课程研究(BSCS)合作开发的。他们的答案是，当学生与同伴谈论自己对科学概念的理解并“合作解决问题和计划调查”时，他们就会参与合作性探究性学习。

综上所述，本文提出的STEAM项目的理论模型是基于社会建构主义的原则而构建的(Bauersfeld, 1955;co-construction Wertsch amp; Toma,1995),包括知识与学习者从不同的文化、情境学习(Brown et al.,1989),和5 e教学模型,引导建筑科学的理解和技能的教学过程积极科学的思维方式,吸引学生产生思想和收集证据(Skamp amp; Peers,2012)。下一节将解释如何将这个理论框架的元素转化为定义STEAM项目的课堂实践。

将理论框架转化为教学实践的结果

本节解释前一节提出的理论框架如何指导由澳大利亚-韩国基金会(AKF)和澳大利亚麦考瑞大学资助的跨文化STEAM项目的教学/学习活动的设计。本节首先简要介绍了跨文化STEAM项目。然后，描述了该项目的主要教学活动，展示了理论框架的要素(社会建构主义、情境学习、5E教学模式、探究性教学)如何塑造了科学学习中艺术与文化相结合的活动的设计和实施。

跨文化STEAM项目是由来自澳大利亚和韩国的科学教育工作者、科学家和K-12教师共同努力的成果。如“介绍”部分所述，韩国于2009年开始在其学校中使用STEAM方法，并在该领域积累了相当多的经验

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[410448]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word