[论文解读] Integrated Science, Technology, Engineering and Mathematics (STEM) Education through Active Experience of Designing Technical Toys in Vietnamese Schools

Quang, Le Xuan, Hoang, Le Huy+4 more|arXiv (Cornell University)|Sep 13, 2015

Science Education and Pedagogy被引用 23

一句话总结

本研究通过在越南初中学校开展技术玩具（如迷你赛车）的动手设计，提出了一种整合性STEM教育模式。该方法成功地通过将学科知识应用于现实世界问题解决，培养了学生的实践能力，证明了在非西方教育背景下实施体验式、跨学科STEM学习的可行性与有效性。

ABSTRACT

STEM has attracted great consideration. The purpose of research is: (1) study STEM education, (2) explore STEM education with the creative and experiential activity, (3) suggest applying STEM education by designing technical toys for the middle school student. This study used a qualitative approach to carry out teaching integration for STEM education. The study applied to teaching the technological field in Vietnamese middle schools. The design performed at the Faculty of Technology Education, Hanoi National University of Education, Vietnam in April 2015. This study used the integrated approach to design subjects for STEM education. Two procedures for integration undertook with analysis. A sample of producing technical toy was consistent with developing students competencies. Integrated approach to STEM education through designing technical toys is possible. Recently, there has been a booming interest in Integrated Science, Technology, Engineering and Mathematics (STEM) education, but the approaches to STEM still remains controversial in diverse educational contexts. This study addressed this issue by exploring STEM education with the use of creative and experiential activities in a Vietnamese educational context. It also proposed a practical model for integrating STEM into teaching technology in secondary schools by designing technical toys. The implementation of the practical model suggests the possibility in using the integrated approach to STEM education through designing technical toys for middle school students in Vietnam. By applying the subject knowledge domains to solve real world problems and settings, the students can experience the benefits of a concrete and active learning in a meaningful and practical context. The multidisciplinary and interdisciplinary integration approaches are consistent with the development of the students competencies.

研究动机与目标

• 本研究旨在探讨在越南初中学校通过体验式、创造性活动整合STEM教育的可行性。
• 本研究旨在填补越南中等教育阶段在实践性、跨学科STEM实施方面的空白，当前课程仍呈孤立化和内容导向。
• 本研究旨在开发并验证一种通过技术玩具设计实现科学、技术、工程和数学整合的实用模型。
• 本研究旨在通过将知识应用于现实任务，提升学生的解决问题能力、技术能力及创造性思维能力。
• 本研究为STEM整合提供了一个可复制的框架，与国家教育目标保持一致，并促进21世纪核心素养的发展。

提出的方法

• 本研究采用以动手技术玩具设计项目为核心的质性设计研究方法。
• 八年级学生被要求使用低成本、易获取的材料（如胶合板、马达、电池和基本工具）设计并制作一辆迷你赛车。
• 整合模型借鉴了技术、数学（代数与几何）和物理（力学与电学）的多学科能力。
• 该过程遵循五步教学流程：问题识别、创意生成、原型制作、测试和展示。
• 教师作为指导者，引导小组合作，激发批判性思维，并鼓励设计的迭代改进。
• 该模型于2015年4月在河内国家教育大学技术教育系实施，以迷你赛车项目为样本进行实践。

实验结果

研究问题

• RQ1 通过技术玩具设计实施的整合性STEM教育模式，在多大程度上能提升越南初中学生在实践与跨学科能力方面的发展？
• RQ2 学生在如制作迷你赛车等真实世界设计任务中，如何应用科学、技术、工程和数学的知识？
• RQ3 在非西方、课程受限的教育背景下，实施此类整合性、体验式STEM教学的主要挑战与促进因素是什么？
• RQ4 跨学科知识的整合如何支持学生实现更深层次的学习与问题解决能力？
• RQ5 主动、动手的实践经验在培养学生对STEM学科的兴趣与参与度方面发挥何种作用？

主要发现

• 通过技术玩具设计实施的整合性STEM方法，成功使学生能够将技术、数学和物理知识应用于解决现实世界中的工程问题。
• 学生在设计与制作过程中，展现出在工程制图、机械传动、电路连接和几何测量等方面的能力提升。
• 使用低成本、易获取的材料（如胶合板、马达和基本工具）使该模型在校园层面的实施更具可及性与可扩展性。
• 该项目促进了主动、体验式学习，学生参与了迭代设计、测试与优化，从而增强了其问题解决与批判性思维能力。
• 教师在引导探究、促进合作及支持认知参与方面发挥了关键的促进作用。
• 该模型被证实具有可行性与有效性，有助于促进跨学科学习，并与国家教育目标中关于21世纪核心素养的要求相契合。