STEAM教育深度学习的好工具-Mathematica.pdf

课程整合ltougao3@chinaitedu．cn I教学APP的学科运用I STEAM教育深度学习的好工具 Mathematica 孟延豹 惟存教育研究员 李想 中国科学院软件中心 前唐 ： 可能每个人都知道，STEAM代表科学 (Science)、技术 (Technology)、工程 (Engineering)、数学 (Mthematics)，以及后来加 上的艺术 (Art)。STEAM教育就是科学、技术、工程、数学和艺术的教育。从字面上看，貌似让学生接受这五个门类学科的 教育就可以了，那这和传统的学科教学有什么区别呢，难道STEAM教育是把这些学科汇总到一起来学吗? 笔者非常推崇上海虹口教研院的柳栋老师对STEAM课程的定义，他说：S“TEAM是一个有机结合的整体，STEAM教育是 要引导学生学会面对我们在生活中的需求，根据科学 (Science)的概念和原理，借助数学 (Mthematics)的方法建模与分析， 选择相应的技术手段 (Technology)，在真实的世界里通过工程 (Engineering)的途径，创造出具有效用和美感 (Art)的制成 品，以改善我们生活的感受和行为。” 在这里可以看到，首先，STEAM学科一定是一个独立的学科，而不是多个学科的集合。其次，STEAM学科应该是一个跨 学科的整合性学科，所以最合适的学习方式一定是整合的主题式学习方式。再次，STEAM应是一种基于问题的研究形式．而 问题的核心一定是与创造一个制成品相关。 因此，STEAM课程应是建构在引导学生用结构化思维方式解决问题的架构之上的过程性课程，这种架构不是笔者今天要 探讨的问题。但由于STEAM课程的统整性，其不可预知性会随着核心问题难度的增加而增大，特别是在高阶课程中，STEAM学 科可能应用到的各学科知识甚至要超出课程设计者本身的知识范围，那么，课程设计者如何知道学生的学习过程呢? ● 数学建模工具在STEAM课 队合作。 在比赛中，学生们除了应用互联网 程的深度学习场景中的意义 这是一个能够高度模拟在未 有哪些信誉好的足球投注网站技术外，还会熟练地应用专业 IYPT (国际青年物理学家比 来的职业状态中经常遇到未知问题 的Wolframalpha等计算引擎，以及 赛)是由大学组织实施、中学生参 进行探究、深度学习的场景 ，也许 Mathematica、Matlab这样具有各 与，以团队对抗为形式的物理竞 这正是教育者希望在学生身上见到 种数学运算、数据分析、算法生成 赛。学生根据给定的开放性物理问 的场景，但在这个场景中，由于学 等功能的数学建模工具。 题进行研究。这些物理问题都是由 习内容和过程的海量资源，以及内 在这样的工具支持下，学生们 国际上顶尖的物理学家随机提出 容的不确定性，信息 目标的确定， 虽然面对的是未知领域，但能够迅 的，与问题相关的基本知识、实验 信息的搜集 ，信息的甄别、整理、 速地基于问题进行有哪些信誉好的足球投注网站，找到解决 方案都要靠学生 自己查找和设计， 应用等都成为非常重要的技能，而 问题需要运用的学科规律性知识， 并得出结果，然后和其他队进行辩 互联网技术以及许多高端工具的应 并建立相应的数学模型和算法，从 论。这个比赛要想成功必须依靠团 用将大大影响学习的进程。例如， 而进一步找到解决问题的路径。 52 中国信息技术教育 tougao3@chinaitedu．cnl课程整合 刍议提高小