摘要
近年来，深度学习已然成为教育领域关注的热点问题。深度学习作为一种新型教育理念，它是优秀教育理论与教学实践的总结与凝练，旨在培养学生的高阶思维，从而有助于学生核心素养的培养。如何实现深度学习以及“深”到何种程度是一线教师需要思考的问题。STEM教育本质上是科学、技术、工程、数学的整合教育，以培养学生的STEM素养为目标，以跨学科的学习方式促进学生个人知识体系的建构与综合能力的提升，这与深度学习价值取向一致。STEM教育所倡导的真实情境、跨学科融合、项目式学习等都为深度学习提供支持，可见STEM教育是实现深度学习的有效途径。本研究在深度学习理论的指导下，围绕“基于深度学习的STEM教育教学模式设计、基于深度学习的STEM教育案例应用、案例应用效果分析”三个问题，从理论与实践方面将深度学习与STEM教育结合，以期为一线小学科学教师提供一定的借鉴经验。 第一章通过对STEM教育、科学教育、深度学习中外文献的梳理，提出研究问题，明确研究方向与价值，表明研究的难点与创新点，选择研究方法，确定研究思路。总结出国外STEM教育通过一系列国家政策、文件倾斜鼓励发展，我国STEM教育经历中国STEM教育启蒙探索阶段、中国STEM教育特色化阶段；国外科学教育的发展经历精英科学教育、大众科学教育、整合科学教育三个阶段，我国科学教育也在多次课程改革后步入正轨；国内外的深度学习逐渐从人工神经网络发展到计算机领域再发展到教育领域。 第二章界定了STEM教育、深度学习、浅层学习等核心概念，将深度学习与浅层学习进行9个维度的对比，总结出深度学习的特征，从建构主义、情境认知理论、分布式认知理论、元认知理论四个方面为深度学习提供理论依据。 第三章以STEM教育实施过程为横坐标，以深度学习发生路线为纵坐标，结合6E教学模式，设计了基于深度学习的STEM教育教学模式，将学习过程分成六个阶段：参与、探索、解释、工程、深化、评价，由浅至深，逐渐促成深度学习发生。 第四章借鉴基于深度学习的STEM教育教学模式进行搭“书架”的案例教学，以期对教学模式进行佐证。首先总体上明确整个实践安排，然后通过学习者分析、教学内容分析，从科学知识、科学探究、科学态度、科学技术社会与环境四个维度设定教学目标。再加上STEM教育本身的跨学科性，因而制定了搭“书架”的跨学科知识地图。在该模式的基础上设计了搭“书架”的教学过程，共计4个课时。为了评价教学效果，采用纸笔测验、调查问卷两种教学评价方式，根据NSSE-China深度学习子量表与李克特量表从认知领域、个人领域、人际领域三个维度制定深度学习能力调查问卷，借鉴美国校外STEM项目学生成就评估框架表从个人成就层面制定STEM教育课程实施效果调查问卷。 第五章通过对学生纸笔测验结果分析，发现学生能够掌握基础科学知识；通过对深度学习能力调查问卷结果分析，得出学生在信息整合、批判理解、问题解决、迁移运用、学习动机、学习方式、自我反思、合作创新、沟通交流等方面的能力均有所提升；通过对STEM教育课程实施效果调查问卷结果分析，发现学生对STEM教育怀有积极态度，认可STEM教育的价值；通过对小学科学教师进行访谈，整理分析访谈记录，进而从学生角度与教师角度综合考量本次案例教学的效果。 第六章主要总结了本论文的研究结论、研究不足与研究展望。本研究首先是构建基于深度学习的STEM教育教学模式，然后应用该模式进行案例教学，最后从知识、能力、态度三个方面进行量化分析；在实践前、实践中、实践后三个阶段提出研究不足；从理论与实践两个角度对深度学习与STEM教育提出希冀。
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