摘要
随着大数据技术与人工智能技术的飞速发展，国内外纷纷出台多项政策以鼓励基于信息技术的新型教育教学模式的变革，促进技术与教学的深度融合与应用。科学的技术快速更新与迭代为人才培养的目标带来机遇和挑战，培养具备STEM综合能力的21世纪创新创业型人才越来越受到国际社会的高度重视。其中，科学探究能力是促进STEM教学中学习者综合素养提升的核心能力，是为国家输送创新型人才的重要条件。 近年来，基于大数据技术的学生综合素养培养和精准教学研究非常火热。然而，基于大数据技术的综合素养精准教学研究仍停留在理论研究层面，研究重点集中在语文、数学和英文三个主要学科能力，而基于科学实际课堂开展深度应用研究相对较少，在应试教育的背景下科学实践动手能力重视度略显不足。 基于以上问题，本研究致力于研究基于数据决策的STEM精准教学模式，专注于将先进的大数据分析等技术应用到教学过程以达到针对学生群体实施精准化教学的目的。基于此，深入研究基于数据决策的STEM精准教学对小学生科学探究能力的影响，为精准教学在小学科学学科的实践提供了经验，为STEM和精准教学研究提供了新的视角。主要研究内容如下: (1)基于数据决策的STEM精准教学模式的构建。通过文献调研法分析总结现有STEM精准教学模式，在精准教学与STEMSOS教学模式的指导下，将基于数据决策的STEM精准教学模式分别分为四个模块，包括课前学情分析模块、数据驱动的课程设计模块、课程实施模块以及阶段性评价模块。课前学情分析模块是整个模型的核心，基于大数据技术的课前学情认知诊断分析帮助教师了解群体和学习者个人的学情知识状态，进而帮助教师进行针对性教学设计，便于STEM精准化教学的实施。 (2)基于数据决策的STEM精准教学案例的设计与实施。以《风速和风向》系列课程为例，基于数据决策的STEM精准教学模式，设计课前学情检测试卷，借助学习大数据平台发布试卷，对学生的科学认知和能力进行分析，回收学业报告。基于报告的内容对课程目标和课程重难点进行精准定位，同时在保证达到基本教学目标的前提下调整教学内容以及教学方法，基于以上设计完成课程实践。 (3)基于数据决策的STEM精准教学对科学探究能力影响的实验研究。以姑苏区某所小学四年级学生为实验对象，设置实验班和对照班开展教学。实验持续30天，测量工具采用科学学业测试、经典科学兴趣和认知负荷量表工具以及师生访谈等多种形式。研究结果发现:基于数据决策的STEM精准教学模式可以有效提升学生的学业水平;基于数据决策的STEM精准教学模式可以有效提升学生的科学探究能力;基于数据决策的STEM精准教学模式可以有效提升学生的科学的学习兴趣，并在一定程度上影响了学习者的认知负荷。
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