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促进STEM中的元认知和反思

支持学生思维的方法
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这是孩子在想象气球和小鸟飞翔后的发明

这种被称为STEM(科学、技术、工程和数学)的教育方法不仅仅是对科学、技术、工程和数学领域的关注。STEM方法模糊了这些传统独立学科之间的区别,把学生的工作集中在需要跨学科思考的想法、问题和问题上。

因为Stem方法并不简单地教授学生了解特定内容区域,因此需要更具学生的教学方法。学习不会随着学生阅读新内容或倾听教师讲座,但随着学生探索复杂的真实问题和工作来开发解决方案。

大多数STEM教育者使用一种结构来帮助他们指导他们的学生通过这个学习过程。许多教育工作者使用类似于工程设计过程开发的波士顿科学博物馆.这一进程通过循环,想象,戏剧,创造和改进,通过循环或周期性地,周期性,过程进行进展。

形象工程设计流程的五个步骤

设计思维,具有迭代过程框架 - 想象,遵循类似的过程。

无论您使用哪个过程,这些图形组织者和思维地图都可以帮助您支持学生思维并在整个过程中提供形成性评估。

阶段,学生们努力确定一个问题 - 使观察结果,讨论他们的经验,并提出问题:

“思考-困惑-探索”、“同理心地图”和“5个为什么”的组织者可以帮助学习者根据遇到问题的人的需要和愿望来定义或构建问题。

Think-Puzzle-Explore

思考-困惑-探索的组织者,来自可见思维项目是一种有用的方法,可以提示学生行动,帮助他们确定他们想要采取项目的方向。

为think-puzzle-explore组织者准备的示例问题

下载一个Think-Puzzle-Explore组织者

正如“零项目”小组在“可见思维”网站上所述,本次活动的目的是“帮助学生联系现有知识,激发好奇心,并为独立探究奠定基础。”

同理心的地图

对于STEM的学生来说,最好的情况是有一个学生试图解决的真实问题,以及一个真实的人面对这个问题。如果他们的任务是真实的,试着带这个人到你的教室进行面试,或者使用像FaceTime或Skype这样的工具远程进行面试。

STEM同理心地图组织者的图片

下载AN.STEM设计的同理心地图组织者

同理心地图可以帮助学生缩小他们正在设计的解决方案的受众范围,帮助他们更好地确定确切的需求,定义“必须具备的东西”来指导他们的工作,并最终开发出更有效的解决方案。

5个为什么

“五个为什么”方法论是由丰田章男开发的,用来帮助丰田的工程团队确定问题的根本原因。

完成的5个为什么组织者的样本

下载一个5个为什么组织者

在过程的开始使用这个组织者来帮助学生确定他们已经确定的问题的原因,以及找到可能的解决方法的切入点。

想象一下

想象一下在这个阶段,学生们想象满足他们已经定义的特定需求的可能性,头脑风暴潜在的想法和如果。这一阶段是关于想法的数量,而不是它们的质量。

在想象阶段,你可以通过集群和Edward de Bono的Plus-Minus-Interesting组织者来支持学生的想法和思考。

集群

群集图旨在帮助头脑风暴和思想,以便学生有许多想法可以选择,并在他们努力开发解决方案时结合。

集群组织者形象

下载一个集群组织者

有些学生需要一定数量的想法来激发他们的创造力,但这可能会限制你教室里的其他学习者。为了满足这些学习者的需求,可以考虑更开放的思维工具,如bubbl.us.

Plus-Minus-Interesting

一旦学生们想出了一系列的想法,他们需要缩小范围,选择最好的一个,或者将它们结合起来继续前进。爱德华•德•博诺(Edward de Bono)的“正负趣味”(Plus-Minus-Interesting, PMI)组织者旨在帮助决策过程。它包括了优点(加)和缺点(减)的方法,但进一步要求学生考虑什么使想法/解决方案有趣。

Edward Debono的Plus-mitus-minuity组织者的样本

下载一个Plus-Minus-Interesting组织者

这不是一个想法组织者,但可以帮助你确定潜在的利弊(和横向的想法),以评估和分析团队的想法。

的思维方式

如果你的学生在想出想法或决定哪些想法值得他们考虑采取行动时遇到困难,让他们从不同的角度思考问题。

思维组织者样本方式的图像

下载一个的思维方式组织者

Edward de Bono的六个思考帽子类似于PMI组织者,但要求用户重新审视事实,考虑情绪反应,并采用创造性思维。

计划

计划阶段,学生要选择工作方向并制定计划来指导他们的工作。学生的思维以项目管理技能为中心,应该回答以下问题:我们如何接受我们的想法并使其成为现实?

循环,流程图和序列组织者帮助学生开发一套步骤,将指导他们的工作在创建阶段。

周期

一个循环组织者,就像一个故事板,是一个简单的方法来分解一个大的过程。学生可以使用这个组织者来考虑他们需要在设计工作的开始、中间、编辑和演示阶段完成的任务。

自行车组织者形象

下载一个周期组织者

循环组织者是一个很好的方式,让学生了解设计过程的循环性质。

顺序

为了帮助学生从A到B,你可能会喜欢一个更线性的组织者,如序列图,来指导他们的工作。

序列组织者的图像

下载一个顺序组织者

流程图

许多学生已经使用流程图作为写作过程的一部分。使用这个熟悉的组织者来帮助他们考虑他们需要采取的行动,把他们的想法发展成一个解决方案。

流程图的形象

下载一个流程图组织者

创造

创造阶段,学生开始设计/建立解决方案,您开始有学习文物,您可以使用与学习者的伟大对话。虽然先前的组织者将帮助您识别误解,但他们的工件通常会使学生可见的知识中的误解和差距。

创建可能是流程中最难管理的阶段。当学生或团队在你的课堂上进行项目时,他们通常以不同的速度取得进步,有不同的需求和问题。帮助您为您的学习者提供更个性化的指导,完成定期签到,促进对话,并要求学生保持过程日志。

口头和书面支票

所有的学习者都有他们喜欢的接收和分享信息的特定方式。为了帮助你监控学生的进步和思考,在学生努力设计和解决方案时,使用书面和口头的选项来收集形成信息。

在学生输入课程并要求团队领导人表明该团队与项目内容,目标和截止日期相关的地方的票据和提示。一个单独写的退出单据给出了内向的学习者有机会私下分享他们的想法和思想,并为每个学生提供一系列学习者和一个人。你可能会问学生:

3-2-1样式的样品出口滑块图像

下载一个3-2-1出口下滑页面

与个人和团体的常量面对面对话为您提供了不仅可以获得口头反馈的机会,还可以查看和读取肢体语言。它还提供了迅速捕捉误解或重定向学生努力的机会,因此学生们没有旋转他们的轮子或重做工作。

茎过程反射

为了帮助学生评估他们的项目管理技能,要求学习者每天保持一个项目日志,表明他们学习了什么,他们完成了什么,以及他们计划下一步做什么。

样品STEM工艺反射页的图像

下载一个茎过程反射页面

虽然日记需要额外的时间,但它不会带走学生学习。每天完成流程期刊需要学生反思他们的努力和他们所取得的进展。用John Dewey的话说,“我们不从经验中学习;我们从反思经验中学习。”

无论你是通过面对面的讨论还是书面的记录来获取信息,一定要把一个团队成功的策略分享给整个团队。

改善

改善阶段,学生评估他们创建的解决方案是否解决了原来的问题,并问:如何改进?

在教室里,时间是一种宝贵的商品。在标准和课程的巨大压力下,花时间提高自己似乎是你所没有的特权。但STEM领域的工程师和设计师并不采用“一件事就做完”的方法;他们进行迭代。

要真正建立STEM专业知识,学生需要知道他们最初的设计和产品只是第一次尝试。他们应该期望评估这第一次尝试并征求外部反馈,这样他们就可以从“失败”中学习,并做出改变来改进它。

题目和清单

在学生最终确定他们的解决方案之前,让他们重新审视评估标题或清单.他们的工作符合标准的程度如何?有改进的空间在哪里?是否详细介绍了标准或清单,标准建议他们可以采取改进的行动?

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如果您曾在一起开发标题,则评估标准已经内化,许多学生将寻求整个过程中的改进。

同伴反馈

使用转弯或小组演示文稿使同行审查改进阶段的正式部分。为学生提供像“温暖和酷”这样的想法来指导他们的反馈。

工作表的形象,用于指导学生反馈使用温暖和酷

下载一个温暖和凉爽的反馈表页面

你也可以给学生提供一些句子开头来支撑他们的反馈,比如:

采用每个人都给予和接受反馈的同行评审有助于学习者培养成长性的心态。它创造了一种学习文化,每个人都希望从批评中学习,在挫折中坚持,并培养“再试一次”的心态。

总之

STEM学习方法旨在帮助学生获得未来成功所需的技能,无论是在STEM领域还是其他领域。在整个过程中使用这些组织者和脚手架来指导学习者,而不是告诉他们确切应该做什么或想什么。

随着他们的技能成长,提供减少脚手架数量,以进一步转移为学习学习的责任。

梅林达Kolk

通过梅林达Kolk

梅林达Kolk (@melindak)主编《创新教育》,著有《创新教育》粘土动画教学.在过去的15年里,她一直在帮助教育工作者将基于项目的学习和创造性的技术如黏土动画应用到课堂教学中。

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