基于steam理念的3D打印课例设计研究文献综述

 2022-08-21 11:08

摘要:随着3D打印技术的兴起,越来越多的学校开设3D打印课程。3D打印技术不应该仅仅作为中小学推广创造发明的途径,而是应该推进跨学科知识融合的STEAM教育。本研究将STEAM教育理念与3D打印技术深度融合,在初中3D打印课堂教学实践和反思中探索培养学生创新精神与实践能力的方法,对于如何进行3D打印的课例筛选具有一定的启发意义。

关键词:STEAM教育; 3D打印技术;跨学科

一、文献综述

在课题研究和前期准备阶段,需要吸收其他学者的优秀研究成果。在确定研究方向和主题后,通过对文献进行搜集整理,了解国内外在 STEAM教育研究方向主要的发展现状和研究成果,并对相关内容进行分类总结,为后续研究打下了理论基础,并且期望能在此基础之上厘清研究思路。

  1. 国外STEAM研究现状

国外关于STEAM教育的实践大多集中在美国、英国、韩国等国家。近年来,随着STEAM教育的盛行,美国专门建立了STEAM中学,比如在科学、技术、工程领域对学生进行重点培养和发展的布朗斯科学高中,学生不仅可以申请经费,还能得到专家的帮助与指导,学校还为优秀的学生设立了大学先修课程,这些措施都极大地激发了学生的学习兴趣,并有效提高学生的专业知识及科研水平。目前,在美国、英国的部分高校中也设置了STEAM课程,通过对多门学科的知识进行融合,进而培养学生的科技创新及动手实践能力[1]。另外,韩国专门设计了STEAM 模型并在高校中进行了验证和实施,这在很大程度上推动了韩国教育的发展[2]

1986年,美国国家科学委员会提出将科学、数学、工程和技术四个领域进行整合,拉开了STEM教育的序幕。二战以后,美国经济结构发生了根本性变化,提高学生的教育水平迫在眉睫。1983年,一本名为《国家处在危机之中:教育改革势在必行》(A Nation at risk: The Imperative For Educational Reform)的书让社会对美国的教育现状提出了诸多质疑,期望通过STEM教育提高美国学生在数学、科学等学科上的竞争力。随后的几十年间,STEM教育的概念不断扩张,从而日趋成熟。2013年美国发布《新一代科学教育标准》,以及2015年10月7日时任美国总统奥巴马签署的《STEM教育法》作为一部联邦法正式生效,标志着 STEM教育的兴起。随着STEM教育的发展,不少学者意识到人文艺术对于培养全面发展的社会公民必不可少,因而美国弗吉尼亚理工学院教授Yarkman提出在原有的STEM上加入“A”人文艺术[3],为原本略显乏味的理工学加入了人文气息和美感,同时也让整个课程体系更加均衡,因此也可以说STEAM理念源于STEM理念。

综上所述,从STEM走到STEAM,美国教育的发展聚集了多个阶层和部门的力量,齐头并进。甚至可以说,STEAM教育的发展离不开美国政府的政策指引和资金支持。美国发展STEM及STEAM教育历史进程,还有对于教育的实施方式和教师的重视都值得我们借鉴和参考。

  1. 国内STEAM研究现状

本研究文献资料来源于中国知识资源总库CNKI。依据主题搜索方式输入主题词“STEAM 教育”截止到2020年2月共检索到863条结果。数据显示从2013年2020年7年中对于STEAM教育的研究文献数量呈逐年上升趋势,如图 1所示。其中,这863篇文献所涉及的研究领域如图 2所示

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