在STEM教育中通过学习管理提高学生的创造力与协作能力_研究生…(西方STeM教育)

原标题：在stem教育中通过学习管理提高学生的创造力与协作能力

编译：顾茜 东南大学脑与学习科学系

研究生导师：柏毅

作者：kiatisak rak

sapoln；witsanu suttiwan

【摘要】：本报告主要研究了泰国某学校在2020学年度对一到三年级学生开展的“磁力源”概念的stem教学中，所采用的学习管理对学生创造力和协作能力的影响结果。本研究采用创意产品分析模型（creativity product analysis matrix，cpam）对学生在接受stem教育时通过学习管理创造出的产品进行分析。将创造力划分为三个维度，即独创性、清晰性和精细性；同时使用观察法对学生的协作能力进行评定。研究结果显示，在stem教育中接受过学习管理的学生，在创造力各维度上的平均成绩高达86.67分，属于“优异”水平。这些学生在协作能力方面也相应的有所提升，整体平均分达81.00分。而学生创造力和协作能力的提升，主要是由以工程设计的形式所开展的stem教学中的各种活动所带来的。

【关键词】：stem教育；创造力；协作能力；学习管理

1

介绍

为了能在将来完成许多更复杂的任务，学习能力和创新能力对学习者来说至关重要，这与21世纪学习技能联盟（partnership for 21st century skills ，p21）和全国教育协会所确定的“4c”能力是相符合的。所谓的“4c”能力，是由p21确定的21世纪学生最重要的四项学习能力，即创造性和创新能力（creativity and innovation）、批判性思维和问题解决能力（critical-thinking and problem-solving）、交流能力（communication）和协作能力（collaboration）。在“4c”能力中，创造力与协作能力作为21世纪技能（w. pinyo & n.wanchai，2021）的组成部分，在泰国和其他国家的科学教育课程中得到强调（泰国教育部，2017）。

因此，学习管理应该是在对核心学科的知识进行理解的同时，掌握21世纪技能。由此使学习者能够同时获得知识和能力，并在社会中与他人和谐共处。

stem教育是一种整合了科学、技术、工程和数学的知识和能力的学习与教学方法。stem教育是泰国国家科学基金会（national science foundation ，nsf）（b. priemer等，2019）发起的一项倡议。在stem教育中，基于工程的设计能力是通过考虑学生在定义问题、形成问题解决方案和评估解决方案时应具备的能力来定义的（c. sen等，2018）。为了与早期工程教育的各个过程相匹配，lyn d.和donna t.等人（2015）为他们的研究开发了一个工程设计框架。这个框架包括了问题范围的界定、创意的产生、设计与构建、设计与评估和再设计这五个主要的互动过程（l. d. english等，2015）。

为了获得更进一步的认识，本研究将从创造力的另外三个维度调研学生的协作能力和创造力。这三个维度分别是独创性、清晰性和精细性。所选择的教学概念为“磁力源”。因此，本研究的目的是调查以工程设计的形式所开展的stem教学对学生协作能力和创造力的影响。

2

方法

2.1

样本

本研究的对象为泰国某学校1-3年级的学生，实验时间为2020年第二学期。研究人员通过个人判断，采用目的性抽样从学生群体中抽取了50个样本，并充分信任所选择的样本。将不同年级的学生分成10个小组，每组有5名学生。

2.2

工具

2.2.1 创意产品分析模型（cpam）

学生创造力的评定数据来源于学生在接受stem教育期间通过工程设计制作的创意产品。对于创造力的每项标准，学生的得分为1至3分。使用的标准有6项，分别为有价值、有用、精心制作、富有表现力、原创性和新颖性。对于创造力的三个维度，每个维度各对应了两个标准。清晰性维度对应标准为有用和有价值；精细性维度对应标准为精心制作和富有表现力；独创性维度对应标准为原创性和新颖性。创意产品分析模型由基于sofi hanif等人对标准规则（besemer&treffing，1981）的调整和修改结果（s. hanif，2019）得来的。

2.2.2 协作能力各指标评估表

本研究采用观察法评估学生的协作能力。研究者观察学生在整个学习与讨论过程中的所有活动，并填写协作能力各指标评估表。对于协作能力的每个指标，学生的得分为1至4分。使用的指标有5项，分别为团队贡献、时间管理、问题解决、团队合作和调查研究。协作能力评定准则是由基于hermawan等人对标准准则（read write think，2005）的改编和修改结果（h. hermawan，2017）得来的。

所有研究工具都翻译为泰语，由三名专家检查评测内容的效度。采用项目目标一致性指数（index of item objective congruence，ioc）测试。研究所列出的一致性指数区间为0.67-1.0，由此确保内容的效度。

本研究采用定量研究的方法，以工程设计的形式开展stem教学，由此对学习过程中的学生展开研究（l. d. english，2015）。工程设计过程中学生各阶段的学习活动如表1所示。

表1 工程设计过程

3

结果分析

对研究结果的分析可分为两部分。

3.1

学生的创造力

当通过工程设计开展stem教育时，将全班分为十组，每组五名学生，所有团队成员应在制造磁力车时相互合作。表2展现了各组学生的创造力，由表2可以看出，各组学生的创造力成绩各不相同。

其中，第1组获得的各项平均分为83.33分，第2组为88.89分，第3组为94.44分，第4组为83.33分，第5组为88.89分，第6组为77.78分，第7组为94.44分，第8组为77.78分，第9组为100分，第10组为77.78分。

表2 各组学生的创造力成绩

表3 学生的创造力整体评估结果

在以工程设计的形式开展stem教育后，使用创造力各维度的所有标准评估学生的创造出的产品。本研究中学生创造力评估结果如表3所示。结果表明，学生在每个创造力维度上的成绩各不相同。清晰性维度为88.33分，精细性维度为80.00分，独创性维度为91.67分，创造力各维度的平均得分为86.67分，属于“优异”水平。图1所示为学生在接受stem教育过程中创造出的产品，即简易磁动力车辆及其设计图纸。

本研究的结果也与此前其他学者的研究（r. kiatisak & d. sorranat，2020）结果相一致。r. kiatisak和d. sorranat的研究指出，学生在接受“水污染”概念的stem教学后，通过教育过程中的学习管理，获得的创造力各维度平均分为82.62分，属于“优异”水平。在该研究所组织的学习活动中，同样要求学生设计一种磁动力车辆来解决问题。学生们在课堂上态度积极，并充分体会到了学习的乐趣。

图1 学生制作的简易磁动力车辆及其设计图纸

3.2

学生的协作能力

根据本次研究，学生的协作能力评估结果如表4所示。从表4可以看出，学生在协作能力的5个指标上的总体平均得分为81.00分，属于“优异”水平。此外，学生参与小组讨论和产品制作的过程如图2所示。团队成员之间的有效沟通对于激发成员的创造力非常重要，这在新产品开发团队中表现尤为明显。因此，制定教育计划时，应将对团队沟通的激励和管理训练包括在内（baruah & p. b. paulus，2019）。

协作能力对于解决复杂的跨学科问题来说是必要的。同时，其促进学生突破思维的局限性，而这也是推动社会进步的必要条件，并且有助于实现总体教育目标。此外，学习如何合作可以让学生获得更广泛的技能，推动国家各产业和经济的长久发展（p. iryna，2019）。

表4 各组学生的协作能力成绩

图2 学生正在参与小组讨论和产品制作

4

结论

本研究结果表明，在stem教育中接受过学习管理的学生在创造力各维度上的平均得分为86.67分，属于“优异”水平。学生的协作能力也有所提升，总体平均得分为81.00分。学生创造力和协作能力的提升主要是由以工程设计的形式所开展的stem教学中的各种活动所带来的。

本文是kiatisak raksapoln和witsanu suttiwan学者于2021年发表于2021 2nd sea-stem international conference（2021年第二届东南亚stem国际会议） 的论文。

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责编：盛立莉返回搜狐，查看更多

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