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(2022-05-27 08:36:56) | 分类： 教育信息化 |
转自：https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_15829608
通过STEM教育培养和发展学生的创造力
2021-12-13
17:20
字号
以下文章来源于百研工坊
，作者东南大学科学教育
百研工坊.
引领科学前沿、服务科学教育！ “百研工坊”主办主体为东南大学脑与学习科学系教育部“国培计划”小学科学项目培训团队，是东南大学面向小学科学教育研究与实践的唯一公众号。https://imagepphcloud.thepaper.cn/pph/image/169/81/298.jpg【摘要】通常，学生在课堂学习中所接触的问题不能够持续提高学生的创造性思维技能。因此，包含了科学、技术、工程、数学的STEM教育作为学生学习的替代活动之一，是培养和发展学生基础创造力的工具。本研究旨在描述STEM学习模式在提高学生创造性思维技能方面的有效性。这是一个准实验研究与后测设计的非等效组。根据数据分析，STEM教育对学生的创造性思维能力有影响。根据从学生的创造力分析中获得的研究结果，在低和中等之间，创造力测试给出的答案显示低于预期的结果。STEM可以作为学生学习生物学的一种替代方法，特别是在提高学生的创造性思维能力方面，而且创造性思维对每个人来说都很重要。
【关键词】 STEM教学；创造力培养；spss分析
1. 引言
21世纪科学技术的发展势不可挡。国与国之间的沟通与合作没有边界，所有学科都必须预见到这种情况。教育环境需要改变，以提高为应对21世纪这些变化学生所需的基本技能。应对21世纪的基本技能之一是创造性思维，这是人们在解决问题时需要创造性思维的能力。
创造性思维是一种逆向思维，在决定相信和做什么时要做充分地考虑。主要有四个要点，即：实用性、反思性、合理性、信念性。创造性思维能力的一些指标包括：可以清楚地找到问题和原因;选择可靠的信息来源，充分了解信息；注意整体情况和条件；要有强烈的主旨；保持真实性和基础；有序寻找其他的选择和行为，思维开阔;采取一个有充分证据的立场，并寻找尽可能多的解释。创造性思维又称逻辑思维和分析思维。创造性思维能力的一些指标包括：确定来源的可信度;区分是否有效和是否相关，以及事实与估价；识别和评估观点的假设和偏见；并评估支持识别的证据。此外，男女学生的创造性思维能力也存在差异。
传统教学不能提高学生的创造性思维能力。因此，需要一种替代方案来提高学生的创造性思维能力。在本世纪，一种可以用来提高基本创造力思维技能的替代性学习活动是STEM教育。另一方面，将STEM教育推广到职前生物教师是很重要的，因为大多数在职教师从未听说过STEM教育。STEM是能够帮助你在21世纪取得成功的整合学习。总的来说，STEM学习模式的目标和好处是可以预期的，其中包括：培养创造性和创造性思维技能、逻辑能力、创新能力和生产力;在解决问题时灌输合作精神；介绍工作世界的视角并让学习者做好准备;利用技术创造和传播创新的解决方案；培养发现问题和解决问题的能力；媒体通过提高学生的能力和技能，将经验融入学习过程，从而培养学生21世纪所必需的技能并形成标准的技术素养。
STEM结合了多种学习方法，包括科学、技术、工程和数学。这四个方面的结合是处理日常生活中出现的问题的和谐结合。在现实世界中解决问题的技能对个人和社会发展都非常有用。由于解决所提出的问题所需要的四个方面之间的相互关系，这种学习方法创造了主动和综合的学习情景。学生可以根据所提供的解决方案从各个方面统一抽象概念。使用STEM方法的学习活动直接为学生提供了能够一次性结合各个方面的体验。综合这四个方面的学习阶段有助于理解学习材料。STEM学习的一个特点是探索学生理解问题中的概念和知识的能力。STEM教育对职前物理教师计划和实施STEM活动的动机有影响。例如，在学习生物学时，STEM培养学生在实验活动中使用技术来证明科学概念。对实验数据进行数学处理，得出结论。这项研究很重要，因为与STEM相关的学习培训并不多，这项研究所研究的技能是21世纪这一代年轻人必须要具备的基本技能。
2. 方法论
本研究采用准实验方法，采用后测设计。实验班的学生采用STEM方法进行教学。另一方面，作为控制班的学生则采用传统的学习方式。传统学习和传统学习一样，以教师为中心的学习。传统的学习从教师讲解概念开始，然后教师解释找到解决方案所需的程序，然后让学生继续练习教师提出的附加问题的这一程序。在这种学习中，教师在教与学活动中更加主动，而学生在接受课程中则是被动的对象。最后，两个样本班都进行了测试，以衡量学生的创造性思维技能。
本次研究的人群是凯伦大学生物教育专业的所有学生，研究样本是第二学期的学生，参与这项研究的学生人数为76人。对样本班进行了一般生物学初始能力测试。测试被用作比较两个类的可行性的参考，这项研究的工具是初始和最终创造性思维测试，这项研究包括4次会议和2次初级生物课程测试会议。
运用SPSS(Statistical Product and Service Solution)软件对学生创造性思维能力研究的数据进行分析，在测试之前，会对方差研究数据进行异常值检测和正态性检验和假设同质性检验，即关于学生创造性思维能力的数据。使用原始分数检测异常值，对于绝对值为3的原始分数的数据，应该怀疑为异常值。因为正态分布的数据99%应该离平均值有三个标准差。因此，标准分数在3分左右的数据将被特别注意。
正态性假设是大多数推论统计过程的必要条件，SPSS提供了两个正态性检验公式，一个是lilliefors正态性检验公式，一个是Shapiro-Wilk正态性检验公式。还将进行方差同质性检验，这两种检验将用于执行接下来要使用的测试类型，即参数检验或非参数检验。
3. 结果
这项关于创造性思维的研究是在小学生物课上进行的，样本班学生创造性思维能力的描述可以从平均值和标准差上体现出来。样本组由实验班和控制班组成，创造性思维能力水平分为高、中、低三个层次，图1表示了展示了学生创造性思维能力。https://imagepphcloud.thepaper.cn/pph/image/169/81/300.jpg*PCTL表示学生先前的创造性思维能力
图1 学生的创造性思维能力
STEM班学生的创造性思维能力分为高、中、低三个水平，连续三个水平的平均水平分别为22.50、18.21、13.00，连续三个水平的标准差分别为1.732、1.477和2.741。在传统课堂上，高、中、低水平学生的平均创造性思维能力分别为17.92、17.07、12.25。从上到下三个层次的标准差分别为4.981、1.141和3.334。STEM班和传统班两个班的综合平均值为18.03，标准差为4.188。在这项研究中，创造性思维技能的值范围是0到30。因此，STEM班和传统班学生的平均创造性思维能力被纳入中等标准。
Kolmogorov-Smirnov检验和Shapiro-Wilk检验用来确定数据是否来自正态分布的人群。通过Kolmogorov-Smirnov检验，STEM班和传统班学生创造性思维能力数据p > 0.05。在Shapiro-Wilk检验中，STEM类p值为> 0.05，传统类p值为> 0.05，STEM类与传统类的方差齐性检验值为p> 0.05。此外，还采用正态性测试对三个层次的学生创造性思维能力进行了测试，在Kolmogorov-Smirnov检测中，高水平创造性思维能力数据P值> 0.05，中、低水平的P值< 0.05。另一方面，在Shapiro-Wilk检验中，创造性思维能力高水平组P值>0.05，中、低水平组P值< 0.05。此外，各层次学生创造性思维能力的方差齐性检验均显示p < 0.05。在此基础上，基于测试的学习方法，学生创造性思维能力的数据来自于一个正态分布的总体，并且学生创造性思维能力的数据并非来源于基于学生以往创造性思维能力水平的正态分布总体。
采用双向方差分析(ANOVA)检验STEM教育方式对学生创造性思维能力的影响。使用SPSS软件进行测试的结果如表2所示：https://imagepphcloud.thepaper.cn/pph/image/169/81/302.jpg图2 测试被试之间的效果
表2的双向方差分析结果显示，p <0.05的值既是影响学生创造性思维能力水平的因素，也是影响学生学习方式的因素。在此这一基础上，可以得出学生创造性思维能力分为高、中、低三个层次影响学生创造性思维能力的结论。STEM学习方式也影响学生的创造性思维能力，另一方面，我们也可以看到学生创造性思维能力水平与学习方式之间的交互作用p > 0.05，这意味着这两个因素对学生创造性思维能力没有影响作用。
创造力是一种创造新事物的能力，有时需要仔细的准备，有时则无需准备。学习过程中的创造性思维需要通过在完成任务或问题解决中呈现的各种训练活动进行准备。解决问题可以通过观察、对经验的反思、推理或沟通来完成。思维活动的能力是各种科学学科的结合，而不是独立的。学生必须结合概念、分析、综合或评估活动或问题，这些活动或问题是培养创造性思维的媒介。在这项研究中显示的学生能力被归类为中等标准。这可以从学生回答简短的解释，发展基本的技能，总结、确定适当的策略解决问题中分析得到。
本研究考察了创造力的四个特征，即流畅性、灵活性、独创性和精确性。通过三个问题来探索学生的创造性思维能力。三个问题其中之一是:纸色谱分析法的一个缺点是不是分析结果不太准确？被试者要解释他们提出的替代方案或解决方案，尽量减少原有测试中缺点。探索学生解决这一问题的流利程度是通过分析哪位学生产生了许多想法，提出了许多答案，或者谁想到一个以上的答案。有一些指标可以描述学生的灵活性特征，即从不同的角度产生答案，寻找多种选择或不同的方向解决问题，改变思维方法或思维方式。学生回答的原创性包括能够表现出新颖独特的表达方式。衡量学生能力的指标是能够丰富和发展一个想法或产品，并添加一个更有趣的解决方案。
本研究表明，STEM教育学习方式影响学生的创造性思维能力。此外，学生的初始能力水平也影响着学生的创造性思维能力。然而，学习方式和影响的初始水平之间的交互作用并不影响学生的创造性思维能力。这表明STEM教育方法在学习生物学方面产生的影响比传统学习更有效。此外，学生积极参与，对课程抱有积极态度。
4. 结论
创造性思维能力可以显示出一种识别任务或问题的能力，这种任务或问题需要一个解决方案，推理，通过假设进行假设，测试假设，并以论证的形式得出结论，并与其他各方沟通。创造性思维通常使用归纳推理。归纳推理的结论是通过理解问题、提出假设、分析结果得出结论等科学解决问题的过程得出的。
创造性思维是学生探索生物学思想的重要途径之一，创造性思维是学生在教师的帮助下发展的重要工具。通过良好的学习计划，可以设计学习氛围，使学生对学习活动中使用的任务或问题有新的思考，从而提高对生物的创造性思维能力。一些创造性思维技能包括识别论点的主要观点、评估信息来源、评估证据。提高学生的创造性思维是教师管理学习成功的标志之一。然而，课堂上培养出来的学生的创造性思维可以在现实世界中得到发展。
本研究中STEM教育的学习方式和学生的初始能力水平影响学生的创造性思维能力。此外，这两个因素之间没有相互作用。因此，STEM可以作为学习生物学的一种替代和途径，特别是在提高学生的创造性思维能力方面。
（来源：“百研工坊”微信公众号，编译：严传鑫，研究生导师：柏毅、夏小俊，作者：Sirajudin）
中国青少年科技辅导员协会
提醒广大科技辅导员
戴口罩 勤洗手 少集会
不给病毒可乘之机！
原标题：《通过STEM教育培养和发展学生的创造力》
百研工坊.
引领科学前沿、服务科学教育！ “百研工坊”主办主体为东南大学脑与学习科学系教育部“国培计划”小学科学项目培训团队，是东南大学面向小学科学教育研究与实践的唯一公众号。https://imagepphcloud.thepaper.cn/pph/image/169/81/298.jpg【摘要】通常，学生在课堂学习中所接触的问题不能够持续提高学生的创造性思维技能。因此，包含了科学、技术、工程、数学的STEM教育作为学生学习的替代活动之一，是培养和发展学生基础创造力的工具。本研究旨在描述STEM学习模式在提高学生创造性思维技能方面的有效性。这是一个准实验研究与后测设计的非等效组。根据数据分析，STEM教育对学生的创造性思维能力有影响。根据从学生的创造力分析中获得的研究结果，在低和中等之间，创造力测试给出的答案显示低于预期的结果。STEM可以作为学生学习生物学的一种替代方法，特别是在提高学生的创造性思维能力方面，而且创造性思维对每个人来说都很重要。
【关键词】 STEM教学；创造力培养；spss分析
1. 引言
21世纪科学技术的发展势不可挡。国与国之间的沟通与合作没有边界，所有学科都必须预见到这种情况。教育环境需要改变，以提高为应对21世纪这些变化学生所需的基本技能。应对21世纪的基本技能之一是创造性思维，这是人们在解决问题时需要创造性思维的能力。
创造性思维是一种逆向思维，在决定相信和做什么时要做充分地考虑。主要有四个要点，即：实用性、反思性、合理性、信念性。创造性思维能力的一些指标包括：可以清楚地找到问题和原因;选择可靠的信息来源，充分了解信息；注意整体情况和条件；要有强烈的主旨；保持真实性和基础；有序寻找其他的选择和行为，思维开阔;采取一个有充分证据的立场，并寻找尽可能多的解释。创造性思维又称逻辑思维和分析思维。创造性思维能力的一些指标包括：确定来源的可信度;区分是否有效和是否相关，以及事实与估价；识别和评估观点的假设和偏见；并评估支持识别的证据。此外，男女学生的创造性思维能力也存在差异。
传统教学不能提高学生的创造性思维能力。因此，需要一种替代方案来提高学生的创造性思维能力。在本世纪，一种可以用来提高基本创造力思维技能的替代性学习活动是STEM教育。另一方面，将STEM教育推广到职前生物教师是很重要的，因为大多数在职教师从未听说过STEM教育。STEM是能够帮助你在21世纪取得成功的整合学习。总的来说，STEM学习模式的目标和好处是可以预期的，其中包括：培养创造性和创造性思维技能、逻辑能力、创新能力和生产力;在解决问题时灌输合作精神；介绍工作世界的视角并让学习者做好准备;利用技术创造和传播创新的解决方案；培养发现问题和解决问题的能力；媒体通过提高学生的能力和技能，将经验融入学习过程，从而培养学生21世纪所必需的技能并形成标准的技术素养。
STEM结合了多种学习方法，包括科学、技术、工程和数学。这四个方面的结合是处理日常生活中出现的问题的和谐结合。在现实世界中解决问题的技能对个人和社会发展都非常有用。由于解决所提出的问题所需要的四个方面之间的相互关系，这种学习方法创造了主动和综合的学习情景。学生可以根据所提供的解决方案从各个方面统一抽象概念。使用STEM方法的学习活动直接为学生提供了能够一次性结合各个方面的体验。综合这四个方面的学习阶段有助于理解学习材料。STEM学习的一个特点是探索学生理解问题中的概念和知识的能力。STEM教育对职前物理教师计划和实施STEM活动的动机有影响。例如，在学习生物学时，STEM培养学生在实验活动中使用技术来证明科学概念。对实验数据进行数学处理，得出结论。这项研究很重要，因为与STEM相关的学习培训并不多，这项研究所研究的技能是21世纪这一代年轻人必须要具备的基本技能。
2. 方法论
本研究采用准实验方法，采用后测设计。实验班的学生采用STEM方法进行教学。另一方面，作为控制班的学生则采用传统的学习方式。传统学习和传统学习一样，以教师为中心的学习。传统的学习从教师讲解概念开始，然后教师解释找到解决方案所需的程序，然后让学生继续练习教师提出的附加问题的这一程序。在这种学习中，教师在教与学活动中更加主动，而学生在接受课程中则是被动的对象。最后，两个样本班都进行了测试，以衡量学生的创造性思维技能。
本次研究的人群是凯伦大学生物教育专业的所有学生，研究样本是第二学期的学生，参与这项研究的学生人数为76人。对样本班进行了一般生物学初始能力测试。测试被用作比较两个类的可行性的参考，这项研究的工具是初始和最终创造性思维测试，这项研究包括4次会议和2次初级生物课程测试会议。
运用SPSS(Statistical Product and Service Solution)软件对学生创造性思维能力研究的数据进行分析，在测试之前，会对方差研究数据进行异常值检测和正态性检验和假设同质性检验，即关于学生创造性思维能力的数据。使用原始分数检测异常值，对于绝对值为3的原始分数的数据，应该怀疑为异常值。因为正态分布的数据99%应该离平均值有三个标准差。因此，标准分数在3分左右的数据将被特别注意。
正态性假设是大多数推论统计过程的必要条件，SPSS提供了两个正态性检验公式，一个是lilliefors正态性检验公式，一个是Shapiro-Wilk正态性检验公式。还将进行方差同质性检验，这两种检验将用于执行接下来要使用的测试类型，即参数检验或非参数检验。
3. 结果
这项关于创造性思维的研究是在小学生物课上进行的，样本班学生创造性思维能力的描述可以从平均值和标准差上体现出来。样本组由实验班和控制班组成，创造性思维能力水平分为高、中、低三个层次，图1表示了展示了学生创造性思维能力。https://imagepphcloud.thepaper.cn/pph/image/169/81/300.jpg*PCTL表示学生先前的创造性思维能力
图1 学生的创造性思维能力
STEM班学生的创造性思维能力分为高、中、低三个水平，连续三个水平的平均水平分别为22.50、18.21、13.00，连续三个水平的标准差分别为1.732、1.477和2.741。在传统课堂上，高、中、低水平学生的平均创造性思维能力分别为17.92、17.07、12.25。从上到下三个层次的标准差分别为4.981、1.141和3.334。STEM班和传统班两个班的综合平均值为18.03，标准差为4.188。在这项研究中，创造性思维技能的值范围是0到30。因此，STEM班和传统班学生的平均创造性思维能力被纳入中等标准。
Kolmogorov-Smirnov检验和Shapiro-Wilk检验用来确定数据是否来自正态分布的人群。通过Kolmogorov-Smirnov检验，STEM班和传统班学生创造性思维能力数据p > 0.05。在Shapiro-Wilk检验中，STEM类p值为> 0.05，传统类p值为> 0.05，STEM类与传统类的方差齐性检验值为p> 0.05。此外，还采用正态性测试对三个层次的学生创造性思维能力进行了测试，在Kolmogorov-Smirnov检测中，高水平创造性思维能力数据P值> 0.05，中、低水平的P值< 0.05。另一方面，在Shapiro-Wilk检验中，创造性思维能力高水平组P值>0.05，中、低水平组P值< 0.05。此外，各层次学生创造性思维能力的方差齐性检验均显示p < 0.05。在此基础上，基于测试的学习方法，学生创造性思维能力的数据来自于一个正态分布的总体，并且学生创造性思维能力的数据并非来源于基于学生以往创造性思维能力水平的正态分布总体。
采用双向方差分析(ANOVA)检验STEM教育方式对学生创造性思维能力的影响。使用SPSS软件进行测试的结果如表2所示：https://imagepphcloud.thepaper.cn/pph/image/169/81/302.jpg图2 测试被试之间的效果
表2的双向方差分析结果显示，p <0.05的值既是影响学生创造性思维能力水平的因素，也是影响学生学习方式的因素。在此这一基础上，可以得出学生创造性思维能力分为高、中、低三个层次影响学生创造性思维能力的结论。STEM学习方式也影响学生的创造性思维能力，另一方面，我们也可以看到学生创造性思维能力水平与学习方式之间的交互作用p > 0.05，这意味着这两个因素对学生创造性思维能力没有影响作用。
创造力是一种创造新事物的能力，有时需要仔细的准备，有时则无需准备。学习过程中的创造性思维需要通过在完成任务或问题解决中呈现的各种训练活动进行准备。解决问题可以通过观察、对经验的反思、推理或沟通来完成。思维活动的能力是各种科学学科的结合，而不是独立的。学生必须结合概念、分析、综合或评估活动或问题，这些活动或问题是培养创造性思维的媒介。在这项研究中显示的学生能力被归类为中等标准。这可以从学生回答简短的解释，发展基本的技能，总结、确定适当的策略解决问题中分析得到。
本研究考察了创造力的四个特征，即流畅性、灵活性、独创性和精确性。通过三个问题来探索学生的创造性思维能力。三个问题其中之一是:纸色谱分析法的一个缺点是不是分析结果不太准确？被试者要解释他们提出的替代方案或解决方案，尽量减少原有测试中缺点。探索学生解决这一问题的流利程度是通过分析哪位学生产生了许多想法，提出了许多答案，或者谁想到一个以上的答案。有一些指标可以描述学生的灵活性特征，即从不同的角度产生答案，寻找多种选择或不同的方向解决问题，改变思维方法或思维方式。学生回答的原创性包括能够表现出新颖独特的表达方式。衡量学生能力的指标是能够丰富和发展一个想法或产品，并添加一个更有趣的解决方案。
本研究表明，STEM教育学习方式影响学生的创造性思维能力。此外，学生的初始能力水平也影响着学生的创造性思维能力。然而，学习方式和影响的初始水平之间的交互作用并不影响学生的创造性思维能力。这表明STEM教育方法在学习生物学方面产生的影响比传统学习更有效。此外，学生积极参与，对课程抱有积极态度。
4. 结论
创造性思维能力可以显示出一种识别任务或问题的能力，这种任务或问题需要一个解决方案，推理，通过假设进行假设，测试假设，并以论证的形式得出结论，并与其他各方沟通。创造性思维通常使用归纳推理。归纳推理的结论是通过理解问题、提出假设、分析结果得出结论等科学解决问题的过程得出的。
创造性思维是学生探索生物学思想的重要途径之一，创造性思维是学生在教师的帮助下发展的重要工具。通过良好的学习计划，可以设计学习氛围，使学生对学习活动中使用的任务或问题有新的思考，从而提高对生物的创造性思维能力。一些创造性思维技能包括识别论点的主要观点、评估信息来源、评估证据。提高学生的创造性思维是教师管理学习成功的标志之一。然而，课堂上培养出来的学生的创造性思维可以在现实世界中得到发展。
本研究中STEM教育的学习方式和学生的初始能力水平影响学生的创造性思维能力。此外，这两个因素之间没有相互作用。因此，STEM可以作为学习生物学的一种替代和途径，特别是在提高学生的创造性思维能力方面。
（来源：“百研工坊”微信公众号，编译：严传鑫，研究生导师：柏毅、夏小俊，作者：Sirajudin）
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