课题申报书基于STEAM理念的计算思维培养研究.docx
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课题申报书基于STEAM理念的计算思维培养研究
课题申报范例精选
【导语】课题要坚持正确的政治方向,充分体现中央有关精神和要求,具有鲜明的问题导向和创新价值。
应用对策类选题要有现实性、针对性和前瞻性;基础理论类选题要立足学术前沿,具有原创性和开拓性;跨学科类选题要体现学科交叉渗透的属性和特点。
选题文字表述科学、严谨、规范。
以下是课题优秀成果,是各类教师进行课题申报、开展课题研究、撰写研究报告的参考模板和范例。
基于STEAM理念的计算思维培养研究
课题名称:
基于STEAM理念的计算思维培养研究
关键词:
STEAM计算思维信息技术
申报级别:
全国教育信息技术研究课题
课题类别:
专项课题
学科分类:
信息技术
研究类型:
信息技术
预期研究成果:
立项号:
课题设计论证
1、本课题核心概念的界定,国内外研究现状述评、选题意义及研究价值;
(1)核心概念的界定
STEAM:
科学(Science),技术(Technology),工程(Engineering),艺术(Arts)和数学(Mathematics)的简称,它是多学科融合的教育[1]。
作为一种融合理念,STEAM教育主要以项目学习、具身学习、创客教育为主要方式,以知识的情境化应用为主要特点,因此教师在实施STEAM教育理念的过程中,需要重点关注教学情境的创设。
计算思维:
运用计算机科学的基础概念,使用分解、递归、保护、冗余、容错的方法,进行涵盖问题求解、系统设计、行为理解等多个维度的思维活动。
计算思维的本质是抽象化和自动化,抽象化体现在使用符号系统甚至形式化的语言来描述问题,自动化体现在按照算法的机械步骤自动执行,计算思维解决问题能够有效地被信息代理执行。
(2)国内外研究现状述评
20世纪80年代,美国为了弥补K12教育方面的不足,最先提出STEM教育,旨在学生提高科学、技术、工程、数学方面的综合素养,在后续发展过程中不断改进,增加艺术的相关体系,最终形成STEAM相关概念。
STEAM教育相关的评价标准主要采用美国国家研究委员会举行提出的21世纪技能框架和美国工程与技术认证委员会开发的工程标准,目前已经广泛应用于STEAM相关教育。
计算思维理论最初由任职于卡内基·梅隆大学的周以真教授提出,他认为计算思维是通过计算机科学的相关理论,利用分析、转换、仿真等一系列方法,重新解释定义日常问题的过程。
2011年国际教育技术协会对计算思维进一步阐释,指出它具有制定问题、组织分析数据、抽象重现数据、算法支持自动化、识别分析实施方案、推广移植等六个步骤。
2011年南安普敦大学教授重新定义计算思维,认为它包含算法思维、评估、分解、抽象、概括五个要素,目前国内外的中小学信息技术课程中运用五要素学说的较多。
2010年7月,教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会在西安的会议上发布了《九校联盟(C9)计算机基础教学发展战略联合声明》
(3)选题意义及研究价值
①STEAM教育理念的应用顺应时代发展要求。
②计算思维能力的培养提升学生综合能力。
21世纪是人工智能、计算机科学
③基于STEAM教育理念的计算思维能力培养符合我校学情。
2、本课题的研究目标、研究内容、研究假设和拟创新点;
(1)研究目标
通过对STEAM理念的
(2)研究内容
①STEAM理念的涵义及理论基础。
从心理学维度、逻辑思维发展维度探讨情境教学的内涵,分析建构主义理论、情境认知理论、人本主义理论的区别与联系,用理论指导实践,用实践验证理论,进一步分析将学习理论应用于课堂实际的操作方式。
②计算思维的发展状况。
从信息技术发展、多媒体网络手段等层面,探讨多媒体网络在不同地区、不同学校、不同时间点的差异,核心是研究目前广泛应用于课堂教学的新型技术,分析该技术的优势和缺点。
结合学校使用多媒体网络的管理方式、设置方式等,分析适合学校具体学情的多媒体网络教学方案。
③信息技术的原则与学科特性。
④基于多媒体网络的情景教学内容设计研究。
(3)研究假设
假设多媒体网络对不同学科的情景教学作用不尽相同,从此假设出发,分析各个学科间的异同,进而得出能够推广的课程设置方式。
(4)拟创新点
其一,通过多媒体网络在情景教学中的应用,探讨提升学生兴趣的方式方法。
其二,通过多媒体网络在情境教学中的应用,发现其对课堂教学的促进作用。
3、本课题的研究思路、研究方法、技术路线和实施步骤。
(一)研究思路
本课题以多媒体网络为依托,着眼于情境教学研究,将两者通过实证研究的方式有机的整合在一起,探索在此基础之上形成的独特教学方法。
在大数据时代的背景下,力求运用新技术武装课堂,增加教学的深度和广度,最终形成推而广之的新模式。
(二)研究方法
本课题主要运用文献搜集、实例观察、软件分析等科研手段,主要研究方法包括:
1.文献研究法:
作为应用最广泛的一种科学研究方法,通过对文献资料的查找、搜集、归类、整理、综述,最终形成对事实的认知。
在对课题或假设深入研究的基础上,最终设计出可具体操作的文献研究活动,对解决问题有一定的指导意义。
2.调查研究法:
采用抽样的步骤,通过对学生个体的问卷、访谈等方法进行具体分析,利用调查数据考察了解客观事实,最终获取高中阶段课堂情境教学的相关材料。
3.比较分析法:
采取对照实验法,分析使用多媒体网络进行情境创设与不使用多媒体网络进行情境创设的课堂学习结果,分析多媒体网络的具体应用现状。
4.行动研究法:
在教学过程中,通过观察分析学生课堂情况,对多媒体网络在情境教学中的应用进行分析。
5.经验总结法:
收集整理各个阶段、各个科目的实验结果,对课题进行总结研究,完成报告。
(三)技术路线
根据学校情境教学实际进行问卷设计和调查,通过定量和定性结合的方法对比分析现阶段多媒体网络的应用现状,通过访谈咨询了解课堂教学的实施效果及存在问题。
以此为基础,,运用逻辑分析寻找多媒体网络和情景教学结合的途径和机制,提出符合各学科的教学方式,在充分论证的基础上认真实施,在多次修正之后形成符合我校实际的教学手段。
(四)实施步骤
1.准备阶段(2018-05/2018-08)
查找课题相关文献,搜集专业资料,组织课题组成员集中学习多媒体网络和情境教学的理论知识,更新教师教学观念体系,初步形成课题研究思路。
设计基于多媒体网络的情境教学探索调查问卷,通过对问卷数据的统计分析,在充分了解学生学情和学习方法的基础上,小组成员讨论制定课题研究方向、课程实施方案、教学保障措施。
2.具体实施阶段(2018-09/2019-09)
以多媒体网络技术为依托,开展语文、生物、历史、地理等学科的情境教学模式研究,认真探索现阶段我校各类课程中存在的问题和解决对策。
本阶段主要采取访谈调查法了解学生的学习反馈情况,应用行动研究法开展课程实施效果分析。
按照我校提出的四大课程体系和制定的课程设置与实施方案,认真实施各类课程。
本阶段主要应用行动研究法和调查研究法,重在展开课程实施效果的行动研究与调查研究。
3.总结评估,结题阶段(2019-10/2020-05)
课题组成员认真开展研究,分阶段完成课题的相关研究,对各阶段教学成果进行统计分析,总结各科目课题开展情况,全面综合地形成书面报告,对两年多的研究状况进行回顾,做好研究成果的鉴定准备工作。
课题可行性分析
1、已取得相关研究成果的社会评价(引用、转载、获奖及被采纳情况),主要参考文献
(1)已取得相关研究成果的社会评价
①张之雅老师《大数据时代的信息挖掘与保密》获得庆阳市保密工作征文大赛三等奖。
②张之雅老师在中小学电脑制作大赛活动中获得市级优秀指导教师。
(2)主要参考文献
①夸美纽斯.大教学论[M].教育科学出版社,1999.
②维克托·迈尔-舍恩伯格,肯尼思·库克耶.大数据时代:
生活、工作与思维的大变革[M],浙江人民出版社,2013.
③郝兴伟.大学计算机——计算思维的视角[M].高等教育出版社,2015.
④陈少华.物联网+STEAM未来教育[M].宁波出版社,2018.
⑤北京市第五中学分校.中国创客教育蓝皮书+STEAM课程项目手册[M].人民邮电出版社,2014.
⑥郑葳,中国STEAM教育发展报告[M].科学出版社,2018.
⑦周东岱,樊雅琴,于颖,于伟,杨君辉.基于STEAM教育理念的小学课程体系重构研究[J].电化教育研究,2017,38(08):
105-110+128.
2、主要参加者的学科教学背景和研究经验、组成结构(如职务、专业、年龄等);
(1)课题负责人
张之雅,女,汉族,现年28岁,毕业于东北师范大学。
本科计算机科学与技术专业,在校期间努力学习专业知识,多次获得奖学金,跟随教授参与移动机器人研究,曾经发表《移动机器人运动编队》论文。
研究生学习现代教育技术,跟随研究生导师开展教学研究,有课题研究经验,能够很好地开展本次课题研究。
(2)主要参与人
倪志文,男,汉族,现年45岁,庆阳六中电教中心主任,兼任科技实验中心教学主管。
多年从事学校网络和电教设备建设、维护工作,业务能力突出。
对计算机技术前沿动态较为敏感,为课题的研究提供了良好的设备支撑。
在信息技术、通用技术、实验课程的教学指导方面有深厚的积淀,同时能够及时与学校其他职能部门进行衔接,能够很好地保证课题的开展实施。
张永芳,女,汉族,现年40岁,庆华小学语文老师。
从事多年语文教育工作,文字基础功底扎实,多次获得省级、市级论文写作奖项,在校期间多次获得教学能手荣誉称号。
在此次课题研究过程中,担任资料整理、文献综述及论文撰写工作。
冯洁,女,汉族,现年28岁,庆阳六中语文老师,毕业于华东师范大学。
在校期间学习成绩优异,工作之后教学基本功扎实,多次获得教学优秀奖励。
在此次课题研究过程中,担任文献翻译、资料汇编工作,同时兼任课堂反思及督导工作。
(3)组成结构
3、完成课题的保障条件(如研究资料、实验仪器设备、配套经费、研究时间及所在单位条件等)。
庆阳六中建于2009年,电教设备完善,校内局域网、科学技术实验室、多媒体教室、智慧云计算机教室、录播教室等多媒体网络资源丰富,学校每年投入大量经费用于电教基础设备购置工作,基本实现“三通两平台”的目标。
我市有陇东学院、远方书店等借阅书籍方便的图书馆,学校内部图书馆藏书也比较丰富,搜集查找相关资料比较容易,同时学校注重教育教学前沿动态的变革,每年根据教师教学研究需求,购置新的书籍杂志,很好地满足教师学习需求。
学校教师人均年龄36岁,整体学习氛围良好,能够接受新鲜事物,积极更新已有教学知识体系。
学校注重教师专业技能的提升,近几年开展“基础型、拓展型、发展型、成长型”四大课程体系,针对青年教师开展“青蓝工程”活动,每年划拨一定的经费用于教师研究。
每周开展研究性学习,学生自己选择相关课程,学校提供场地和仪器设备,利用研究性学习时间和节假日空余时间开展课题研究,时间相对充裕轻松。
预期研究成果
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- 课题 申报 基于 STEAM 理念 计算 思维 培养 研究