STEM学习成效的混合研究-以浙江省H市为例

——以浙江省H市为例具体体现在哪些方面?(2)STEM在各方面的成效如何?以何种机制起效?本文选择浙江省H市的一所小学、一所初中和一所高中(下称H小学、H初中和H高中)作为样本。H市自2015年开始STEM实践，使用的STEM课程资源主要有三种，即教师自主开发、国外课程引进以2018年11月，研究者对有过STEM教学经历的9名教师进行深度访谈，其中包括教研员(2名)和教师(7名);被访对象的年段分布如下：小学(4名)、初中(3名)、高中(2名);被访教师的学科背景分布如下：科学(5名)、信息技术(3名)、语文(1名)。访谈采用半结构式，主要的中心问题包括“STEM对学生有影响吗?STEM对学生的哪些方面有影响?STEM对哪类学生影响4分钟，整理访谈录音字数达61000多字。问卷主要调查学习态度和高阶能力。其中，学习态度题项主要借鉴了吉世印等人的中学生物理学解决能力调查问卷和张薇莉的合作能力测量表的基础上编问卷调查在2019年3月至6月进行，被调查者包括小学的四、五、六年级的全体学生，初中三个年级的全体学生，以及高中的高一和高二的实验班学生。共发出问卷2118份，回收2118份，总回收率100%,有效问卷2064份，有效率为97.5%。问卷各维度的信度都高于0.7且问卷的整体内部一致性为0.916,信度良好。取4个平行班中的任一个班级(604班)共41人，排除掉4个有STEM教育经历的学生和1个学科历年成绩不全的学生，保留36个没有STEM经历的学生(以下简称非STEM年级都列为研究对象，其中七年级有STEM经历的学生28人，作为实验组；同时随机选取10个平行班中的任一个班级(708班)共47人，排除掉2个有STEM经历的学生，保留45人作为对照组。八年级中有STEM经历的学生27人，作为实验组；同时随机选取10个平行班中的任一个班级(803班)共52人，排除掉1个有STEM经历的学生，保留51人作为对照组。九年级中有STEM经历的学生39人，作为实验组；同时随机选取10个平行班中的任一个班级(905班)共49人，排除掉4个有STEM经历的学生，保留45人作为对照组。为了排除各学期试卷难度差异造成的数据误差，对成绩数据进行了标为了测试STEM对于学科学习的成效，研究设计了单因素单组前后测实验。初一共10个班级的学生参加，总共470人，由于在寒假期间开展，有67人请假，因此最终有403人参与实验研究。实验研究从2019年1月24日到1月25日，持续两天，参与的项目为改编后的2018年“浙江省一印第安纳州剔除只参加前测或后测的学生30人，最后有效样本为373人。数据分析采用多元回归分析模型，分别二、研究结果驱动的,而且因为面向真实问题解决的STEM探寻是没有止境的,所以往往会引发持续性的兴趣。但同时,初中和高中教师反映,随着年级的增长,学生对STEM的兴趣会呈现消退的趋势,其中原因,初中和高中各有不同,初中是因为新鲜度的降低和课程难度的提高,高中则是学业压力所致。而小学生则始终对STEM保持高度的热情。(2)在学科学习方面,教师们认为,STEM与传统学科教学不同,不是系统地传授科学知识,而是在问题解决中通过“运用知识”来“学习知识”,这种在具体情境中的学习更接近专家的认知结构形成过程,所获取的知识也更容易迁移到日后的解决问题中去。同时,教师也认为,即便对现有的学业测评,STEM也起到了一定的作用,一些学生通过STEM明显提升了学科学习能力,也就是说,STEM能促进他们对学科知识的理解。(3)在高阶能力方面,因为STEM没有唯一的标准答案,它更多指向的是复杂的问题解决,学生需要借鉴已有的研究,形成自己解决问题的思路,与他人合作完成,并且阐述作品。的均值都高于非STEM学生,其中小学五六年级、初中二三年级以及高一均存在显著性差异,小学四年级、初一则没有显著性差异。自我效能维度上,STEM学生的均值都高于非STEM学生,其中小学五六年级、初二、初三有显著性差异。(2)高阶能力维度下设四个指标,即批判性思维、创造性思维、合作能力和问题解决能力。调查可知,STEM学生这四种能力的均值都高于非STEM学生。具体来看,在创造性思维、合作能力和问题解决能力三个指标上,均是小学五六年级、初二、初三有显著性差异,小学四年级,初一以及高一没有显著性差异。而批判性思维则与其他三个指标稍有区别,只有六年级和初三存在显著性差异。此外,我们还发现STEM对学生批判性思维的影响存在性别差异,STEM只能显著地提高男生的批判性思维水平,但不能显著地提升女生的批判性思维,其余的三项高阶能力均不存在性别差异。回归分析发现,学生参与STEM的时间越长,学生的学习态度(包括兴趣倾向、自我效能)和高阶能力(批判性思维、创造性思维、合作能力和问题解决能力)都越高,上述六项的回归系数分别为0.633,0.276,0.195,0.431,0.471,0.367,且均达到了非常显著的水平。通过皮尔逊相关性分析发现,无论是STEM学生还是非STEM学生,他们的学习态度与高阶能力的皮尔逊相关系数均为0.78,两者存在着高度的正相关的关系。共同影响,以及它们对高阶能力的共同影响。调查可知,科学成绩与STEM对高阶能力影响的F值分别为169.58(p值<0.001)和27.76(p值<0.001),说明科学成绩与STEM都和高阶能力显著相关;数学成绩与STEM对于高阶能力影响的F值分别为203.56(p值<0.001)和31.09(p值<0.001),说明数学成绩与STEM都和高阶能力显著相关,且从F值来看,比科学更高,说明相关性更大。明科学成绩与STEM都和学习态度显著相关;数学成绩与STEM对学习态度影响的F值分别为355.59(p此外,研究发现,数学成绩与STEM这两个因素在对高阶能力和学习态度产生的影响上还存在交互作用,F值分别为5.05(p值<0.05)和7.18(p值<0.01),这说明,数学成绩越好的学生,参加STEM,纵向数据分析发现,小学STEM学生和非STEM学生在数学成绩上有显著差异,但在科学成绩上没有显著差异,且在性别上存在显著差异。具体来看,同一性别的学生,STEM学生比非STEM学生数学标准分平均多3.02分。在STEM学生中,男生平均比女生高4.52分。初中STEM学生和非STEM学生成绩差别十分显著,但不存在性别差异。每增加一年STEM时间,数学成绩平均增加6.84分,科学成绩平均增加7.40分。为2.06、0.71和4.34,均达到了非常显著的水平,则说明STEM对学生学科学习的三个方面(知识识记、知识理解和知识迁移)均有显著的提升作用,且对知识迁移影响最大。研究结果显示,STEM在学生的学习态度、学科学习和高阶能力方面均有正向成效,这也和国外研究的元分析结果类似。问卷研究发现一个“半年无成效现象”,即在学习态度和高阶能力上,除了小学的差异并非是因为起始水平的差异,从而有力地证实了STEM的学习成效,这与国外学者如托马斯(Thomas,R.B.)等人[8][9],国内学者如吴永和等人的研究结果一致[10],同时也和元分析的结果一致。而且,STEM在学习态度、学科学习和高阶能力上的提升总体呈上升趋势。虽然在访提到学业压力、难度增加和新鲜感