在课堂中整合工程与科学 [Integrating Engineering and Scicnce in Your Classroom] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] 埃里克·布伦赛尔 编，周雅明，王慧慧 译

图书标签:

• 工程教育
• 科学教育
• STEM教育
• 跨学科教学
• 课堂实践
• 教学策略
• 教育创新
• 项目式学习
• 探究式学习
• 教师发展

出版社： 上海科技教育出版社

ISBN：9787542862143

版次：1

商品编码：11825542

包装：平装

丛书名： 中小学STEM教育丛书

外文名称：Integrating Engineering and Scicnce in Your Classroom

开本：16开

出版时间：2015-11-01

用纸：纯质纸

页数：20

编辑推荐

适读人群 ：中小学教师、课程改革及教学研究人员、教育管理人员

　　《在课堂中整合工程和科学》介绍了30个STEM项目活动，涉及小学至高中各学段。这些活动既能加强学生对重要科学内容的学习，也能锻炼学生的STEM技能。
　　★设计制作光剑、开展重力赛车模型滑行比赛、制作假肢以模拟修复股骨骨折、设计抗霜冻土豆储藏箱等新颖有趣的活动内容，将吸引各个年龄层的学生。
　　★充满挑战的活动任务，有助于激发学生的动机，激励学生全情投入到整个项目活动中。
　　★各项目活动既能融入地球科学、物理科学、生命与环境科学等传统学科课堂，也能在课外活动中开展。
　　★学生通过接触真实的工程活动，将深入了解使现实世界运行的各种职业。

内容简介

　　《在课堂中整合工程和科学》内容辑选自美国国家科学教师协会（NSTA）发行的《科学与儿童》、《科学视野》和《科学教师》等多本科学期刊，包含了30多个整合科学与工程的课堂教学活动，内容涵盖生命科学、环境科学、地球科学和物理科学等。《在课堂中整合工程和科学》适合用于教师指导课堂教学时参考，同时，对于有兴趣指导孩子在课后和假期进行实践活动的教师、家长和相关机构都有帮助。

内页插图

目录

引言

第一部分 工程设计
1.工程设计流程
2.科学与工程——实验室研究的两种模式
3.利用循环模型寻找解决方案——学生运用四步循环模型解决当地的问题
4.建立模型——更好地理解工程中成本与安全的重要性
5.微型雪橇，冲，冲，冲！——运用工程项目教幼儿园学童进行技术设计
6.科学与工程
7.初级设计挑战——学生模仿美国宇航局的工程师

第二部分 学科活动
生命与环境科学
8.修复股骨骨折——生物材料科学示范课
9.抓住窍门！——中学课堂上的一项工程挑战
10.问题导向型学习中的台作——鼓励学生思考有关基因治疗的开放性问题
11.环境中的塑料——“拼图式”学习活动
12.大自然的设计——探索线性和循环的生命周期
13.运动型多用途车——从热力学角度恩辨燃料经济性的标准
地球科学
14.设计挑战：为英语学习者奠基——英语学习者通过语言和行为表达
15.拯救企鹅——通过工程设计讲授热学
16.震动、摇晃，最好别塌——地震和建筑设计探究
自然币斗学
17.重力赛车
18.鸡蛋赛车
19.工程学习总动员——帮助学生成功完成设计流程的策略
20.呼吁驾驶燃料电池汽车
21.《星球大战》背后的科学——整台技术和《科学素养的基准》中的要求
22.“弹入”技术设计
23.土豆难题——开展“5E活动”来消除对隔热保温的误解
24.纳米视野
25.小物体，大作用

第三部分 课外项目
26.激发科学学习兴趣——一个实用的课外项目模式
27.发明工厂——帮助特需人群的发明
28.年轻女性“未来工程”
29.面向初中生的INEEL科学工程展会
30.工程学课堂

前言/序言

教育的变革浪潮：跨学科教学的实践探索 在当今快速发展的世界中，单一学科的知识壁垒日益凸显其局限性。学生需要具备综合运用不同领域知识解决复杂问题的能力，而教育的使命也应当随之革新。本书并非旨在探讨将工程与科学具体融入课堂的具体教学法，而是聚焦于一个更宏观的视角——教育领域正在经历的深刻变革，以及这种变革对我们理解和实践跨学科教学所带来的启示。它深入剖析了教育理念的演进，探讨了在教育实践中如何打破学科界限，培养学生面向未来的核心素养，并为教育工作者提供一个反思自身教学、探索创新可能性的广阔平台。 一、 教育理念的时代回响：从知识传授到能力培养 传统的教育模式，在很长一段时间内，侧重于知识的系统性传授和记忆。教师是知识的权威，学生是被动的接受者。然而，信息爆炸的时代，知识的更新速度之快，使得“死记硬背”显得尤为苍白无力。学生需要的是获取信息、筛选信息、分析信息并最终运用信息的能力。这种转变，促使教育理念从“知识本位”转向“能力本位”。 这种理念的转变，意味着课堂的重心需要从“老师说什么”转移到“学生做什么”。教学活动的设计，不再是为了“讲完多少内容”，而是为了“让学生掌握哪些能力”。例如，在传统科学教学中，可能侧重于演示实验和理论推导；而在能力本位的教育理念下，学生可能需要自己设计实验方案，分析数据，甚至模拟一个简单的科学模型来验证假说。这种能力的培养，往往需要学生在实践中摸索，在合作中学习，在反思中成长。 同时，教育也越来越重视培养学生的“素养”。这里的素养，指的是能够适应未来社会发展所必需的综合素质，包括但不限于批判性思维、创新能力、解决问题的能力、沟通协作能力、信息素养、以及终身学习的能力。这些素养的养成，不可能仅仅通过单一学科的学习来完成。它们需要学生在解决真实世界的问题中，在与不同背景的人合作中，在不断试错和调整中得以塑造。 二、 跨学科视角的兴起：打破知识的围墙 学科的划分，在历史上是为了更系统、更深入地研究某个领域。但当我们将目光投向真实世界的复杂问题时，会发现很少有问题能够被清晰地归入某个单一学科的范畴。例如，解决环境污染问题，就需要化学、生物学、物理学、社会学、经济学甚至政治学的知识和方法。 因此，跨学科教学应运而生。它并非简单地将不同学科的内容“拼凑”在一起，而是强调在教学过程中，以问题为导向，整合不同学科的知识、技能和思维方式，去理解和解决现实世界中的复杂议题。这种整合，需要教师具备更广阔的视野和更灵活的教学设计能力。 在跨学科的学习环境中，学生不再孤立地学习“牛顿定律”或“光合作用”，而是可能在解决“如何设计一个可持续的城市交通系统”的问题中，去理解物理学中的力学原理，生物学中的生态平衡，以及工程学中的系统优化。这种学习方式，能够让学生深刻体会到知识的联系性、应用性和价值感，从而激发学习的内在动力。 然而，跨学科教学的推行并非易事。它要求教师具备跨学科的知识储备，以及将不同学科内容有机融合的教学设计能力。同时，也需要学校层面的支持，例如课程设置的调整、教师间的协作机制、以及评估方式的创新。 三、 真实世界的问题：学习的驱动力与目标 “在课堂中整合工程与科学”这类书籍的出现，本身就折射出一种教育的趋势：将学习的触角伸向真实世界的应用。真实世界的问题，往往具有复杂性、不确定性和多维度性。解决这些问题，需要学生调动多方面的知识和能力，而不仅仅是理论上的掌握。 例如，一个关于“如何设计一个更节能的家庭电器”的项目，就能够自然地融合物理学（能量守恒、热力学）、数学（数据分析、优化计算）、工程学（电路设计、材料选择）、甚至设计学（用户体验、美学）。在这个过程中，学生不再是被动地学习公式，而是主动地运用公式去解决一个具体的问题。 这种以真实世界问题为导向的学习（Problem-Based Learning, PBL）或项目式学习（Project-Based Learning, PBL），能够极大地提升学生的学习兴趣和参与度。当学生看到自己所学的知识能够转化为解决实际问题的力量时，他们会更加投入，学习的内驱力也会得到极大的激发。 同时，真实世界的问题也强调“做中学” (Learning by Doing) 的重要性。学生需要通过动手实践、原型制作、测试和迭代，来不断加深对知识的理解，并提升解决问题的能力。这种实践过程，本身就是一种宝贵的学习经历，能够培养学生的韧性、耐心和创新精神。 四、 技术的力量：赋能未来的教育实践 技术的进步，为教育的变革提供了强大的支撑。从在线学习平台到虚拟现实模拟，技术正在以前所未有的方式改变着课堂的面貌。 个性化学习： 技术能够根据学生的学习进度和特点，提供个性化的学习资源和反馈，让每个学生都能在最适合自己的节奏下学习。 互动式学习： 互动白板、教育游戏、在线协作工具等，能够让课堂变得更加生动有趣，激发学生的参与度和互动性。 模拟与可视化： 虚拟现实和增强现实技术，能够让学生在安全的环境中进行危险实验，或者“走进”微观世界，直观地理解复杂的概念。例如，在学习心脏的运作时，学生可以通过VR模拟，亲身体验心脏的跳动和血液的流动。 全球协作： 互联网打破了地域的限制，学生可以与世界各地的同龄人一起合作，共同完成项目，拓宽国际视野。 数据分析与评估： 技术能够收集大量的学习数据，帮助教师更精准地了解学生的学习状况，及时调整教学策略，并为学生的评估提供更客观的依据。 然而，技术只是工具，其价值的发挥，取决于教育者如何巧妙地运用它。技术的引入，不应是为了“炫技”，而是要真正服务于教育目标，服务于学生能力的培养。 教师的角色，也从知识的传授者，转变为学习的引导者、促进者和技术应用的整合者。 五、 教师的角色转变：从传道者到学习的同行者 在教育理念不断革新、教学模式日益多样化的今天，教师的角色也面临着深刻的转变。 从知识的传授者到学习的设计者和引导者： 教师不再是唯一的信息来源，而是需要设计富有趣味性和挑战性的学习活动，引导学生主动探索，发现知识。 从“我讲你听”到“我们一起学”： 教师需要与学生建立伙伴关系，鼓励学生提问、质疑，并在合作学习中共同成长。 从“统一标准”到“因材施教”： 教师需要关注每个学生的个体差异，提供差异化的支持和指导，帮助每个学生都能发挥自己的潜能。 从“学科专家”到“跨学科整合者”： 教师需要不断学习，拓宽知识视野，并善于将不同学科的知识融会贯通，为学生提供更立体的学习体验。 从“评判者”到“激励者和支持者”： 教师需要善于发现学生的闪光点，及时给予鼓励和肯定，帮助学生克服困难，建立自信。 这种角色的转变，对教师提出了更高的要求，但也带来了更大的成就感。当教师看到学生因为自己的引导而变得更加主动、自信、富有创造力时，那种满足感是任何物质奖励都无法比拟的。 六、 评估的创新：衡量真实能力的尺度 传统的教育评估，往往侧重于纸笔测验，以考察学生对知识的记忆和理解为主。然而，在能力本位和跨学科教学的时代，这种评估方式显得力不从心。 新的评估方式，需要能够更全面、更真实地反映学生的综合能力。 例如： 作品集评估： 让学生展示他们在项目中所完成的作品，如研究报告、模型、演示文稿等，从中评估其解决问题的能力、创新能力和沟通能力。 过程性评估： 关注学生在学习过程中的表现，包括参与度、协作能力、反思能力等，通过观察、访谈、反思日志等方式进行。 表现性评估： 设计一些需要学生在实际情境中运用知识和技能来解决问题的任务，例如模拟辩论、角色扮演、设计竞赛等。 同行评估和自我评估： 鼓励学生互相评价，并对自己的学习过程和成果进行反思，培养学生的自主学习和批判性思维能力。 七、 拥抱变化，面向未来 教育的变革是一场永无止境的探索。在不断变化的世界中，我们必须持续反思和创新，以培养出能够适应未来、创造未来的下一代。本书所探讨的，正是这种教育变革的核心议题。它呼唤我们打破固有的思维模式，勇于尝试新的教学理念和实践，将学习的重心从知识的传递转移到能力的培养，从单一学科的视野拓展到跨学科的整合，从被动的接受转向主动的探索。 教育工作者、政策制定者、家长以及社会各界，都应共同努力，为构建一个更加适应时代需求的教育体系而贡献力量。唯有如此，我们才能真正赋能下一代，让他们在未来的挑战与机遇面前，拥有更强大的竞争力，书写属于自己的精彩篇章。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字听起来就非常有吸引力，尤其是对于像我这样一直致力于如何在日常教学中更有效地融合不同学科的老师来说。“在课堂中整合工程与科学”——这不仅仅是两个学科的简单叠加，而是预示着一种更具实践性、更富创造性的教学模式。我设想这本书会深入探讨如何将工程设计思维引入科学课程，让抽象的科学概念变得触手可及。例如，在学习物理原理时，是否可以设计一个简单的机械装置来验证理论？或者在学习化学反应时，能否让学生设计一个简单的过滤系统来分离混合物？书中可能会提供一系列循序渐进的案例研究，从小学到高中，覆盖不同年级的学生特点和认知水平，让老师们能够根据自身情况找到适用的教学策略。我特别期待书中能够分享一些关于如何引导学生进行问题解决、原型制作和迭代改进的实践方法，这正是工程思维的核心。此外，如何评估学生在整合式学习中的表现，如何将跨学科项目转化为有效的学习成果，这些都是我非常关心的问题。我相信这本书会为我提供宝贵的工具和灵感，帮助我打破学科壁垒，激发学生的学习兴趣和创新能力，让他们在课堂上真正成为知识的探索者和创造者。

评分☆☆☆☆☆

当我在书店的架子上看到《在课堂中整合工程与科学》这本书时，我的直觉告诉我，这绝对是我一直在寻找的那本“圣经”。作为一名长期在中学一线教学的老师，我深知理论知识与实践应用之间的鸿沟，而这本书的名字恰恰点明了解决这一问题的关键。我期待它能提供一套系统性的框架，帮助我理解工程思维如何能有机地渗透到科学教学的每一个环节。比如，在讲解牛顿定律时，如何引导学生设计一个滑翔翼来测试空气阻力？或者在学习生物体的适应性时，如何让学生设计一个能够抵御极端环境的生物模型？这本书或许会包含一些关于跨学科项目的设计理念，以及如何利用现有的教学资源，甚至一些简单的生活用品，就能搭建出具有教育意义的工程模型。我设想书中还会分享一些教师培训的经验，以及如何克服在学校环境中实施此类整合式教学可能遇到的挑战，例如设备限制、时间安排以及评估方式的创新。如果书中能提供一些真实的教学案例，展示不同学科领域是如何相互促进、共同发展的，那将是极大的帮助。我希望这本书不仅仅是一本理论指导手册，更是一本能够在我教学实践中切实落地的操作指南，能够点燃我教学创新的火花，也能够激发我的学生对科学和工程的无限热情。

评分☆☆☆☆☆

这本书的题目，‘在课堂中整合工程与科学’，一下子就抓住了我的注意力。它直接触及了我作为一名教育工作者长期以来思考的核心问题：如何让科学学习变得更具意义和应用性。我希望这本书能够超越简单的概念堆砌，而是提供一种更深层次的整合方式，让学生在解决实际问题的过程中，自然而然地理解和运用科学原理。想象一下，在学习力学时，学生可以动手设计并建造一个简单的桥梁模型，通过实际承重来检验理论的正确性；在学习电路时，他们可以设计并制作一个简易的报警系统，从中体会电流、电压和电阻的相互关系。这本书可能还会提供一些关于如何培养学生工程设计过程中的关键技能的建议，比如批判性思维、团队协作、沟通表达以及对失败的容忍和从错误中学习的能力。我特别感兴趣的是，书中会如何指导教师设计出能够激发学生好奇心和探索欲的教学活动，让课堂不再是单向的知识灌输，而是充满活力的互动和创造。如果书中能分享一些关于如何评估学生在工程设计过程中的表现，以及如何将这种跨学科的体验转化为对科学更深刻的理解，那将是一笔宝贵的财富。

评分☆☆☆☆☆

“在课堂中整合工程与科学”——单单是这个书名，就让我感到一股强大的学术和实践气息扑面而来。作为一个热衷于研究教学创新，并且对STEM教育抱有浓厚兴趣的教育者，我预感到这本书将是一次深入的知识探索之旅。我期待它能为我提供一套清晰而可行的路径，指导我如何在科学课堂中引入工程学的思维方式和方法论。这可能意味着要将科学问题转化为工程挑战，鼓励学生运用科学原理去设计、建造、测试和优化解决方案。比如，在学习材料科学时，学生是否可以被挑战去设计一种新型的环保包装材料？在研究生态系统时，他们能否设计一个小型生物圈模型来模拟环境变化的影响？我希望书中会包含丰富的教学案例，这些案例能展示不同年龄段和不同学科背景的学生是如何通过参与工程设计项目来深化对科学知识的理解，并培养解决复杂问题的能力。此外，我也期待书中能探讨如何评估这种整合式学习的效果，以及如何帮助教师克服在资源有限的课堂环境中实施这些实践活动的挑战。这本书的价值，我深信在于它能够帮助我们将抽象的科学概念与现实世界的工程应用紧密连接，从而激发学生持久的学习动力和创新潜能。

评分☆☆☆☆☆

当我瞥见《在课堂中整合工程与科学》的标题时，我立刻联想到我一直以来在教学中渴望实现的那种“知行合一”的境界。这本书的名字暗示了一种将理论知识转化为实际应用，将抽象概念具象化的教学方法。我非常期待它能够为我揭示如何在科学课堂中巧妙地融入工程学的视角，让科学不再仅仅是书本上的公式和定律，而是能够被用来解决现实世界问题的强大工具。我设想书中会提供一些详细的教学设计模板，指导教师如何设计出既能满足科学课程标准，又能激发学生工程设计思维的活动。例如，在学习能量守恒定律时，学生是否可以被要求设计一个能够利用可再生能源的装置？在研究生命科学时，他们能否设计一个能够改善作物生长环境的简易系统？我尤其看重的是，这本书是否能够提供一些关于如何培养学生在工程设计过程中所必需的关键能力，如创新思维、逻辑推理、团队协作以及项目管理等。如果书中能分享一些教师在实践中遇到的成功经验和挑战，以及他们是如何克服困难，最终实现教学目标的故事，那将是对我最大的激励。我相信，这本书的价值在于它能够帮助我打破学科之间的隔阂，让我的课堂变得更加生动、有趣，更能培养出具备未来所需技能的下一代。

评分☆☆☆☆☆

正版，不错。字体非常清晰。朋友介绍的好书，值得学习下。

评分☆☆☆☆☆

书脊已经压断了，封面封底页都压出了醒目的折痕

评分☆☆☆☆☆

大品牌质量有保证，京东物流超棒。

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有一些stem教学的课题，值得阅读

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《在课堂中整合工程和科学》介绍了30个STEM项目活动，涉及小学至高中各学段。这些活动既能加强学生对重要科学内容的学习，也能锻炼学生的STEM技能。

评分☆☆☆☆☆

对教学有非常大的指导作用！！！

评分☆☆☆☆☆

不错不错不错不错不错不错