16、基于协作学习强化 STEM 驱动的计算机科学教育中的现实任务解析

基于协作学习强化 STEM 驱动的计算机科学教育中的现实任务解析

1. STEM 教育与现实任务概述

STEM 教育旨在通过解决现实世界的任务，将科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）四个领域的跨学科知识融合在一起。然而，“现实任务”这一术语虽常被提及，但缺乏明确的定义和解释。这主要是因为 STEM 领域的多样性，每个领域都有其特定属性、使用场景和各种不同的任务，而且现实任务本身确实复杂，其复杂性是一个独立的研究课题。

一种合理的方法是将 STEM 问题作为现实任务的背景，而不是直接对现实任务进行概念化。例如，Pleasant 的研究探讨了 STEM 问题的本质，并引入了 STEM 问题的类型学及定义特征，包括前景新颖技术、各 STEM 组件的前景知识、各 STEM 组件的前景方法、特定情境和还原性。这些特征可作为在实际教育环境中解决与 STEM 相关的现实任务的概念模型的上下文信息。

2. 理解现实任务的状态序列

为了更好地理解现实任务，我们可以通过一系列预定义的状态序列来逐步深入。每个后续状态都能让我们对给定的现实任务、其过程以及最终获得的技能有更深入的理解。
- 状态 0 ：构建没有 STEM 背景的现实任务原型。通常，围绕 STEM 处理的所有任务都是实际任务的原型，原型是对现实的简化，有助于降低复杂性。
- 状态 1 ：引入处理现实任务的 STEM 背景。
- 状态 2 ：通过 STEM 成分（S、T、E 和 M）表达任务所需的