2025年大學科學教育專業(yè)題庫——、科學教育與工程教育融合考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項的代表字母填寫在答題紙上。）1.下列哪項不屬于通常所說的STEM教育的核心學科范疇？A.Science（科學）B.Technology（技術）C.Engineering（工程）D.Arts（藝術）2.“STEAM”相較于“STEM”，最核心的補充在于增加了哪一個元素？A.更強調(diào)數(shù)學的應用B.更注重實驗操作C.更突出工程設計思維D.更融入人文社科內(nèi)容3.將科學探究活動與工程設計挑戰(zhàn)相結(jié)合的教學模式，最能體現(xiàn)科學教育與工程教育融合的哪一特征？A.學科知識的簡單疊加B.跨學科問題的解決導向C.單一學科標準的考核D.傳統(tǒng)課堂模式的延伸4.在科學教育中融入工程教育，其主要目標之一是培養(yǎng)學生的什么能力？A.僅僅記憶科學事實B.機械操作技能C.創(chuàng)新設計思維與動手實踐能力D.藝術審美能力5.“工程設計過程”（EngineeringDesignProcess）通常不包括以下哪個環(huán)節(jié)？A.定義問題與確定目標B.設計方案與制作原型C.測試評估與優(yōu)化改進D.回顧歷史與名人傳記6.以下哪項不是科學教育與工程教育融合過程中教師可能面臨的挑戰(zhàn)？A.缺乏系統(tǒng)的融合教學知識B.教學資源（如設備、材料）不足C.評價方式難以全面衡量融合效果D.學生家長普遍支持這種教學改革7.指南針模型（GuidenceModel）等課程整合框架，主要用于指導如何實現(xiàn)科學、技術、工程、數(shù)學等學科的有效融合，其核心理念是？A.學科內(nèi)容的線性排列B.保持各學科完全獨立C.圍繞真實世界問題或項目進行主題式整合D.增加學科教學的課時數(shù)量8.以下哪種教學活動最不典型地體現(xiàn)了科學教育與工程教育融合？A.讓學生設計并制作一個小型太陽能車B.引導學生通過實驗探究植物生長的條件C.組織學生為社區(qū)設計一個垃圾分類方案D.讓學生編寫程序模擬天氣變化過程9.在科學教育中強調(diào)工程思維，意味著學生需要學習如何？A.按照教師設定的步驟進行操作B.面對不確定性，進行假設、設計、測試和改進C.掌握所有科學定理和公式D.專注于理論推導而非動手實踐10.根據(jù)美國國家科學教育標準（NGSS）和工程教育認證協(xié)會（ABET）的理念，科學教育與工程教育的融合對于培養(yǎng)未來人才具有什么重要意義？A.僅能提升學生的科學考試分數(shù)B.有助于培養(yǎng)學生解決復雜、真實世界問題的綜合能力C.主要目的是增加學生的學科選擇范圍D.只對希望未來從事工程專業(yè)的學生有益二、簡答題（每小題5分，共20分。請將答案寫在答題紙上。）1.簡述“工程設計過程”的主要步驟及其在科學探究中的體現(xiàn)。2.闡述將科學教育與工程教育融合對學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的主要優(yōu)勢。3.分析在小學科學教育中實施科學教育與工程教育融合可能遇到的主要困難及其應對思路。4.簡要說明評價科學教育與工程教育融合教學效果時，應關注哪些關鍵維度。三、論述題（每小題10分，共30分。請將答案寫在答題紙上。）1.論述在科學教育中融入工程教育設計思維對轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)科學教學模式的意義。2.結(jié)合具體實例，論述如何在科學課程中設計一個體現(xiàn)科學教育與工程教育融合的教學活動或單元。3.分析當前社會背景下，推動科學教育與工程教育深度融合面臨的機遇與挑戰(zhàn)，并提出相應的對策建議。四、教學設計題（15分。請將答案寫在答題紙上。）假設你是一名中學科學教師，請針對“物質(zhì)的變化與性質(zhì)”這一科學主題，設計一個適合學生的科學教育與工程教育融合的教學活動方案。要求說明活動主題、目標、主要環(huán)節(jié)（包括可能涉及的科學知識、工程挑戰(zhàn)、活動形式等）、預期成果及評價方式。試卷答案一、選擇題1.D2.C3.B4.C5.D6.D7.C8.B9.B10.B二、簡答題1.答案：工程設計過程通常包括：定義問題與確定目標；構思多種解決方案；設計并制作原型；測試、評估與優(yōu)化改進；交流與展示成果。在科學探究中，體現(xiàn)為：發(fā)現(xiàn)或提出待解決的問題（定義問題）；提出假設或多種解釋方案；設計實驗方案或制作模型進行驗證（設計原型）；分析實驗數(shù)據(jù)、評估結(jié)果有效性，并根據(jù)結(jié)果修正假設或改進方案（測試評估與優(yōu)化）；分享探究過程與發(fā)現(xiàn)（交流展示）。解析思路：考察對工程設計過程核心步驟的掌握。需準確列出步驟，并能結(jié)合科學探究的特征進行解釋，說明兩者在流程上的共通性。2.答案：融合的優(yōu)勢在于：培養(yǎng)解決復雜問題的綜合能力，將科學原理應用于實踐；激發(fā)學習興趣和主動性，通過動手實踐加深理解；提升創(chuàng)新設計思維，鼓勵嘗試和改進；增強團隊協(xié)作能力，在項目中分工合作；培養(yǎng)工程素養(yǎng)，理解技術世界的運作方式，為未來職業(yè)選擇提供更多可能性。解析思路：考察對融合教育育人價值的理解。需從能力、興趣、思維、協(xié)作、素養(yǎng)等多個維度闡述其優(yōu)勢，并能結(jié)合STEM/STEAM教育的核心理念進行說明。3.答案：主要困難包括：教師缺乏融合教學的知識和技能；學校缺乏必要的設備和材料支持；課程標準和教材體系尚未完全適應融合需求；跨學科評價方式有待開發(fā)和完善；家長和社會對融合教育的認知可能不足。應對思路：加強教師培訓，提升跨學科教學能力；爭取資金投入，改善教學資源條件；開發(fā)校本融合課程和教材；探索多元化的融合教學評價方法；加強宣傳溝通，爭取社會支持。解析思路：考察對融合實踐挑戰(zhàn)的分析能力。需準確識別小學階段可能面臨的獨特困難，并提出具有針對性和可行性的解決思路。4.答案：關鍵維度包括：學生科學知識的掌握程度；學生工程設計思維和解決問題能力的提升；學生跨學科整合應用知識的能力；學生在活動中展現(xiàn)的創(chuàng)新精神和實踐能力；教學活動設計的科學性、趣味性和有效性；教學資源的合理利用情況；學生協(xié)作學習的參與度和效果。解析思路：考察對融合教學評價要素的理解。需從學生能力、教學過程、教學效果等多個層面進行思考，涵蓋認知、技能和素養(yǎng)維度。三、論述題1.答案：融入工程設計思維意味著科學教學不再僅僅是知識傳授和驗證，而是轉(zhuǎn)向以學生為中心，圍繞真實世界問題或挑戰(zhàn)進行探究式學習。它強調(diào)問題定義、方案設計、動手實踐、測試迭代和成果展示的全過程，使科學知識的學習變得更有目的性和應用性。學生通過主動設計、創(chuàng)造和解決工程問題，能夠更深入地理解科學原理的實際應用，體驗科學發(fā)現(xiàn)的樂趣，從而激發(fā)內(nèi)在學習動機。這種模式促使教學模式從“教師講，學生聽”向“師生共同探究、項目式學習”轉(zhuǎn)變，更符合培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的需求。解析思路：考察對工程思維意義和作用的理解深度。需論述融合前后教學模式的主要差異，強調(diào)工程思維如何驅(qū)動教學模式的轉(zhuǎn)變，并說明這種轉(zhuǎn)變對促進學生學習、理解科學以及培養(yǎng)創(chuàng)新能力的重要意義。2.答案：例如，在“物質(zhì)的變化與性質(zhì)”主題中，可以設計一個“自制凈水器”或“簡易凈水裝置設計與優(yōu)化”的活動。活動主題：設計并制作簡易凈水器。目標：理解不同物質(zhì)（如沙子、活性炭、棉花）的過濾、吸附等性質(zhì)；運用工程設計過程解決水凈化問題；提升動手實踐和問題解決能力；培養(yǎng)團隊協(xié)作精神。主要環(huán)節(jié)：①問題定義：分析本地水源問題，明確凈水需求（去除懸浮物、異味等）；②方案構思：引導學生討論可能的凈化方法（沉淀、過濾、吸附等），設計多種凈水器方案；③制作原型：分組利用提供的材料（塑料瓶、沙子、小石子、活性炭、棉花等）制作凈水器；④測試評估：將渾濁的水通過自制凈水器，觀察凈化效果，測量出水清澈程度；⑤優(yōu)化改進：根據(jù)測試結(jié)果，分析問題所在，改進設計并重新制作；⑥交流展示：各小組展示作品，分享設計思路、測試結(jié)果和改進經(jīng)驗。預期成果：一個功能有效的簡易凈水器模型，以及包含設計、測試、改進過程記錄的報告或演示文稿。評價方式：評價學生的設計方案的創(chuàng)新性、凈水器的實際效果、過程記錄的完整性、團隊協(xié)作表現(xiàn)以及口頭展示的清晰度。解析思路：考察將科學知識與工程實踐相結(jié)合的設計能力。需圍繞一個具體科學主題，設計一個完整的教學活動方案，清晰說明活動目標、內(nèi)容、步驟、預期成果和評價方式，體現(xiàn)科學原理的應用和工程思維的實踐。3.答案：機遇：創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的提出；信息技術發(fā)展為跨學科教學提供支持；社會對創(chuàng)新型、復合型人才需求增加；教育改革深化，鼓勵課程整合與能力培養(yǎng)；國際交流合作促進理念引進。挑戰(zhàn)：教師跨學科素養(yǎng)普遍不足；缺乏系統(tǒng)性的融合課程標準和教材；優(yōu)質(zhì)教學資源短缺；如何評價融合效果的標準和工具尚不成熟；傳統(tǒng)教育觀念和評價體系阻力；校際發(fā)展不平衡。對策建議：國家層面加強頂層設計，制定融合教育標準，加大資源投入，建立師資培訓體系；地方層面開展試點項目，推廣成功經(jīng)驗，開發(fā)優(yōu)質(zhì)課程資源；學校層面營造融合氛圍，鼓勵教師合作，提供實踐平臺；教師層面主動學習，提升自身素養(yǎng)，積極探索實踐。解析思路：考察對宏觀背景、現(xiàn)實困境和解決路徑的分析能力。需全面分析推動融合的內(nèi)外部有利條件和不利因素，并提出具有層次性、針對性的政策建議和實施策略。四、教學設計題答案：（以下提供一個示例框架，具體內(nèi)容需根據(jù)實際情況填充）活動主題：設計并優(yōu)化一個“環(huán)保節(jié)能”小發(fā)明活動目標：1.回顧并應用能量的轉(zhuǎn)化與守恒等科學知識。2.運用工程設計過程，設計并制作一個具有環(huán)?；蚬?jié)能功能的簡易裝置或模型。3.培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維、動手實踐能力、問題解決能力和團隊協(xié)作精神。4.增強學生的環(huán)保意識和社會責任感。主要環(huán)節(jié)：1.情境導入與問題驅(qū)動：展示生活中浪費能源或污染環(huán)境的現(xiàn)象，引導學生思考如何利用科學知識解決這些問題，提出本次設計挑戰(zhàn)任務（如設計一個節(jié)能燈、一個垃圾分類宣傳牌、一個簡易雨水收集裝置等）。2.知識鏈接與方案構思：引導學生回顧相關科學知識（如光的傳播、能量轉(zhuǎn)換、材料特性等），分組討論可行的設計方案，繪制草圖，明確設計目標和技術要求。3.材料準備與原型制作：學生根據(jù)設計方案，利用提供的環(huán)保材料（如廢舊塑料瓶、紙板、LED燈、電池、小馬達等）進行原型制作。教師提供必要指導和安全提示。4.測試評估與優(yōu)化改進：各組展示初步成品，進行功能測試（如節(jié)能效果、分類效率、收集能力等），根據(jù)測試結(jié)果和教師、學生反饋，分析問題，進行修改和完善，迭代優(yōu)化設計。5.成果展示與交流評價：組織成果展示會，各小組介紹設計理念、制作過程、測試結(jié)果和改進心得，師生共同評價各方案的創(chuàng)意性、實用性、可行性及環(huán)保意義。預期成果：各小組完成的具有環(huán)保節(jié)能功能的簡易裝置模型，以及包含設計報告、測試數(shù)據(jù)、改進記錄的文檔。評價方式：結(jié)合過程性評價和終結(jié)性評價，關注學生在方案構思、動手制作、團隊協(xié)作、問題解決、成果展示