　　在提倡跨学科STEM课程内容的情况下，文中讨论了一个历时三年的纵向研究新项目所根据的设计原理。该工程项目开发设计并分析了数学课和科学的跨学科学习序列，涉及到好几个中小学环节的老师和学生。该分析运用了根据设计的方法，并选用了根据表现搭建和根据实体模型逻辑推理的课堂教学循环系统，体现了关键课程全过程，并以基本定义为总体目标。根据对学习培训序列短故事的剖析，表明了不一样主题风格中的跨学科构造、老师的教学策略及其学生的逻辑推理和学习培训。

　　在这种课题研究中，学习数学（精确测量、大数据挖掘和室内空间逻辑推理）和科学学习培训（定义和实践活动）都根据跨学科的架构获得了提升和丰富。依据老师方案和会议纪要，再再加上课堂教学数据信息，大家确认了(a)定义和课题设计的特性，根据这一些特性，数学课和科学能够协作地混合在一起，(b)在与老师协作完成这类跨学科融合时涉及到的认识论设计方案挑戰，及其(c)发生的适用这类融合的重要教案设计特性。该科学研究有利于从定义上掌握怎样合理地确立和执行可以使数学课和科学內容及全过程相辅相成的跨学科过程。

　　大家对澳洲院校的统计学和科学学习培训品质越发关心。这种课程无法让学生参加到STEM课程和岗位的将来中，也无法塑造出本人和团体富有成效的将来需要的批判性思考/创造力的处理问题的工作能力。做为回复，大家愈来愈了解到必须在数学课和科学行业发展趋势更加有意义和真實的院校实践活动，以更好的体现这种课程在现实世界的运营和交流方法。推动综合性或跨学科的办法通常被指出为这类对真正实践活动关心的一部分。

　　该分析运用了设计方案实验方法（Cobb等，2003年），根据方案、实验、数据信息转化成/评定和健全的循环系统。每一个周期时间都牵涉到对更改教学方式和学习培训序列架构、讨论会的设计方案、开发设计合理融合科学和统计学的方式，及其评定学生学习的方法的改动。

　　在这篇文章中，大家不容易叙述全过程的反复和健全，只是将信息做为前2年的学习培训序列的案例研究，以查验支撑点该办法的设计原理；跨学科联络的特性、教学方式和学生学习培训的特性，及其产生的挑戰。我们与澳洲维多利亚州的两家大城市院校和两家地域中小学/小学教育院校协作，在小学一年级到六年级期内，对一部分学生开展竖向追踪，以追踪她们根据该办法在三年内的掌握和表現实力的发展。每一年大家都是会设计方案和调研好几个学习培训序列，涉及到高达六批学生和14-17名老师，范畴包含1-六年级（6-十二岁）。

　　针对每一批学生（1至6个班），我们在讨论会上向全部加入的教师介绍了这一方式，但每一年都和一位案例研究老师和16至21名意味着不一样实力的案例研究学生密切协作。这种学生在这里三年里是一致的。这种院校关键来源于中产阶层地域，学生来源于不一样的文化的特点。这种院校是按照之前与科学研究工作人员的合作关系挑选的，在其中有一些对科学和数学课有兴趣的老师，也有一些是做为级组的一部分参加的。

　　每一年大家都是为新聘请的老师举行一整天的导游词格式讨论会，包含参加原始学习培训序列的主题活动，以展现教学方式，并邀约探讨、回应和明确提出改善提议。大家为每一个序列的老师出示了详尽的课程内容手册和相关的資源，并出示了相近学生的工作样版。

　　尽管学习培训序列是由科学研究员工设计方案的，但在这一年里，根据定时的准备和核查讨论会和大会，与任课老师商议后，这种序列获得了健全。设计过程是不断完成的，由于序列被健全并在各半年度被拷贝。每一个学年都是会执行这种课程内容，包含每周三到八节课，一节课不断一到两个小时。在每一年的年末，我们与新项目中的全部老师开展反思性回望。

　　数据信息从案例研究和别的学生及老师那边搜集，并遵循经准许的社会道德程序流程。为了更好地剖析文中所关心的设计方案特征和挑戰，大家关键运用了老师方案和思考讨论会及其精英团队审查会议的当场纪录，并辅之以对案例研究老师一节课的课堂观察和h264编码。

　　文中中的序列叙述所运用的数据资料包含一节课的学生著作样版、前测和后测、对案例研究学生的自己或焦点小组采访。这种描述性序列参考了别的毕业论文中汇报的对老师教学方式和学生逻辑推理和培训的更进一步的外部经济人种学话语分析。在这篇文章中，大家使用这种剖析来表明不一样题材的跨学科联络的特性、老师的教学方式和学生的学习培训，及其参加者在融洽2个课程领域的考验和益处。

　　在这节中，大家叙述了为一年级学生（年龄结构六岁）制订的天文学学习培训次序。大家了解到，这种学生很有可能无法想象/表述天文奇观，也无法融洽以地球上和室内空间为核心的观念和描述。在两家大学的七个班集体中完成的课程内容序列，关键是学生从地球上和区域的方向探寻黑影和白天与黑夜。Tytler, White, et al.（2021）中详细说明了这一序列和結果。

　　大家叙述了学生对室内空间表现的搭建和融洽，将一天中影子（图案设计）的转变/健身运动与太阳在天空中的活动及其地球上相对性于太阳的转动联络起來，以表述白昼黑夜。数学课的关键是室内空间逻辑推理，包含长短、转动和视角的精确测量，这种的视觉效果和图型表明，方式表明，及其時间逻辑推理。

　　学习培训序列集中化在与太阳在天空中的运动轨迹相关的影子健身运动的重要定义，及其由地球的自转表述的夜晚和大白天。数学课全过程涉及到搜集、机构和表达数据信息，以表明影子长短和角度在一天中的转变。表述室内空间关联对基本概念的了解尤为重要，学生们进行了视觉效果化的影子尺寸和方位与太阳在一天中的运作的关联，并根据模拟地球紧紧围绕太阳的转动来表述这一点。学生的描述工作中涉及到以世界为核心和以区域为核心的见解。估计和应用企业来表明延迟时间和请求超时转变是调研的基本。

　　大家主要是以七个一年级班集体中的一个班集体为例子来表明。在第一节课上教师艾文斯（笔名）明确提出了一个有关影子的理念的难题：“你认为假如你立在一个地区没动，你的影子会在一天中产生变化吗？你认为假如你静静的立在一个地区，你的影子会在大白天产生变化吗？”。

　　学生的看法被纪录和探讨，以激励学生在之后的运动中检测它们的念头。挑戰在全部念书期内，每过一段时间观查、跟踪和主要表现学生的影子。老师们提到了一些难题，激励学生应用他们自己的办法来完成调研：

　　学生们两个人一组，在一个坐南朝北的户外地区，间隔大概6米。风水罗盘点的部位与学生的地方相关。每对学生中的一名学生制做影子，另一名学生根据构画影子来体现它。根据引导的探讨，不一样的班集体对长度测量作出了不一样的决策：如应用丝带或应用物块或声音做为非正规的的企业。用铅笔构画给予了一系列影子的纪录。这一环节在一天中每过两小时反复一次。

　　在搜集数据信息后参加精确测量并在日记中主要表现影子以前，学生们预测分析了每一次影子是不是会更改，及其怎么更改。她们预测分析影子很有可能会挪动，转换方向，拉长，减短……

　　当非正规的地观查影子时，学生表述说影子的样子发生了转变，它缩小并转为一侧。老师研究了对拐弯定义的了解，学生用手式仿真模拟了视角的转变。▲表1 天文学学习培训序列

　　在实地调查中，艾文斯明确提出了一些难题，使学生们的注意力集中在阴影部分的尺寸和方位与太阳的地方转变中间的关联。

　　学生们遭遇的下一个挑戰是怎样主要表现与太阳健身运动相关的黑影视角转变。艾文斯观查每组的主题活动，报请她们留意影子的具体位置和太阳的方位中间的关联，用实体模型偏向太阳，并注意到影子的反过来部位。他问为何影子在多次观查中间会转换方向。

　　一个学生表述说：走到外边，精确测量了咱们的影子。在我们抵达那边时，太阳的方位是东面，影子在西面较长。随后太阳逐渐往西挪动，影子就缩小了。当太阳在大家上边时，它确实不大。当影子在西面的情况下，正对面的影子逐渐增大。

　　针对每一个观查事情，教师用一个放到太阳下的塑像来仿真模拟观查和纪录一天中黑影样子、长短和角度的转变全过程（见图2）。一定要注意，在这个描述中，太阳的部位（在紙上排长队）和影子中间的方位关联伴随着時间的变化而固定不动出来。还需要留意意味着健身运动的箭头符号和风水罗盘方位的标识。

　　在下一节课上，返回教室里后，教师用雕塑作品和火堆来仿真模拟太阳的健身运动，以拷贝学生们精确测量自身影子长短的全过程。探讨中，火把的挪动造成了与前一天创建的黑影相符合的黑影，以提升太阳在前一天的健身运动。随后，艾文斯再度让学生用一只手指头向太阳，另一只手指头向影子的顶尖，以确认他们的方位是相对的。学生们探讨了他们自己的影子和矮子的影子所产生的方式的共同之处。▲图1 雕塑作品的影子随时长变动的主要表现，由艾文斯与班里同学们一同搭建

　　大家激励学生在课堂教学探讨后，以自已的形式将数据信息主要表现为数据图表。你准备怎样表明你的影子是怎样变动的？你准备怎样记录时间的转变？

　　图2表明了2个学生用公分表明影子长短在五个区段内的转变。图2(a)将公分描绘成横杠。该学生表述说，影子在一天逐渐的情况下较长，在中午的情况下减短，随后在一天的晚些时候长短提升。图2(b)来源于另一个班集体，表明了一个学生对影子长短随时长变动的跟踪，并以图型表明。接着，该图被改善为包含标识轴。▲图2 （a,b）一年级学生对五次精确测量中黑影长短转变的描述

　　图3表明了2个学生对大白天与太阳健身运动相关的影子转变的描述，表明了融洽这种室内空间关联所面对的很大挑戰。▲图3 一年级学生对与太阳健身运动相关的黑影转变的描述

　　艾文斯在第四节课应用地球仪和强光手电筒，根据正确引导探讨和演试工作中，证实白昼黑夜是由地球上的转动导致的。在最终一节课上，全体同学开展了各种各样仿真模拟主题活动，包含角色扮演游戏，以明确大白天太阳的东面健身运动的外型可以用地球上的转动来表述。

　　在艾文斯和别的老师的工作上，老师对检测学生的主要表现工作中和干涉以适用学生的掌握所支付的关心是不言而喻的，这致使了一些沒有脚本制作的自主创新，如艾文斯（和别的老师）确立关心运动场上太阳和黑影中间的方位关联，并在课堂上再度关心火把和雕塑作品。

　　序列前后左右的评定数据信息和学生的采访表明，她们对太阳的健身运动、白昼黑夜及其地面和太阳的相互关系的了解发生了非常大的转变。核心工作组容许学生深层次表述她们对太阳和黑影方式的区域关联的思索。她们常常用动作来表明它们的表述。她们还常常自发性地应用地球仪来表述夜晚和大白天，乃至还编辑了角色扮演游戏：“请转动地球上。那麼英国现在是夜里，那麼澳洲便是大白天了”。

　　本科学研究参考了Lehrer（2009，2021）及其Lehrer和Schauble（2012，2020）的课堂教学了解历程和跨学科方式，但致力于拓展此项工作中，科学研究更普遍地运用这些办法的概率。因此，大家对跨学科方式实现了调节，以包含一套更全方位的围绕中小学各年级课程内容的学习培训序列，并与一些对该方式一无所知的老师协作。在这里，大家叙述了我们在设计方案这种序列层面的探索与发现。

　　这类正确引导式研究、跨学科的课程内容方式在吸引住学生在学习上得到了一些取得成功，超过了常规的课程内容预估。它推动了科学和统计学的学习培训，体现了认可的课程了解全过程，并指出了根据模式的逻辑推理及其一同搭建和健全表现系统软件。这类办法与当今注重工作能力的号召是一致的，包含批判性思考和创造性思维的逻辑推理、繁杂和团队协作能力的解决问题及其学生的代理商。

　　与当今很多STEM课程中的跨学科性不一样，该方式认可科学和数学学科涉及到与众不同但重合的了解全过程。对咱们而言，这是一个基本准则，与STEM融合的描述不一样，STEM融合的描述超过了课程的差别。该方式倡导跨学科全过程，包含(a)将科学和统计学的描述做为实际意义造就的生产经营性和多样性資源，及其(b)关心每一个科目的一致性和进度的课程内容规定。这种发觉有利于更改我们对学生自小就能突出成绩的观点，超过了课程内容的期待。

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