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源于美国的STEAM教育成为国家竞争力有效助推者STEAM教育，这个源起于美国的教学模式，涵盖了综合科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Art）、数学（Mathematics）等学科知识，于20 世纪80 年代兴起，至今已遍布全美，在中小学阶段广泛实施，为学生提供严格的STEAM课程、超时的STEAM教学、丰富的STEAM教育资源以及优秀的STEAM教师等。
美国自实施STEAM教育以来，已在国民素质、就业、国家经济实力、创新等方面有显著提升，成为美国国家竞争力的助推者。
尽管人们对STEAM教育的内涵至今尚未达成共识，但“学科整合”已成为其标志性特点之一。
美国的联邦和州政府层面已越来越强调STEAM学科间的紧密联系。
联邦政府层面，《下一代科学标准》（Next Generation Science Standards）探索了工程在科学教育中的角色；州政府层面，科罗拉多州、伊利诺斯州、印第安纳州、马萨诸塞州、明尼苏达州、内布拉斯加州、纽约州、俄勒冈州、田纳西州、德克萨斯州、佛蒙特州和华盛顿州等 12 个州已经将工程引入到本州的科学教育标准中。
近几年，随着STEAM教育在国家政策层面不断地被推动下，越来来多的企业进入这个行业百花齐放，核心内容产品五花八门。
其实我国素质教育有一定的基础，学科建设比较完备，STEAM教育的核心要素不只是教学内容的创新，教学方法的创新以及教学理念的转变对我们国家的教育体制改革有一定的挑战，本文依照美国STEAM教育为蓝本，深挖美国STEAM教育方法论，从核心的教学设计以及课程设计层面，总结美国STEAM教育行业通用的教学方法，供我们的STEAM教育机构以及老师，教研人员参考：一、PBL项目制教学方法论一个典型的STEAM课堂往往在包含多门学科的复杂情境中强调学生的设计能力与问题解决能力。
教学过程中，教师首先提出一个工程问题，随后学生以小组为单位展开讨论与研究。
美国K12阶段“科学、技术、工程和数学”教育研究一、概述随着全球科技的迅猛发展和经济结构的深刻变革，科学、技术、工程和数学（STEM）教育在全球范围内受到了前所未有的关注。
作为世界最大经济体的美国，对STEM教育的重视程度更是达到了前所未有的高度。
K12阶段，即美国的中小学教育阶段，是STEM教育培养创新人才的关键期。
本文旨在全面探讨美国K12阶段STEM教育的现状、发展趋势、面临的挑战以及应对策略，以期为我国STEM教育的改革与发展提供有益的借鉴。
美国K12阶段的STEM教育，不仅注重学科知识的传授，更强调实践能力和创新思维的培养。
近年来，美国政府在STEM教育方面的投入持续增加，各级教育机构也积极开展STEM教育改革实践，旨在提高学生的STEM素养和综合能力，为国家的科技创新和经济发展提供坚实的人才保障。
美国K12阶段STEM教育也面临着诸多挑战。
如师资力量不足、教育资源分配不均、学生学习兴趣不高、性别和种族差异等问题，这些问题在一定程度上制约了STEM教育的深入发展。
如何有效应对这些挑战，进一步推进STEM教育的改革与发展，成为美国教育界和社会各界共同关注的焦点。
1.1 背景介绍随着全球化和知识经济的不断发展，科学、技术、工程和数学（STEM）领域的教育已成为各国关注的焦点。
在美国，K12阶段（即从幼儿园到高中的12年教育）的STEM教育尤为重要，它不仅关系到国家未来的科技创新能力，也直接影响到国家在全球竞争中的地位。
近年来，美国政府在STEM教育上投入了大量的资源和精力，旨在通过改革教育体制、提高教育质量，培养更多的STEM领域人才。
社会各界，包括企业、科研机构和非政府组织等，也积极参与STEM 教育的推动和实践，形成了政府、学校、社区等多方联动的教育生态。
尽管美国在STEM教育领域取得了一定的成果，但仍面临着诸多挑战。
例如，STEM领域的师资短缺、学生兴趣不足、教育资源分配不均等问题，都严重制约了STEM教育的深入发展。
中美义务教育阶段数学课程标准基本理念之比较义务教育阶段的数学教育对于学生的成长和发展有着重要的影响，与此同时，在中美两国数学教育中，也各自存在着不同的基本理念和教学模式。
作为数学教育的基础，这些基本理念不仅具有理论意义，而且对于教育实践具有重要的指导作用。
因此，本文将在比较中美义务教育阶段数学课程标准基本理念的基础上，探讨这些基本理念在教学实践中的体现，并分析对学生的影响。
一、中美义务教育阶段数学课程标准基本理念比较1. 教学目的在中美两国义务教育阶段数学课程中，教学目的存在一定的差异。
中国的数学教育注重发展学生的数学思维能力，让学生通过数学训练提高逻辑思维和分析问题的能力，以解决实际问题。
而美国的数学教育则更强调数学的应用和实际意义，即通过学习数学知识解决现实生活中的问题。
在这方面，中美两国的教学方式各有千秋。
中国数学教育注重基础培养、数学思维能力和数学素养的培养，注重培养学生的数学兴趣，提高他们在数学方面的掌握和运用能力。
而美国数学教育注重的是数学的实际应用和实际意义，以及数学的研究和发展，培养学生的数字素养和思维能力，使他们能够成为能够解决实际问题的复合型人才。
2. 教学理念中美义务教育阶段数学课程标准的教学理念也存在着一定的差异。
中国的数学教育注重数学基础的打牢和数学思维的培养。
其主要理念是强调基础打牢，从而让学生在更高层次的数学教学中准备充分。
这种教学理念通常会采取以题带教的方式，强调刻苦钻研，多做题、多思考、多比较，以达到扎实基础、提高能力的目的。
同时，中国数学教育也有补课、冲刺等特点，以提高成绩为主。
而美国的数学教育则侧重于启发式教学和探究性学习。
美国学生的数学教育路径注重个性发展和兴趣培养，强调性和探究性，激发学生学习的积极性和兴趣。
美式数学教育不仅着眼于提高学生应用数学知识的能力，更强调培养学生思考以及解决实际问题的能力。
这与中国数学教育注重培养学生数学思维能力的方向不同。
3. 教学方法中美义务教育阶段数学课程标准的教学方法也存在一定的差异。
多元智能理论在中小学教育中的实践多元智能理论是由美国心理学家霍华德·加德纳提出的一种关于智力的理论，他认为人类的智力并不是单一的，而是包括多种不同的智能形式。
这些智能形式包括语言智能、逻辑数学智能、空间智能、音乐智能、体育智能、人际关系智能、自我认知智能等，每个人在这些智能形式上的表现都有所不同。
在教育领域，多元智能理论提供了一种全新的教学方法，有助于满足不同学生的智力发展需求，促进他们的全面发展。
在中小学教育中，多元智能理论的实践可以提高教学效果，激发学生学习的积极性。
首先，教师可以通过了解学生的智能类型，有针对性地设计教学内容和活动，以满足每位学生的学习需求。
例如，对于以音乐智能为主的学生，可以通过音乐欣赏、音乐制作等方式来促进他们的学习兴趣和学习成就感。
对于以空间智能为主的学生，可以采用立体建构、绘画等方式来培养他们的空间想象力和创造力。
这样一来，学生在学习过程中就能更加专注、主动，更容易取得好成绩。
其次，多元智能理论的实践可以培养学生的多元智能，提高他们的综合素质。
通过在教学中多角度地推崇和发展不同的智能类型，学生将更全面地发展自己的智力潜能，不再局限于传统的语数外科目。
这种多元智能的培养有助于学生在未来的发展中更好地适应社会的多样性，更有竞争力。
比如，一个拥有体育智能和人际关系智能的学生，在团队合作和领导能力方面可能会表现更加出色。
一个拥有音乐智能和创造力的学生，在艺术和设计领域可能会有独特的天赋和表现。
除此之外，多元智能理论的实践还可以促进学生的自主学习和创新思维。
在传统的教学中，学生往往是被动接受知识，而多元智能理论鼓励学生在学习中发挥自己的特长和创造性。
教师可以设计多样化的学习任务和评价方式，让学生根据自己的智能类型选择合适的学习路径和方法。
这种自主学习的过程可以激发学生的主动性和创新思维，培养他们解决问题的能力和独立思考的能力。
学生在这样的学习氛围中，更容易发展出自己的学习兴趣和学习风格，更容易激发内在动力，追求卓越。
美国教育体系美国小学科学教材概况美国最大的教育书籍出版集团McGraw-Hill的一个分公司Macmillan/Mc Graw-Hill于2005年出版的一套小学科学教材《科学》(SCIENCE)，是美国小学科学的主流教材之一。
该教材图文并茂，通俗易懂，关照儿童的身心和思维特点及发展需求，通过问题和故事方式呈现，具有很强的可读性;以科学为中心将生物、地理与物理学等相关学科知识和谐地融为一体，使之系统化，因而亦有很强的科学性。
透视美国小学科学教材的特点，对于我国的教材编写及其教学有一定参考价值。
一、结构设计：以主题为中心回顾当前美国国家教育进步协会实施的科学教育评价标准，科学学科有很多是相互分开的主题，包括美国科学教育进步协会在内的许多机构，都纷纷强调常见主题的重要性。
这些报道中所界定的主题的数目和国家评价指标体系虽有不同，但是，在哪些是各学龄段的学生应掌握的基本知识这一点上已达成一致。
美国国家教育进步协会以及科学评价委员会一再声明主题的重要性以及将主题整合在中小学各个年级教材计划中的必要性。
全书共六册，供小学1至6年级的学生学习。
这套教材，是典型的以主题为中心编制的。
教材内容分为三个主题：生命科学(Life Science)、地球科学(Earth Science)和物理科学(Physical Science)。
这三个主题同样包括在1996年的国家教育进步关于科学的评价体系之中，原因是它们构成了主要的科学学科之间的组织原理，而且，它们非但不和各个领域的事实性的内容发生冲突，反而能够支持和帮助把信息组织到一个连贯的知识体系之中。
这六册教科书有很多相似之处，比如它们都是以主题为框架，每一册都有这三个主题，这也是美国科学课程标准里规定的几个方面。
再比如说，每一册分为A，B，C，D，E，F六大专栏，每一个主题有两个专栏。
综观整套教材，这三个主题所占的单元比例大体相同，内容分布比较均衡，根据年级不同而各有侧重(见表1)。
在教学中如何培养学生的空间观念和几何直观一、培养空间观念的重要性及意义。
美国心理学家洛埃，化了三年时间对美国最杰出的几百名科学家做过调查，结果显示:科学家的空间理解能力均属优异。
这表明，空间想象能力是构成科技人员智力结构的三大重要内容之一。
我们知道，许许多多的发明创造都是以实物的形态呈现，作为设计者要先从自己的想象出发画出设计图，然后根据设计图做出实物模型，再根据模型修改设计，直至最终完善成型。
这是一个充满丰富想象力和创造性的探索过程，这个过程也是人的思维不断在二维与三维空间之间转换、利用直观进行思考的过程，空间观念在这个过程中起着至关重要的作用。
中学生毕业后，无论从事什么工作，空间观念都是必备的。
比如，随着生产力水平的提高，几乎每个社会成员都要和机械打交道，只有具备比较丰富的空间观念和空间想象能力，才有可能深入理解它的构造和原理;进入理工、农医德各类高校的学生，为了进一步学习比较深入的理论，要接触血多比较复杂的实验设备，这也需要具备较强的空间想象能力。
有人做过统计，在机械设计中，画图要占50-80%的时间。
画得出，画得快，是以想得清、想得快为前提的，所以空间观念是设计能力的实在因数。
所以，无论从提高教育水平的观点来看，还是从人才培养的观点来看，空间观念、空间想象力并不是一种特殊的数学能力，而是普通文化修养的一个标志。
具备较丰富的再造性空间观念、空间想象能力，是现代科学技术发展对每个社会成员所要求的必备条件，而较强的创造性空间想象能力，又是任何革新者或创造者成功的基础之一。
二、空间观念的诠释。
《国家数学课程标准》在发展性领域中提出:应使学生在空间观念方面获得发展，建立初步的空间观念，发展形象思维。
在知识技能领域中提出的“空间与图形”包括:1.通过探究物体与图形的形状、大小和相互位置关系，在观察、操作、测量、想象与设计等活动中，体会量的实际意义，发展空间观念;2.能根据实物和图形进行空间推理，体会证明的必要性，会进行简单的演绎论证;3.掌握空间与图形的有关基础知识和基本技能，并能运用所学知识和技能解决问题,进行交流。
论中美小学教育之差异中美两国之间的教育有着显著的差异。
这些差异主要体现在教育理念、课程设置、教学方法和评估体系等方面。
下面，我们将详细探讨这些差异以及它们对两国小学教育的影响。
从教育理念来看，美国小学教育注重培养学生的创新能力和独立思考能力，而中国小学教育则更注重基础知识的学习和应试能力的提高。
这一差异导致了美国小学生可能在课堂参与度和问题解决能力上表现更出色，而中国小学生可能在数学和科学等学科上表现更优秀。
课程设置方面也有所不同。
美国小学教育实行的是“综合课程”，即不同科目之间相互融合，例如历史、数学和科学等科目可能被整合在一个主题下。
这种课程设置有助于提高学生的学习兴趣和思维能力。
而中国小学教育则更注重分科教学，不同科目之间相对独立。
这种课程设置有助于学生打下扎实的基础知识。
教学方法上，美国小学教育注重学生的参与和互动，老师通常会采用小组讨论、角色扮演和项目制学习等方式。
这种教学方法有助于激发学生的学习兴趣和主动性。
而中国小学教育则更注重教师的讲解和示范，学生通常处于被动接受的状态。
这种教学方法有助于学生掌握系统的基础知识。
评估体系方面也有所不同。
美国小学教育注重学生的综合素质评估，包括课堂参与度、团队合作能力、创新思维能力和问题解决能力等。
这种评估方式有助于全面了解学生的学习能力和个性特点。
而中国小学教育则更注重学生的考试成绩和作业完成情况，这种评估方式有助于了解学生对基础知识的掌握情况。
中美两国小学教育存在显著的差异。
这些差异主要体现在教育理念、课程设置、教学方法和评估体系等方面。
这些差异也导致了两个国家的小学生在不同方面表现出了各自的优势和劣势。
中美教育文化差异是一个重要的研究领域，涉及到教育、文化、历史等多个方面。
以下是一些常见的中美教育文化差异点：教育理念不同：中国教育注重基础知识和技能的培养，而美国教育则更强调学生的创造力和独立思考能力。
在中国，学生需要遵守严格的纪律和规范，而在美国，学生可以自由地表达自己的观点和想法。
思维与空间思维方法第一部分思维是什么科学思维方法是进行科学探索、科学实践、科学研究的一般方法。
它是对只适用于某一门具体科学的专门方法的概括与总结，是具体科学思维方法和哲学思维方法之间的中介层次的方法。
如数学方法、信息方法、控制方法、系统方法、结构功能方法、模型方法等等。
一般科学思维方法具有跨学科的特征。
尽管一般科学思维方法只是从某一角度或侧面来审视世界，但由于它具有较高的概括力和较大的适用范围，因而能够同时应用于不同的学科。
这种方法的客观基础是科学研究对象和科学本身存在着共同的属性与规律，这些共同的属性与规律通过客体向主体、客观向主观的转化，形成了各门科学通用的思维规则和手段，即各门科学共同的方法。
一、思维科学的定义是什么？思维科学（thought sciences）是研究人的意识与大脑、精神与物质、主观与客观的综合性科学。
思维是人脑对客观事物的反映。
人们从某些特定角度对思维及其有关问题进行探讨，已有很久的历史。
20世纪50年代以后，各学科的多层次和横向渗透发展，尤其是计算机科学的诞生，为全面、系统地研究思维现象开辟了新途径。
中国科学家钱学森于80年代初提出创建思维科学技术部门，并把思维科学划分为思维科学的基础、思维科学的技术（一）思维科学科学和思维科学的工程技术三个层次。
思维科学的相邻科学有人体科学、自然科学、社会科学、系统科学等。
思维科学是从心理学、人工智能、计算机科学、生理学、文学艺术等方面研究人思维过程的规律。
其应用领域涉及科学语言学、模式识别、人工智能、教育学、情报学、管理学、文字学等学科。
因此思维科学对新一代智能计算机的发展具有重要的作用。
思维科学在马克思主义哲学原理的指导下，在人类认识和改造主、客观世界过程中发挥作用；同时也将为深化和发展马克思主义的认识论提供素材，成为启迪新一代科学技术的人类科学思维的基石。
（二）思维科学的构成思维科学的基础是思维学和社会思维学。
思维学有三个组成部分。
目录第一章简介➢STEAM教育理念STEAM是一种教育理念，有别于传统的单学科、重书本知识的教育方式。
STEAM 是一种重实践的超学科教育概念.任何事情的成功都不仅仅依靠某一种能力的实现，而是需要介于多种能力之间，比如高科技电子产品的建造过程中，不但需要科学技术，运用高科技手段创新产品功能，还需要好看的外观，也就是艺术等方面的综合才能，所以单一技能的运用已经无法支撑未来人才的发展，未来，我们需要的是多方面的综合型人才. 从而探索出STEAM教育理念。
STEAM教育理念最早是美国政府提出的教育倡议，为加强美国K12关于科学、技术、工程、艺术以及数学的教育。
STEAM的原身是STEM理念，即科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Arts）、数学（Mathematics）的首字母。
鼓励孩子在科学、技术、工程和数学领域的发展和提高，培养孩子的综合素养，从而提升其全球竞争力。
近期加入了Arts,也就是艺术，变得更加全面。
STEAM教育在美国的重要性不亚于中国的素质教育，在美国大部分中小学都设有STEAM教育的经费开支,而STEAM也被老师、校长、教育家们时时挂在嘴边.在STEAM教育的号召下,机器人、3D打印机进入了学校；奥巴马也加入了全民学编程的队伍,写下了自己的第一条代码;帮助孩子们学习数学、科学的教育科技产品层出不穷；而且这五个学科，技术和工程结合，艺术和数学结合，打破常规了学科界限。
➢创客教育意义我们通过细⼼观察，发现⼼边可以变得更美好的事物，然后去探寻合理的解决⼼案,学习电⼼、编程、结构建造等相关知识，最后去动⼼“造”起来，这就是叫做“创客”。
我们⼼赛、MakerFair、创客嘉年华会都是展⼼我们风采的平台。
创客教育能够培养孩⼼更好的探索发明，丰富更多的技能和知识。
➢国内STEAM教育国内STEAM教育也越来越受到重视，近几年STEAM教育模式已经兴起,校外培训班悄然布局。
美国新一代《K12年级科学教育框架》简介一、本文概述随着科技的飞速发展和全球化的推进，科学教育在全球范围内都受到了前所未有的关注。
作为世界超级大国的美国，其对科学教育的重视更是体现在其不断更新的教育框架中。
近年来，美国教育部推出了新一代《K12年级科学教育框架》，这一框架的发布，标志着美国在科学教育领域的新思考和新方向。
本文将对这一框架进行简要介绍，包括其背景、目标、主要内容和特点等，以期对我国科学教育的发展提供借鉴和启示。
二、新一代《K12年级科学教育框架》概述新一代《K12年级科学教育框架》是美国教育部近年来推出的重要教育改革举措，旨在全面提升美国中小学生的科学素养。
该框架以培养学生的科学探究能力为核心，注重科学知识的实际应用，强调跨学科的学习，以及科学、技术、工程和数学（STEM）教育的整合。
该框架强调科学教育的连贯性和系统性，从幼儿园到12年级，每个阶段都有明确的学习目标和内容要求。
它提倡以探究为基础的教学方法，鼓励学生通过动手实践、观察实验、数据分析等方式，主动探索科学世界，培养批判性思维和解决问题的能力。
新一代《K12年级科学教育框架》还注重科学教育的多样性和包容性，关注不同学生群体的需求，提供多样化的学习资源和路径。
它强调科学教育与现实生活的联系，鼓励学生将所学知识应用于解决实际问题，培养社会责任感和公民意识。
新一代《K12年级科学教育框架》是美国科学教育改革的重要里程碑，它为美国中小学生的科学教育提供了全新的视角和路径，有助于培养更多具备科学素养和创新精神的未来公民。
三、框架的核心内容美国新一代《K12年级科学教育框架》的核心内容主要围绕着四个关键领域展开：科学实践、跨学科概念、物理科学、生命科学和地球与空间科学。
这些领域共同构成了学生科学知识与技能的基础，旨在培养他们在未来社会中具备科学素养和批判性思维能力。
科学实践是框架中的关键组成部分。
它强调学生通过动手实践、观察、推理和问题解决等活动来发展科学技能。
王强美国思维学习法2007年5月26日，王强老师在新东方大楼雅致的办公室里接受了李传伟的采访。
他平易近人，风趣博学，地道的美国口语和精彩的论断深深吸引了采访者，结果原定半个小时的采访延长了整整一个小时。
内容如下：李：王老师，下午好！很高兴能采访您。
您作为新东方学校主管教学和培训的副校长，除了行政工作之外，还亲自担任教学工作，是一位著名的英语口语教学专家。
您教的美国口语课叫做“Think in American English”(美语思维)，很受学生欢迎，所以首先我想请问您：您的美国口语教学的核心理念是什么？王：从课程名称“Think in American English”可以看出我教学的核心理念是训练学生理解并运用美国人表达时的思维逻辑。
这是我从96年回国后开始在中国首先实践的一个思路。
当时人们都心存疑问：中国人能不能接近美国人的思维？如何教中国人象美国人一样思维？通过在新东方开设“美国口语”课，证明了可以教中国人接近美国人的思维。
我为何要开这门课呢？我对语言有一种passion(热情)，经过长时间的考察，发现中国许多学生对于英语交流有一个误解：掌握一些语言功能就可以达到交流的目的。
所以有的同学以为自己记的单词和语法结果愈多，美语声调愈准确，就愈能有效地传递思想，而语言层面上的这些东西跟传递思想和是两回事。
事实上，除了一些语言功能之外，对美国人的思维方式也必须有所了解，才能在不同情况下做到思想交流，而不仅仅是完成语言交流。
因此，在我看来，要完成真正思想意义上的交流，不仅要注意语言表层，更要注意思维深层。
因此，我把我的训练方式称之为“Think in American English”。
李：这个观点很新颖。
您能否解释一下：语言表层和思维深层是什么意思？王：我认为语言有许多层面：表层、深层和其他层面，如感情表达等，很难琢磨。
但语言核心的核心，我认为是一定与思维逻辑有关的。
正因为语言有一定的逻辑结构，有规律可循，才使人们可以习得(acquire)它。
第七讲美国的数学课程和NCTM课程标准（2000）2、美国NCTM数学课程标准（2000）简介正是在这种激烈争论的气氛中，NCTM发表了2000年度新课程标准，自然引起人们的普遍关注。
总的说来，新的课程标准和1989年标准原则上没有区别，但也做了许多修改，主要有：1）先前的《数学课程标准》、《数学教师职业标准》，以及《数学教学评价标准》合并为一，称为《中小学数学的原理和标准》（以下简称《新标准》），共分幼儿园一2年级、3—5年级、6—8年级、9—12年级四个年龄段安排，不是过去通行的6—3—3制。
2）原理共有6条：●平等原理对所有学生都给予高的期望和有力支持。
●课程原理课程不仅是活动的罗列，而且是内部有机联系的集中重要数学内容的各年龄段密切结合的。
●教的原理有效的教要求了解学生知道什么和需要学什么，然后激励和支持学生学习好。
●学习原理学生必须理解地学习数学，根据他们先前的经验和知识，积极地构建他们的新知识。
●评价原理评价工作应该支持重要数学的学习，并且向教师和学生提供有用的信息。
●技术原理信息技术是数学教学中的基本要素，它影响所教的数学并能提高学生的学习。
这6条数学教学的基本原理，较之“数学教学论”、“数学学习论”、“数学课程论”的三大块看法，应该说是前进了一步。
事实上，如何“面向大多数”、如何进行“数学教和学的评价”，以及在数学教学中“信息技术的使用”乃是新时代需要解决的重要课题。
不妨回顾一下，在我国的大多数数学教育著作中，这三点几乎全部被忽略了，值得深思。
3）课程标准的制定，依以下十个部分展开。
前五部分是数学内容的主线，分别是数与运算、代数、几何、度量、数据处理与概率，从小学一直贯穿到高中。
每个年龄段的相应内容及其要求都有十分详细的规定。
后五部分是数学过程（PROCESS）的要求，分别是问题解决、推理与证明、数学交流、数学知识间的联系、数学表示。
按内容部分和过程部分设置数学课程标准是NCTM的特色。
美国中小学空间思维教学概述空间思维在中小学教学中的应用是一种重要的教学方法和思维能力的培养。
空间思维指的是理解、分析和解决与空间有关的问题的能力，包括空间想象、空间推理和空间表达等方面。
这种思维能力对于学生在数学、科学、工程和艺术等学科的学习中都具有重要的作用。
因此，美国中小学教育系统将空间思维纳入到教学中，以帮助学生培养和发展这一重要的思维能力。
在美国的中小学空间思维教学中，有以下几个主要方面：1.空间想象能力的培养：中小学学生通常在理解和解决空间问题时需要具备良好的空间想象能力。
通过使用各种教学工具和方法，教师引导学生进行空间图形和物体的想象和构建。
例如，学生可以使用积木、拼图或模型等工具来构建各种空间图形，并通过观察和操作来培养他们的空间想象能力。
2.空间推理能力的培养：空间推理是指学生通过观察和分析空间图形和物体的属性和关系，进行逻辑推理和问题解决的能力。
教师可以设计各种空间推理的问题让学生解决。
例如，学生可以被要求判断两个图形是否相似，或者找出一个立体图形的相似性质等。
通过解决这些问题，学生可以培养他们的空间推理能力。
3.空间表达能力的培养：空间表达是指学生通过绘制、描述和使用符号等方式，准确地表达出空间图形和物体的属性和关系。
在空间思维教学中，教师可以要求学生通过绘图、写作或展示等方式将他们的思考和解答展示出来。
通过这些练习，学生可以提高他们的空间表达能力。
4.应用和扩展：通过学习和应用空间思维能力，学生可以将其应用于不同学科的学习中，包括数学、科学、艺术和工程等。
在数学中，学生可以使用空间思维来解决几何问题和图形推理等；在科学中，学生可以使用空间思维来理解分子结构、化学反应等；在艺术中，学生可以使用空间思维来创作和欣赏空间艺术作品；在工程中，学生可以使用空间思维来设计和构建各种工程结构等。
总体而言，美国中小学的空间思维教学旨在培养学生的空间思维能力，以帮助他们更好地理解和解决与空间有关的问题。
美国中小学空间思维教学概述福建师范大学教育与科技学院陈荷盈许明摘要：空间思维能力是人类不可或缺的重要能力之一。
伴随着现代信息技术的快速发展，对在学校教育中培养学生空间思维能力的呼声越来越高。
近年来，美国社会各界对此给予了高度的重视。
本文拟从空间思维及其能力的界定、空间思维的重要性、教学途径和方法以及空间思维教学的特点等四个方面，就美国中小学空间思维教学的现状和特点作一简要介绍和分析。
关键词：美国；中小学；空间思维；空间素养随着社会的发展，中小学教育对学生基本素养的培养越来越引起人们的关注。
素养(literacy)一词成为了教育界的流行语,如读写素养、信息素养、文学素养等。
值得注意的是，近年来，美国教育界和科学界开始关注空间素养（也称空间能力）。
根据全美研究委员会（National Research Council）的一份报告，空间素养（Spatial literacy）在当今信息经济中发挥着越来越重要的作用。
美国心理学家将空间能力与计算能力、语言能力并列为现代教育应当赋予人的“三大基本能力”，空间能力包括空间定位能力、空间信息收集、加工处理、储存和提取能力、空间思维能力等。
无论在人们的日常生活、工作还是科学研究活动中，空间思维（Spatial thinking）都起着广泛的作用。
这种作用或是间接的和下意识的，或是直接的和显性的。
近年来,空间思维能力培养的重要性开始逐步为人们所认识，开始在科学、社会研究等课程中进行有意识的培养学生的空间思维能力。
一、空间思维及其能力的界定空间思维作为一种思维形式，同时也是人类认知技能的综合表现,包括空间知识、技能和大脑的思维习惯，空间思维通过利用空间概念、呈现空间关系的工具和逻辑推理来创建问题、寻求答案并最终表达出这些问题的解决途径。
空间思维能力则涉及对空间意义的理解，利用空间的各种性质形成问题，寻找答案并呈现解决方案，通过使空间结构内部的各种关系可视化，观察、记录、分析物体之间的静动态关系。
（一）空间思维由具有积极意义的三大要素组成，即空间概念、呈现工具及推理过程1.空间概念－描述空间并理解空间关系对空间的定义使得空间思维成为与众不同的思维形式。
通过对空间概念的理解（包括三种空间环境），可以利用其属性来创建问题、寻求答案和互换结果。
第一，生活空间；对所居住的世界进行思考，例如路径寻找、航海路线导航等。
甚至可以拓展到日常生活行为：用贴有标志的零件拼装一个儿童玩具；给汽车车箱包装以达到最大的载运量；用一些器具、一堆木头和一个通用狗窝模型修建一个狗窝。
第二，物理空间；对世界运行方式的理解，对时空四维世界的理解，包括原子结构、地球构造、宇宙世界等。
第三，智力空间；通过对抽象空间的媒介物的思考，其焦点是物体与概念的关系。
若要将言语陈述的内容转换成按顺序回答问题，就必须要形成空间概念。
2.呈现工具—知道地理空间如何展示并分析利用各种各样的样本或媒介物作为呈现工具可以来描述、解释并且理解物体的结构、运用、功能以及相互关系。
例如，视图关系（建筑计划书与立视图；平面图与全景透视图）。
3.推理过程—对有关空间概念进行推理并做决策运用推理得出有关事物功能与发展的最终结果。
英国瑞丁大学建筑管理及工程学院教授克莱曼和巴第斯塔（Derek J.Clements and Giovanni P.Battista）将空间推理定义成一种认知过程，一种建构并掌握存在于空间物体、物体间关系以及物体间相互转型的思想展示的过程。
例如，根据预设条件做出决策（广播告知交通情况司机选择路线）；外推和内推的能力（推断曲线图的未来走向和从等高线地形图上估算出山体的坡度）。
（二）空间思维是一种综合能力空间思维是一种需要启用多项感官系统的技能，空间思维能力不是只依赖某一项感官机能，而是能使所有感官功能都均匀地发挥作用。
（见图1）空间思维作为一种非言语思维（non-verbal thinking），而且有时还添加图片、声音、气味和其他感觉到大脑空间思维的“区或点”上。
图1 空间思维（三）空间思维及能力表现多样化不同的人拥有不同的工作、学习和生活的经验，在空间思维能力的表现上也自然不同，存在着差异性，其表现也具多样性。
例如，在不同的学科领域内：地理科的学习非常强调空间思维的教与学，因为地理学科的性质决定了其思维方式的空间特色，各种地理思维活动（记忆、想象、判断、概括、推理、分析综合）无一不借助各种形式的空间展开，并且常常是借助正确的心理地图来进行；而哲学学科的学习中，空间思维则是起着隐含且相对微小的作用。
再如，对于不同的学习群体：依据年龄的不同，孩子们与成人并不是以相同的方式进行空间思维。
二、空间思维的重要性空间思维作为一种渗透力极强的思维形式，对于许多重大的科学发现来说它的地位首当其冲；现代社会的工作者拥有了它那就如虎添翼；而在日常生活中则是处处皆可触及。
具体而言，空间思维的重要性表现在下述几个方面。
第一，空间思维与人类的日常生活密不可分。
GIS（Geography Information System）的制造商ESRI 的中小学教育项目主任乔治?戴利（George Dailey）说，空间思维技能在日常生活中无处不在，无论是计划建动物保护栖息地的环保主义者，还是研究禽流感的公共卫生官员，要完成任务，“都需要运用空间思维能力”。
同时，日常生活中处处皆是平常而又琐碎的事情，这些事务通常涉及空间概念和具体的空间，包括：全球空间：八月底给在欧洲的女儿打电话必须掌握时区和时差并计算出适当的通话时间；车箱空间：一次送儿子上大学的旅途要将车箱空间利用最大、最有效化更可保证行李完整易移，同时利用网络定位搜索引擎和地图查出正确的行车捷径到达学校；房屋空间：在不堵着热风孔、电源及电话插座、窗户、衣柜和门的通道的情况下很好地将组合床铺、书桌、书架摆进房间；邻里空间、超市空间、机器空间、谜语空间、花园空间、鞋带空间以及服饰空间等。
这许多事情都通过呈现工具表示，包括时区表、网络搜索引擎图表、购物清单、服饰图形等。
同时，处理好这些空间事务要有复杂的操作技巧：例如，找出两地区时算出适当的通话时间；挑出合适的有效的空间来放置行李等。
第二，空间思维与职业工作息息相关。
许多司机驾驶汽车在家与公司两点一线中简易地处理复杂的二维空间事物，包括在一些路标处的拐弯认知行为与技能，有经验的出租车司机大脑中存有的城市交通图让他们更能在关键时候找到捷径；在放射科医生的诊室中，外行人看X光片时，除了骨骼别无他物能看到，但是有多年学习或是受训经验的医生却是能察看出肿瘤、血块、败坏的心脏膜等；建筑设计师将脑中的想法在草图或计算机屏幕上用一系列的二维图片表达出来，但是当他们重新审视草图时，经常看到事先没有明确设计出的空间图示及其关系，但是却是其他设计想法的表现结果。
第三，空间思维能力在很多伟大的科学发现中扮演着重要的作用，许多日常科学研究都广泛地依赖空间思维过程。
DNA双螺旋结构的发现者沃森和克里克（James D.Watson and Francis Crick）以及当年所有竞相探寻基因分子结构的科学家希望能发现一个满足相关标准的三维立体模型—20世纪人类最伟大的科学发现之一。
在获得这个发现的过程中，空间思维能力的作用得到了最完美的诠释。
同时，通过运用基本隐喻技术（地图）、分析技巧（趋势层面分析）和呈现系统（光谱图表），天文学、地质学以及地理学成为发展和运用空间思维的领头羊。
空间思维对于科学家的研究工作和科学发现和探索过程来说是不可分割的一部分。
首先，以天文学研究上看，天体物理学空间素养的培养形成是长期而且具有历史意义的；其次，在地质科学上空间思维对于地球运动、地质构造的绘图上有前瞻性；最后，克里斯泰勒（Christaller）的发现—地球中心板块学说，显示着空间思维在地理学中最强大的生命力。
第四，空间思维能力影响着学生的多学科学习。
美国宾西法尼亚州大学地理学院院长罗格.道斯（Roger M.Downs）说道：“如果没能明确地对空间思维加以重视，我们将担负不起肩上的责任—即培养21世纪会学习懂生活的年轻一代。
”2001年由田纳西州纳什维尔大学心理、人文及教育学院教授希尔、鲁宾斯科和本勃（Jamie Shea, David Lubinski and Camilla Benbow）所进行的空间素养测试来预测学生未来在科学、科技、工程学及建筑设计职业上的成功可能性研究中，结果发现空间素养高的学生在工程、计算机科学和数学领域中很快崭露头角；同时，培养和提高空间素养一直是小学几何科学习的基本目标，高水平的空间素养通常可以取得数学学习上的高分；另外，空间素养是学习地理、地球和环境科学的学生需要掌握的一项极其重要的技能，事实上，不仅仅对于地理、地球和环境科学，更有在数学和科学领域，空间素养都与学习者的优秀成绩息息相关。
三、空间思维教学的途径与方法正如波兰科技学院教授贝那兹（Lukasz Bednarz）所言：“空间思维是一个控制杆，它能够通过课程学习使得学生对事物的了解更深刻、具有更深的洞察力。
”因此,所有人都能够而且应该学会空间思维, 同时，大量研究表明通过训练，空间素养可以得到提高,基于此,为了达到空间素养教学的最终目的，我们应该激发起学生的学习兴趣，改善教学环境，提高教育质量和教学有效性。
目前，美国中小学空间思维教学主要通过以下两个主要途径。
（一）利用地理信息系统（GIS)进行空间思维教学地理信息系统，GIS通常被视为一种整合型技术工具能够将互不相关的知识通过平常的地理相关系统将之联系起来,就如一名化学教师可以使用GIS通过分析关于有害化学物质及人类泄漏物的影响图，来使得日常生活跟化学息息相关。
同时，GIS技术使用的是能够呈现、搜索和分析地理特殊数据的“聪明”地图。
目前，GIS技术出现在了美国的全国地理课程标准中，教师在讲授地球、环境、生物以及普通科学和社会学课时也会涉及地理空间技能。
越来越多的学校利用GIS技术辅助基于真实问题的教学，帮助学生实施有关当地的社会和环境问题的研究工程。
很多学区的教育管理者还在利用GIS帮助他们规划和决策，涉及的问题包括教育设施建设、学生交通安全以及校园治安问题等。
学生们则通过应用GIS可以使得他们可以将不同学科知识加以综合，可以促进跨学科及多学科间的学习，所以GIS就象计算器和word程序一样，它即可成为众学科教学的主要工具之一。
但自20世纪80年代开始，GIS被引进到校园中，在基础教育课程设置中却未被采用。
更有甚者，在学校中对于GIS的采用率比起工商界及政界来说低得多。
一直到2003年，美国也只有1%的高级中学使用GIS，当然这么少的使用率也基于GIS这一名称，因为地理在中小学教学课程中仅占微不足道的地位，甚至可以忽略不计。
