发展空间技能对STEM成功的重要性

本文由MIND的教育研究总监撰写马丁Buschkuehl．

对数学有深刻的概念理解，为解决STEM所有领域的问题奠定了基础数学技能是强有力的预测因素后来的学习。二十多年来，MIND不断发展完善我们的伟德1946亚洲娱乐城教学计划利用学生的时空推理技能，以帮助他们建立一个更深入的理解数学。给学生机会发展他们的空间技能也提供了学习的好处，超越数学。研究表明，空间技能对科学、技术和工程的成功也很重要。

2009年范德比尔特大学在《教育心理学杂志》上的一篇评论研究了50多年来对空间能力的纵向研究，并得出结论:“空间能力在发展STEM专业知识方面发挥着关键作用。”在学习空间思维美国国家研究委员会(NRC)强调了空间技能的重要性，称“在数学和科学领域取得成功的基础是空间思维能力。”

培养空间技能

说到空间技能，我们知道它们是可以训练的。2013年对200多项研究进行了荟萃分析关于空间训练的结论是，“即使是少量的训练也可以提高男性和女性、儿童和成人的空间推理能力。”

对于高级STEM课程以及许多STEM相关职业来说，拥有良好的空间技能是非常重要的。但是，当学生在学校没有机会发展这些空间技能时，他们在高等教育层面面临的挑战可能会导致他们离开STEM领域的研究。在相同的学习空间思维在上述报告中，NRC指出，缺乏利用空间思维的K-12课程是“美国教育系统的盲点”。这一盲点正在伤害高等教育中的STEM研究，并对当前和未来的STEM劳动力产生负面影响。

空间技能与高等教育中的性别差距

几十年的研究表明，许多进入大学学习的学生的空间技能并不发达对于女性来说，这一差距更大．这导致了STEM专业学生的保留问题，以及某些STEM职业中的性别差距，比如在计算机和工程领域，女性占25%和15%,分别。一个2013年的分析美国教育部国家教育统计中心的一项调查发现，近一半(48%)攻读STEM学位的大学生在毕业前就离开了。该研究还发现，女性更有可能从STEM专业转向非STEM专业。

为了应对这些挑战，研究人员、教育工作者、大学和组织机构创建了培训项目，以提高大学生的空间技能，尤其是工程专业的学生。高等教育服务例如，它是由美国工程教育学会主席谢里尔·索比博士创建的一个组织。她是一个冠军空间技能教育缩小性别差距。她创造了广泛使用的"发展空间思维，并继续围绕空间技能教育开展研究，提供咨询和培训。

另一个例子是参与工程该项目始于2009年，由美国国家科学基金会(National Science foundation)资助，旨在留住工程学一年级和二年级的学生，否则他们可能会离开这个研究领域。该计划提供了各种基于研究的项目资源让STEM教师加强现有课程。

最后,科罗拉多大学博尔德分校工程与应用科学学院已经开发出一个完整的工作坊课程旨在帮助工程专业学生发展空间技能。Jacob Segil博士是这门课程的设计师之一。他已经进行了研究调查需求空间技能训练的有效性对于本科生，和是一个直言不讳的倡导者这样的培训。

“我们认为空间可视化技能是学生群体不可衡量的品质，尽管它们预示着我们在工程学科的成功。我们认为，我们需要监控和促进空间可视化技能，作为我们推动公平和包容在我们的学院的一部分。这一努力将确保所有学生在我们的工程和科学课程中拥有平等的地位。”

- - - - - -雅各布博士Segil美国科罗拉多大学博尔德分校机械工程与工程专业高级讲师

一个多伦多大学2017年的一项研究研究了在K-2年级实施的为期32周的空间技能干预。为入学的学生提供了针对空间技能的活动。这些活动包括寻找对称线、比例推理(填充空间的瓷砖数量)、构图和可视化等概念。研究发现，参与研究的学生在空间语言、视觉空间推理、二维心理旋转和符号数字比较方面都有进步。

类似的空间技能培养活动也存在于幼儿园至八年级的ST数学游戏中。伟德1946亚洲娱乐城

在我们的早期学习项目中，学生有机会通过物理材料和数字游戏的结合来发展空间技能。“匹配位置”是一款空间推理游戏，在游戏中，孩子们可以确定障碍物与企鹅“吉吉”的对应位置(上、下、前、后)。

提供给教育工作者的资源包括将游戏和活动扩展到课堂的方法。在这个例子中，Match Position游戏变成了一个“跟着唱”的游戏，在这个游戏中，孩子们唱着不同的形状，以及他们与JiJi和Pre-K/TK程序中的其他角色的位置。

这个项目的其他资源和活动包括打印和操作，让孩子进一步探索概念和建立他们的空间技能的物理和数字。

另一个培养空间推理技能的游戏是正直的集集．这是一款空间旋转游戏，出现在不同层次的内容中，具有不同的复杂性。在这个游戏中，学生们想象如何在给定的步数内旋转“集集”，这样“集集”就可以穿过屏幕。

对称是另一个多年级水平的游戏，顾名思义，要求学生找到一条通过物体的对称线。

这只是三个例子，但你可以看到这些ST数学谜题允许学生利用他们的空间可视化技能来思考手头的问题。伟德1946亚洲娱乐城当学生做出选择时，他们会收到直接的、形式化的反馈，说明他们所采取行动的结果。当学生们努力完成年级水平的学习目标时，这些谜题帮助他们建立基本的理解，然后承担越来越复杂的问题。科学研究反复证明这种学习数学的方法是有效的。

为STEM的成功奠定基础

在早期课堂上不提供开发空间技能的支持是一个错失的机会，可能导致学生不追求STEM领域的职业。有一个明确的需要的课程，课程和教学工具，发展强大的数学和空间技能，装备所有学生未来的STEM成功。我们坚信空间训练的方法，全国各地的学生使用ST数学不仅建立了对数学的深刻概念理解，而且还提供了一个启示，以发展他们的空间技能与他们解决的每一个问题。伟德1946亚洲娱乐城

进一步的阅读

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参考文献

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