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  • [原创]创造思维的力量•还原“听取蛙声一片”的生态之美(三)
  • 作者: 田保华时间: 2017/10/17 18:58:02分类: 无分类
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    创造思维的力量还原“听取蛙声一片”的生态之美(

     

    建构“STEM思维”

      

        

    STEM教育在最近几年受到了教育人的追捧,它强调科学、技术、社会科学等相关的人文社会科学相结合。这个词在国内之所以得到广泛的认可,与一些企业极简美学和技术美学的成功是分不开的,苹果公司设计的产品就是很好的例子,它推动了公众关注科学技术与艺术的结合。

    STEM创造的是一种“元学科”

    STEM是科学、技术、工程和数学的首字母缩写。美国国家科学基金会教育和人力资源分会的前主席朱迪思·A·朗姆雷发起这个项目,目的是将技术和工程学并入常规课程,创造一种“元学科”,并以此对数学、科学等学科的教学进行彻底革新。元学科是从全局角度,以某个学科自身为研究对象的科学,比如哲学是人文社会科学的元学科。不仅如此,STEM教育法还试图彻底改变以老师为中心的典型性课堂模式,鼓励发展一种问题解决式、探索发现式学习的课程模式,这个模式要求学生积极参与,以寻求问题的解决方法。

    为什么美国要贯彻STEM教育?据美国商务部的一个调查来看,STEM相关职位需求的增长率为17%,而其他职位的需求增长率为9.8%。拥有STEM学位的求职者比非STEM学位的求职者拥有更高的薪资。科学、技术、工程、数学方面的人才,在美国经济持续增长中扮演着重要角色,并且是帮助美国继续赢得未来的一个关键组成部分。

    当然,美国大力推动STEM教育的一个非常重要的原因,是美国孩子的数学和科学成绩落后于一些发展中国家(这似乎是冲着我们来的)。近年来,选择以科学技术及其相关领域为专业的大学生数量显著下降。一方面是因为高中课堂预热不足,另一方面是因为除了课堂授课,这些专业还要求完成高强度的实验课程。由于各方面准备都不充分,学生们退而求其次,放弃了自己想上的专业,转而投入难度系数相对较低的课程和专业。长此以往,工程科学领域将会出现劳动力短缺的问题。

    美国国家科学基金会估计,“接下来十年近80%的工作岗位都需要求职者具备某种形式的数学和科学技能”。STEM教育致力于培养具有较高科学素养,具有创新精神和批判性思维的思考者,而创新将带来能够促进经济持续发展的新产品。创新和科学素养,依赖于STEM领域坚实的基础知识,所以很大程度上,STEM教育的推行,是在整个国家层面上,对于未来的考虑。

    在美国,学校STEM教育是怎么进行的?一直以来,STEM的四个部分一直处于分科教学的模式,多数情况下独立于彼此。但STEM教学法,是将科学、技术、工程和数学的学科界限打通,让它们相辅相成,共同完成整体教学。科学、工程和数学学科因技术而圆满,同时技术学科也学以致用,为解决问题提供了一种创新思路。

    现在,作为STEM教育的一部分,全美高中几乎都在实施包含诸如计算机动画制作和计算机辅助设计软件等大学级课程的项目教学。而在一所STEM中学里,则是整个学校的教育重点都是STEM,每个孩子都必须参与科学、技术、工程和数学课程,学校内可能有专门的STEM学院,帮助在这方面见长的孩子,可以深入的学习。有基础教育,也有专业教育,比如计算机编程等。

    在日常学习中,STEM贯彻于方方面面,点点滴滴——

    学生的日常学习像一个科学家:观察记录、设计实验、主动探究。学习通常是基于项目的,可能乍看起来不成系统,不分学科,而且学习通常是通过动手来实现的,而不是通过背诵记忆。

    日常学习和未来的职业联系在一起:为了帮助孩子们了解某个STEM相关职位都需要用到什么知识,学校会联系当地的科技企业、医院、科研机构等,组织孩子们去实习。

    与其他科目的互动与结合:科学、技术、工程和数学会渗透到学生学习的每一个学科,比如孩子们会学到科学史、环境史等。

    教学全程运用技术手段:实验进程、提交实验结果、进行测试、老师的教学,都通过计算机实现……  每个孩子人手一台电脑。不像传统教室一样安静:孩子们分成小组,随时进行讨论。

    除了学校教育,在美国,社会环境也非常倡导在家庭里对孩子进行STEM教育,比如利用日常用品设计小实验,浏览STEM教育的网页,购买家庭用的科学套件,使用STEM相关的App,参加STEM夏令营等等…… 在家庭中创造STEM环境,定期拜访科技馆、博物馆,参加相关的活动。最重要的是,让STEM教育渗透到生活的点滴中去。帮助孩子建立批判性思维:教孩子如何观察事物、提出问题、假设一个前提,并去验证它。教会孩子自己利用工具查询答案,这是从事科学活动的基础。当孩子产生一个问题,应该鼓励他自己去查询答案,而这个发现的过程,会激发孩子的兴趣。

    在美国,有研究显示,STEM计划实施以来几乎所有学生都能从中获益,因为该项目培养的是独立创新,允许学生运用所学技能对所有学科进行更为深入的探索,而这也正是孩子们能为未来所储备的最必要的,甚至是唯一必要的技能。现在,STEM教育不仅在美国本土如火如荼,世界上很多国家和地区都开始学习和借鉴。2015年,香港教育局发布了一份文件,也提出了推广STEM教育的战略和建议。现在,在我们国家的其他大部分地区,STEM教育环境还不是很理想,那么,就更需要我们以前瞻眼光给孩子创造机会,而这样的机会其实充满生活的每个角落。

    STEM的初心与核心特征是跨学科整合

    STEM的初心是通过跨学科整合,通过趣味活动的形式让学生对他们所在年龄段应该掌握的知识产生好奇心和兴趣,对知识进行深层次的加工并且加以运用,在此基础上实现创造、创新。STEM并不是加一个学科或者加几个学科的问题,也不是几个领域的拼凑,它的本质是推动不同领域的学科知识之间的整合,推动学科之间的壁垒的打破,推动学科领域的综合、跨学科的整合。它的教学是要把学生学习到的多学科零碎的知识与机械的过程转变为探究世界的相互联系,多角度看待这个复杂的世界,把它转化为探究这个世界相互联系的不同侧面的过程。我们在这个过程中可以基于科学情境,结合技术与工程活动;也可以基于实际工业情境,融合科学问题与工程技术;也可以基于生活情境,巧妙融合科学、技术和工程问题。

    STEM的核心特征是跨学科整合,在课程和教学的领域已经有很多相关研究,比如说美国马里兰大学的赫希巴奇教授就提出过两个课程整合的模式,一种是相关课程,另外一种模式就是广域课程。相关课程是将各科目保留为独立的学科,但各科目教学内容的安排注重彼此间的联系。教育部强调的立德树人,强调历史、思想品德、语文、英语等各个学科的课程之间要相互衔接,从而塑造一个全面发展的人,这种思路在我看来也属于相关课程的思路。广域课程则取消了学科间的界限,将所有学科内容整合到新的学习领域。STEM教育实际上就是更多的强调广域课程模式,它不再强调物理、化学甚至科学作为独立的学科存在,而是将科学、技术、工程和数学等内容整合起来,形成结构化的课程结构。在整合的过程中,基本的做法是通过项目形成连贯的、有组织的一种课程结构,通过项目把科学、技术、工程、数学等各个学科的内容进行整合,实现跨学科的学习。

    为课程植入促进学生自我生长的STEM干细胞

    2016年9月,中国学生发展核心素养框架发布,人文底蕴、科学精神、学会学习、健康生活、责任担当、实践创新被确定为中国未来人才所必须具备的六大核心素养。从核心素养的目标追求来看,中国学生发展核心素养以“人的全面发展”为旨归,意在提升个体应对复杂情境的能力,促进个体的持续发展。复杂多变的现实情境需要个体具有整合不同学科知识的能力,这种能力就是跨学科能力。从核心素养自身的特征来看,中国学生发展核心素养框架并没有指向具体的学科领域,而是跨越了不同的学科领域,以“跨学科素养”的形态存在。核心素养跨学科、跨领域的本质,要求我们打破“学科本位”和“知识本位”的固有观念,注重培养学生“统整”学科知识的能力、跨学科学习的能力。

    读过《穷查理宝典》的人都知道,查理·芒格的核心观点之一就是:一个人要成事,拥有跨学科思维至关重要。你的格局越大,目标越宏大,所涉及的领域越广,就越需要跨学科思维能力,这是事物自身的系统性及复杂性所决定的。

    核心素养培育强调跨学科主题探究教育。跨学科主题探究教育是指将两个或两个以上的学科整合,打破学科学习的知识逻辑,围绕同一主题建构任务,在完成任务的过程中统整学科知识,最终达到或超越相关课程的目标要求。它基于真实情境, 解决真实问题,指向高阶思维和综合能力的培养,这是传统分科教学所无法企及的。

    STEM和创客教育的共同特征就是强调任务驱动的跨学科学习,其意义在于,可以促进我们去思考和研究在追求“有未来的教育”这一目标时,对于面向世界、面向未来的青少年,什么知识才是有价值的。当我们习惯于以学科作为要素来建构学生的学习世界时,我们可能无视了真实世界的存在样态。在学校,甚至在校外,学生每天的课程学习是以学科来衔接的;教师是以学科相称的,教研组是以学科命名的。这本也无可厚非,关键是教师认识层面的“学科本位”和“知识本位”的思想根深蒂固,从而以自我学科为中心来规划学生的学习,以知识传授为中心来设计学科教学,割裂了知识世界与生活世界的联系,久而久之,在教育“丢掉人”的同时,也让教育丢弃了本质。

    前些天,一丹奖基金会发布了经济学人智库(EIU)的“全球未来教育”指数,该指数从教育政策、教学环境和社会经济状况三大方面确定了16个指标,来评估占全球GDP 88%、全球人口77%的35个发达及发展中经济体如何有效为下一代储备教育所需能力,而不是像单纯使用纸笔考试成绩这样的简单评估。首份报告有这样几个主要结果:新西兰培育年轻人应付未来社会所需的能力上领先全球,加拿大和芬兰紧随其后;印度拥有全球最多的劳动人口,在排名中并不靠前,反映有进一步优化教育制度的需要,需要专注培养年轻人应付未来的能力。

    在公开报道中虽然没有提及中国的情况,但我们从这份报告的专注点上,应该主动思考我们“做有未来的教育”的现实意义和实践路径。相比于传统的学科分野,STEM教育更为关注知识应用、知识创造,关注知识对于人的自我发展、适应社会、适应未来层面的意义。

    在智能时代大门开启的今天,我们的教育还沉醉于用知识灌输、大量训练的方式把人培养成考试机器,而机器却在向人进化。在我们举国上下大搞“互联网+”,全国、全社会进一步深度数字软化的时候,美国悄悄地进入了“新硬件时代”。新硬件时代,是以美国强大的软件技术、互联网和大数据技术为基础,由极客和创客为主要参与群体,以硬件为表现形式的一种新产业形态。这里说的新硬件,不是主板、显示器、键盘这些计算机硬件,而是指一切物理上存在的,在过去的生产和生活中闻所未闻,见所未见的人造事物。如果说乔布斯在2007年展示的iPad和iPhone还是人们可以理解的事物(还是电脑和手机),那么今天的多轴无人飞行器、无人驾驶汽车、3D打印机、可穿戴设备、智能机器驮驴、机器人厨师,是人们在这些东西出来之前无法想象的事物。

    在“新硬件时代”到来之时,美国几年前产生的一大批纯互联网和软件企业,如谷歌、亚马逊、AUTODESK、FACEBOOK等,这些科技巨头都在布局围绕硬件的产业。放眼2-3年后的未来,那里有一个“新硬件时代”在悄悄来临。中国的新制造业正处在黎明前的黑暗之中,但是在天际间,已经有一丝曙光,谁先播种,谁先收割。如果不能建构新思维,即便用技术和设备丰富了学校的元素,我们的教育充其量是旧教育的2.0、3.0。因此,我们必须从STEM教育中汲取营养,重构我们的课程体系、内容结构、教学方式,为学校的课程植入能够促进学生自我生长的STEM干细胞,从而让我们的孩子们拥有应对未来社会所需的能力。

    (待续)    

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