Stem改变教育思维

文:竞波  图:杨姣

2016年新年刚过,Jonathan Schmid先生就从美国麻省来到北京。他看上去就像一位温和寡语的科学课老师,随时准备卷起袖子和学生拿着电钻搭建起来。在他的名片上却写着这样一个职务:Meadowbrook School的技术和创新部门主任。在学校里居然也有这样一个部门吗?

 

关于STEM

关心教育的朋友们可能不止一次看到这样一个词:STEM。STEM是四个单词的缩写:Science(科学), Technology(技术), Egineering(工程), Maths(数学)。STEM最早是美国政府提出的教育倡议,加强全美基础教育中关于科学、技术、工程及数学的教育比重。其核心在于“注重实践、动手和过程”,让孩子们通过动手制作,建构起关于科学、技术、工程和数学的知识。一个形象的描述是:STEM课堂不是桌椅整齐的教室,而是一个摆满各式材料、锉刀、画笔、激光切割机、电路板、3D打印机等等,以及各种最新教育科技产品的奇趣工作坊。

菁kids和Schmid先生聊起来才发现,他可真是非常健谈呢。

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菁kids:STEM在贵校是如何开展起来的呢?

在发展STEM教育上,美国西海岸的旧金山、硅谷等地区做了很大推动,纽约和波士顿地区也有不少学校参与进来。总统奥巴马更是高度重视,他认为这是关乎未来的重要领域之一。

我们学校早在上世纪70年代就是麻省理工学院早期计算机编程的实验基地之一,STEM一直都是课程里的一部分。但真正开始作为重点来发展,是在4年多前。

最初的想法只是建立实验室,配置最好最新的工具,然后教学生们如何使用这些工具。我们也买了3D打印机和很多工具设备,大家非常高兴,但总觉得还没有抓到重点。

我们参观了纽约、波士顿、加州地区的很多学校。走访结束之后,我们意识到,新的工具和技术带来的最大改变是,他们大大加快了制作模型的过程。学生们有了创意,可以很快作出模型,进入测试,然后再次修改,再测试,产品得以在短时间内不断改进。这才是大家的兴奋点。但这个过程并不一定需要3D打印机才能完成。用纸箱板、胶带和剪刀也可以做到。

我们总结出,“设计思维”应该是STEM的核心,思维方式和过程比工具要更为重要。

我们也走访了一些大学。麻省理工学院的EdgertonCenter离我们只有15分钟车距。很巧的是,他们也正在建立STEM实验室和Maker空间,也在设计STEM课程。我们就一拍即合。

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菁kids:相比传统教育方式,STEM的特点是?

传统的教育模式——教师讲授知识,出题,学生写答案——已经持续太长时间了。在这样“被告知”的学习中,学生无法体验如何做研究,如何找出不同的答案。

另外,传统教育体系强调产品。学生按时把作品交上来,老师打个分,就开始下一个题目。因为这个评分,学生们害怕出错,畏惧失败。

但是在实际应用中,反复改进很重要。比如写作,反复改写就很重要,可是这一步在别的课程里就省略了。

设计思维强调过程。在我们学校的STEM教育中,任何项目都有改进的余地。

通过STEM,学生们探讨真实生活中的问题,关注如何解决这些问题。习惯失败,习惯于从失败中学习。

他们体验如何当科学家,而不仅仅是学习科学知识。

世界变化得越来越快了。眼前的世界就与我们小时候有着天壤之别。将来学生们会遇到什么是我们无法想像的。所以,培养能力非常重要,这与当不当科学家没有太大关系。

我们认为,培养能力的最好途径就是把真实生活中的问题摆在学生们面前,让他们运用所学找出解决方法,而我们全程提供支持。

我们发现,相比单纯地记忆事实和数字,当学生们对于问题非常关切,渴望创新,他们就会更投入,更认真,学得也更深入。

 

菁kids:学校和教师应该如何面对STEM带来的挑战呢?

STEM也意味着对学校文化上的改变。教育界尤其惧怕未知和风险,改变很难。给产品评分相对容易很多,评价一个过程就会无从着手。

首先,我认为学校要有鼓励教师创新的文化。学校内部应该设立一个研究发展中心,教师们可以提交想法,申请经费和资源,得到批准后就可以组建团队。如果没有这个机构,新想法很容易就遇到阻力最后不了了之。有了这个机构,新想法会源源不断地产生。有些项目也许不那么顺利,那就不断学习不断改进,过程更加重要。

在我们学校,我和另一位教师就为全校的各个项目提供支持:与教师们进行项目策划,与各部门协调制定时间表,在教室里帮助学生,在实验室里和他们一起操作等等。我们是教师、学生的合作伙伴。

第二.教师培训很关键。如果仅是课程内容的改变,只要把新课程给教师就可以了。但STEM要求围绕项目重新安排课堂和教学,这就需要观念上的改变。我们很关注教师培训,帮助他们采用新的教学方法,提供支持。当然,如何布置实验室、安放设备,安装电力和通风等等也是要学习的,但是重点还是改变思维方式。

第三.学校可以聘请行业专家来提供教学支持。

 

菁kids:能讲述一个具体的STEM项目吗?

我们6年级的这个项目,是和Edgerton Center鸟类专家一起合作的——设计一个模型,帮助学前班的孩子们学习校园里的鸟类。

6年级的学生小组需要完成以下步骤:

·制定项目时间表以及阶段性目标。

·仔细观察校园树上的鸟类。

·阅读相关书刊,在互联网上搜索关于这些鸟类的知识。

·向全班展示分享。教师也借机把基本教学内容融入到展示中。

·分析哪些鸟类知识学前班还没有学到。

·找出什么是关键问题,主要解决什么问题。

·围绕这个问题进行头脑风暴,列出各种想法。

·设计教学模型。

·在学前班试讲。

·回顾讨论。

·再改进再试讲。

第一轮试讲还没进行几分钟,学生们就发现了一个大问题:学习模型需要阅读,而这些年幼的学弟学妹才刚刚开始认字!

于是,他们仔细观察学前班如何上课。回去后讨论,重新设计,重新制作,不断尝试,最后出来的模型就非常出色。

两个年级都收获不小。6年级学生在鸟类专家的带领下,体验了如何像专业鸟类专家和专业博物馆策展人那样,把知识用很创新的方式展示出来,帮助孩子们理解和学习。即使鸟类知识将来不经常用到,这些能力都是将来工作和生活中经常会用得到的。

学前班老师也兴奋地说:“你知道吗?我们正在培养孩子们成为更出色的人。他们会更懂得如何解决问题。”培养出对世界真正作出改变和贡献的学生,这是每个教师的梦想。

这个项目大概进行2-3个月,投入时间不少——科学课时间,作业时间,课后网上讨论,安排课堂时间等等。每年这个项目都会被改进。

团队协作也很关键。在真实生活中,很少有单枪匹马孤单单一个人解决问题的。我们的项目都是团队项目,有些团队是需要花很多时间协调的。

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菁kids:家长的反馈如何?

STEM需要亲身体验,否则很难理解我们在做什么。最初家长们也有疑问的:

课程内容究竟是什么?

孩子们到底在学什么?

课本在哪儿?

如何衡量孩子们究竟学了多少?

进度如何?

与下一年级如何衔接?

考试怎么办?

高中怎么办?

大学怎么办?

在一个问题上钻进去了,会不会在别的地方学到的就少了?

等等。

然而,进一步了解之后,他们的反应变为:“这不就是我们做软件开发、公司并购,每天都用到的流程吗。”当看到孩子们那么投入,对内容的理解比更深刻,家长们很快就从怀疑转为粉丝和宣传员了。

我们理解家长们的担心。在波士顿地区STEM的发展上,我们学校比较超前,高中比k-8学校要慢一些,大学更慢一些,但大家都意识到改变的来临。

像麻省理工EdgertonCenter这样世界第一流的大学机构都在倡导STEM,他们还在讨论如何改进新生录取,如何更好地发现那些不仅知道问题的答案,同时也有正确的思维方式和流程操作的学生。我希望有更多大学加入,一起来加快这个改变。

如果大学不改变,我们就需要保持一个平衡——既要帮助学生为高中、大学做准备,同时也尽最大努力用我们认为最好的方式来教他们。我们的教师会选出各年龄段必备的基本知识,确保这些融汇在STEM的学习中。

现在正处于一个转型阶段。但是,我们相信,能力和过程对未来非常重要,考试和记忆答案会越来越不被重视。通过STEM,孩子们所获得的能力让他们可以在任何环境里成功,这也包括传统的学校环境。

我希望家长也认识到,教育远远不止于孩子上的几个学校,这些仅是培养孩子的一部分而并非全部。美国最成功的企业家中有不少是大学还没上完就出来创业的。关于成功的定义也需要改变。

 

设计思维DesignThinking

人类很自然的学习过程是:发现问题,设想方案,动手操作,测试效果,再改进再测试。

设计思维就是建立在这个基础之上:调查体验-> 定义 -> 头脑风暴 -> 制作模型 -> 测试模型。最初由斯坦福大学的设计学院D.School创立,很快被各大企业采纳,现在也进入教育界。相比一般的产品设计思路,设计思维更强调从实际问题和真实生活需要出发,强调视觉化和动手操作,强调产品的社会影响。

 

 

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