没有那么遥不可及!一篇文章带你看懂STEM教育的本质

2018-05-23 22:14:09  阅读 120 次 评论 0 条

  STEM教育是最近非常热的一个话题,但凡对美国教育稍微有一点了解的话,可能都听说过,但这究竟是怎么回事呢?

  STEM是科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)和数学(Mathematics)的首字母缩写。这个项目的发起人是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。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,以寻求解问题的解决方法。

  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者重要角色,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的一个非常重要的原因,是美国孩子的数学和科学成绩,要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教育可以培养出有较高的科学素养,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。

  奥巴马政府为STEM教育提供了大量的资金和政策支持,比如在他连任的时候,就曾提出未来10年培养和提供10万名STEM教师。

  一直以来,STEM的四个部分一直处于分开教学的模式,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。

  孩子的日常像一个科学家:记录观察、进行实验或者进行自己的研究。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孩子学习的每个学科,比如孩子们会学到科学史、环境史;

  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;

  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……

  发现并保护孩子对科学的兴趣:每个孩子是不一样的,虽然大脑具有可塑性,但的确有些孩子比其他人更容易理解和接受科学知识。有些孩子则可能需要花费更多的时间和精力,但并不意味着学不好。作为父母,我们需要发现孩子的优势和劣势,支持孩子,而不是制造压力,不应该暗示他们擅长什么,或者不擅长什么。

  告诉孩子科学技术是如何改善我们的生活的:如果孩子们了解“科技”成就了很多了不起的事儿,比如治病、互联网、视频游戏等等,那么他们可能会对科学技术产生兴趣。在这个过程中应该回避掉一些专业词汇:干细胞研究什么的,孩子是不会懂的。

  这样的讨论应该从身边的某件事儿、某个人开始,比如,邻居家奶奶刚刚做了心脏手术,这个手术是用她自己的血管,将心脏顶端像帽子的部分的血管和主动脉之间搭个桥。

  和孩子一起购买或者自制一些“科学套件”做些小实验,把家庭变成“实验室”;

  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计划以来几乎所有学生都能从中获益,因为该项目教授的是独立创新,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,香港教育部分发布了一份文件,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教育环境还不是很好,那么,就更需要我们做具有前瞻眼光的父母,给孩子创造机会,而这样的机会其实充满生活的每个角落。

  从社会发展的角度来看,科学的价值在于它是我们现有的认知方式中被实践证明比较合理的一种,带给我们生活非常多的便利。

  因此,让孩子科学的认识世界非常有必要!在《美国国家科学教育标准》里非常明确的指出要科学地认识世界必须有三个要素:

  事实依据是指所有科学结论,都要建立在能够看得见摸得着的事实证据之上,特别是定量的数字依据。科学领域内,一个理论是一定有事实去支持它的。不仅是数理化生,心理学、经济学、语言学及其他现代学科领域,都是通过实验取得数据,来证明理论。

  逻辑关系是连接事实依据与科学结论之间的桥梁。简单讲,大家可以把它理解为因果关系。也就是说,这个事实,能不能够支持你得出的结论?严密的逻辑思维不仅能帮助人在科学方面有所建树,在日常生活方面也可以避免许多问题。在学校教育不够重视的前提下,家长如果能够辅助训练孩子的逻辑推理能力,会有很大的帮助。

  审辩性思维是一个很中性的词,核心是客观的怀疑态度。正是因为人们不断地进行审辨,各自独立思考事实是否支持理论、逻辑是否合理,有了新的事实发现,会去验证之前的理论,看看会不会证实或者推翻之前结论,看结论里面有没有隐藏的假设,才逐渐建立起了我们今天看到的无比宏伟的科学大厦。

  观察到事实——用逻辑推出结论——批判性看待结论并对其进行调整——寻找新的事实,这样一个循环,构成完整的科学思维体系。

  人是群居动物,天性倾向于合作和听信他人,因此与我们的天性违背的科学思维方式,是需要后天刻意练习习得的。科学思维比科学知识本身重要得多,也是家长进行科学启蒙的重点。

  第一,孩子生活的时代将是信息爆炸的时代,辨别能力不可或缺。哪些是对你有价值的,哪些是谣言,能一眼看穿的能力,对孩子们来说将是生存的基本技能。

  第二,人类的知识已经积累到现在的程度,并且积累还在加速,这就意味着未来知识一定是一种被封装的黑箱状态。例如手机,很少有人懂它的硬件软件的原理,会用即可,我认为未来的知识也是这样子。具体的知识已经没有那么重要,唯有思维才有价值,思维能力可以保证当孩子们需要去了解某个原理,以及需要去扩展人类知识的疆界的时候,他们有相应的能力去做。

  第三,科学思维方式是人类文化的精华。科技发展本质上来源于科学思维,这种目前来看也许是人类最为成功的认知世界的方法,我们有责任让我们的孩子继承下去。

  理想中的科学教育,应该是一个金字塔。最底层最核心的东西,是训练孩子的品格,包括好奇心,热情,有趣,勇于尝试,独立思考。让孩子体会到学习是有趣的事情,如何有勇气在明知道有很多困难的情况下坚持也是非常需要家长帮助培养的。

  以这样的品格作为基础,再上面是方法论的内容,包括逻辑,审辩性思维,解决问题的方式等等,最表层才是现在大部分学校教授的知识类的内容。方法论和品格才是我们教育中更需要重视的东西。因此对于一个要长大成人进入社会的孩子来说,科学教育对其很重要!

  本次教材修订让科学课变得与语数两门主课同等重要。因此,孩子的科学知识储备量变得尤为重要,除了科学教材,家长们还应该给孩子补充课外科普读物。在国内,诸如《我们爱科学》、《天天爱科学》、《博物》、《环球探索》、《新十万个为什么》、《知识就是力量》等,都是比较好的科学启蒙读物。

  科普阅读的重点,第一是让孩子发现没有观察过的事实,比如地铁是怎么开动的,地底下也有动物,小鸟不全住在树上。第二点是与现实生活联系,让孩子有参与感,主动将生活中遇到的现象联系书本,让他们体会到书并不是一个独立的世界。

  还有,家长不要以掌握知识为目的。因为家长很容易心理上陷入一种期待,就是我给孩子读了很多书,他应该会知道很多知识,还能够跟别人家孩子比较一番,但是家长要注意控制这种心态,培养科学思维能力是核心目标。

  做实验没有大家想象的那么复杂,不需要专业的实验器械,实验的本质是:不知道答案的时候“动手试试看”。

  比如:孩子去厨房看到调味罐里面的东西,与其直接告诉他盐糖醋,不如直接让他自己用勺子去尝尝。做实验的时候牢记科学三要素:事实依据,逻辑关系,审辩性思维。

  提问是训练孩子思维能力的一种核心方法。所谓思维就是思考的过程,通过回答问题来思考是一个很好的办法。孩子3、4岁以后会有很多问题,大部分家长会直接回答问题,回答不出还非常苦恼。更好的办法是先肯定孩子的提问,然后将问题拆分成小问题再反问回去。孩子跟着反问回去的问题自我思考,一步一步达到思维训练的目的。问题就从科学三要素来引发。

  孩子会意识到因为冒烟所以热的因果逻辑是有问题的。但是大人不要直接告诉孩子是因为热所以冒烟,也不要说孩子生活经验之外的内容。

  这一轮提问就结束了。长期的交流下,孩子一定也能自己提出问题,体会到思考的乐趣。

  问原因:这件事情发生的原因是什么,A发生了一定会导致B发生吗,还有什么其他东西会导致B发生吗?

  如果孩子学得慢是很正常的,家长和老师都需要将心态需要放平和,三分教育,七分等待。孩子处理信息的方式跟我们不一样,大人不要着急。也许当时没有什么反应,但是后续会激发出来。我们只要持续地按照科学思维的方式去引导,不纠结结果,慢慢地都会产生正向的作用。我们播种下科学思维的种子,跟从孩子认知发展的规律培育,一定能够帮孩子感受到科学的魅力。

  “现在的科学老师比较熟悉的是三年级孩子的学习特点等,一年级孩子年龄较小,学习特点不一样。该怎么教,对科学老师来说是个挑战。”一位教龄十几年的小学科学老师说,区里为了让科学老师尽早了解低年段孩子的特点,专门在一所小学上了几次课,都是面对一二年级的学生。

  “老师布置一个任务,玩个游戏,有个一年级小朋友站起来就说,我不想玩。”这位老师说,孩子们天马行空,这对科学老师要求很高,很考验教学能力。上课前,教学教具的准备,都要更充分,让学生觉得好玩,才是一节课的开始。

  一位民办小学的科学老师说:“第一、二周,要培养起孩子们的科学常规,这个方面不做好,接下来的课堂可能会很乱。两周后,再按教材内容来上。”

  科学课程是提高学生科学素养和人文素养的一项重要课程,科学课不仅仅是一门学科,更是学校科学教育最核心的载体和资源,科学教育不仅体现在科学课中,内容还延伸到语文、数学、美术等其他学科中,易于让学生形成一个完整的知识链。

  虽然你已经成年了,但现在开始早教也还来得及。来,拿好这圈胶带,现在去门口把角度值贴上吧……

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