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王殿军:STEM,好理念如何变成好课程

2018-12-3 14:58| 发布者: admin| 查看: 19| 评论: 0

摘要:   STEM教育通过项目驱动的教学方式,让学生在解决问题的过程中学习。教师首先给学生创设一个现实情境下的主题,通过师生交流讨论,设定项目内容和项目具体的任务。项目最终的产出是多样化的,可以是一篇论文,也可 ...
  STEM教育通过项目驱动的教学方式,让学生在解决问题的过程中学习。教师首先给学生创设一个现实情境下的主题,通过师生交流讨论,设定项目内容和项目具体的任务。项目最终的产出是多样化的,可以是一篇论文,也可以是一个作品。

  STEM:好理念如何变成好课程

  科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)、数学(Mathematics)4个学科的英文单词的首字母凑在一起,就成了一个新的热词——STEM。STEM是来自美国的一个教育概念,是科学、技术、工程、数学多学科融合的综合教育。STEM课程在国际上一般被称为“综合课程”。

  注重跨学科与多学科融合

  STEM课程最重要的特点就是跨学科、多学科的融合,也就是说,这个课程中涉及的问题,往往需要综合两个以上学科方能解决。

  STEM教育主要通过项目驱动的教学方式,让学生在解决问题的过程中学习。通常的方式是,教师首先给学生创设一个现实情境下的主题,通过教师、学生交流讨论,明确问题,设定项目内容和项目具体的任务。学生根据项目的任务进行规划,调研相关领域的进展,分析项目的可行性,制订研究计划,建立理论模型并经过编程模拟、数值计算、原型机设计、测试反馈、分享交流讨论等流程后完成项目。项目最终的产出是多样化的,可以是一篇论文,也可以是一个作品,这主要依据项目的领域而定。

  STEM教育主要的教学目的不仅是为了让学生更好地理解和应用学科知识,同时也是为了提高学生分析问题、解决问题的能力,为应对未来的挑战做好准备。学科教育一般是纵向的教育,如数学、物理、化学、地理、生物,都是纵向的,而培养人同时还需要横向的教育,需要各个学科融会贯通,需要综合各方面的知识、能力。如果一个人拥有驾驭纵横交错的知识网络的能力,他未来便能应对更严峻的挑战,承担更大的责任。人们常认为中国人的创新能力较弱,我认为有一个原因可能是,中国的学生从小学到大学接受的都是孤立的单一学科的知识和技能,缺少跨学科的教育,缺少举一反三、创新使用的能力,从而导致他们的创新之路越走越窄。

  STEM这样一种教育方式和课程,毫无疑问对于培养学生的科研创新能力、动手实践能力是非常有利的。从培养分析能力的角度看,STEM是一种非常好的学习方式和教育方式。这也是世界各国都在开展STEM教育并一抓到底的原因。有些国家甚至把STEM教育上升到国家战略的层面,把这种能够培养具有未来竞争力人才的教育方式放在重要位置。

  STEM教育同样可以激发学生的学习动力。所有参与这个项目的学生,带着问题和任务调动各学科的知识,多感官参与,既动脑又动手,深入挖掘潜力,促进思维发展。STEM学习,通过挑战性的激励,激发学生的学习动力,能提高学生的学习能力和综合素养。除此之外,它还能培养学生的团队合作意识。一个STEM专题或者项目,往往涉及多个环节,需要分析、设计、实验、完善,甚至是对结果(产品)进行包装。这不是一个或者两个人能完成的,需要多个人共同研究,密切配合,合作攻关。在这个过程中,亟须合理分工、共同参与,这是对合作意识和团体协作能力的锻炼提升。

  注重师资培养与课程管理

  几年前,有人提出将STEM加上A(Art,艺术),STEM发展成STEAM。我觉得艺术的重要性是显而易见的,因为科学和艺术本来就不分家。在培养学生的过程中,艺术教育有两点非常重要而且是其他学科不可替代的作用。其一是对学生审美能力的培养,学生艺术修养和审美能力的提高,对于未来的人生、科学研究都是非常重要的。其二是艺术教育能够让孩子们“打开”自己,展示想象力,培养表现力,这是艺术教育特有的价值。

  现在甚至有人认为应该强调学生的阅读能力,于是在STEAM中又加入了R(Reading),变成了STREAM。其实这类课程叫什么名字并不重要,重要的是把握课程的核心理念,那就是要培养学生以综合视角解决真实世界中问题的能力。而作为学校,应积极为学生搭建一个多学科、多视角、以解决实际问题为取向的综合发展平台。

  STEM课程现在很火,各地许多学校都在争相开设STEM课程。是不是每个学校都适合、都有能力开展STEM教育?我深切地感受到,要大力发展STEM教育,最大的制约因素是没有足够的优秀教师。长期以来,分科教育越分越细,教师的专业越来越窄,而综合是STEM教育的根本特性,因此解决问题的办法要依靠团队合作。在美国,一个老师能搞定一个项目,在中国可能就需要五六个老师,多学科老师联合在一起完成某个项目。

  STEM教育要处理好五种关系

  在中小学开展STEM教育,除了要解决好师资这个瓶颈问题,还需要认真处理好以下几个方面的关系:

  第一,要清楚STEM课程和常规课程之间的关系,了解STEM课程所处位置。目前STEM课程的唯一合法地位,就是学校的选修课,我们不能用STEM课取代某门常规课程,因为它的知识和系统性还要差一些。我们开设这个课程,不仅仅是为了让学生学习知识,而是为了培养孩子的综合素养和创造能力。

  第二,要处理好单一学科的学习和STEM教育之间的关系。STEM课程与单一学科课程所学的知识需要匹配。如果这个项目所用的数学知识,学生要一年之后才可以用到的话,那么学生学习的效果肯定不尽如人意,因此需要对相关STEM课程进行重新设计。也就是说,我们设计的STEM课程要和学生的知识结构、能力结构、认知能力匹配,要分年级、分阶段设置不同的STEM课程。

  第三,要考虑中高考与STEM教育的关系。我们当然希望未来STEM课程能够育人有效,但是首先要做到的是选人有用。否则,STEM教育是不可能得到持续发展的。在中国的教育领域里,仅仅靠情怀和理念是很难通达天下的,如果说发展STEM教育带来的结果是学生中高考成绩很差,那STEM教育还会有生存空间吗?还有机会发展吗?既然这个东西好,就要显示它的作用。学校不能告诉孩子的父母说现在孩子中高考成绩差点没关系,等到20年、30年以后效果就显现出来了,他们能相信吗?等得起吗?不过,清华附中的实践证明,参与这些项目的学生,文化课考试的成绩不仅没有受到影响,反而有所提高。

  第四,要考虑国际水平与本土特色的关系。STEM想要在中国推广开来,并发展好,首先需要有顶层设计,国家层面应有相关标准和评价、管理制度;其次,要有灵活的机制,因为STEM教育是一种高理念、高投入的教育,所以需要有一个良好的机制维系好整个STEM系统在中国基础教育中的发展,这需要多方合作,方能达到共赢效果。

  (作者系清华大学附属中学校长、清华大学数学科学系教授)

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