【好望角晚报】STEM教育:中国的出路在哪里?

教育好望角 2019-12-01 13:33:52

3月23日,随着奥巴马政府再拨款2.4亿促进STEM教育,使STEM教育又一次成为今年美国教育最热的热点。STEM,即Science、Technology、Engineering、Maths这四个词的开头字母的组合,为了培养在未来竞争中领先世界的人才,美国奥巴马政府从娃娃抓起,鼓励孩子探索科学、技术、工程和数学领域,把培养下一代的科技理工素养作为立国之本之一。


毫无疑问,以“解决问题、逻辑思考、批判性思考和创造力”为核心的科技理工素养,将成为一种让孩子们跟上时代发展脚步的必备能力。针对大家关心的STEM教育相关问题,“爸爸真棒”特别专访了韩泽耀博士(浙江大学信息电子专业博士,曾在世界500强企业任职至研发总监的韩博士,现于致力于青少年科技创新教育的慕客信科技任CTO一职,是开源硬件、3D打印相关领域的创客与极客),请他来谈一谈对STEM教育的认识,中国的STEM教育发展最主要的问题在哪里,父母可以怎样通过家庭教育,助力培养小创客们么……


中国教育问题:缺乏解决实际问题的工程师

近年来,世界范围内科技教育研究者们,越来越意识到在实际的社会分工中从事技术和工程的人数要远远高于从事科学和数学的工作的人数,而学校教育却更加偏重科学和数学的教育。这一种教育的反差现象,在中国尤其明显。我国的课程体系中,有关工程和技术的课程受关注程度不高、比重又很低。


“我们总说的理工科,实际上‘注重在理,而不是工’”,韩博士认为“像我本科毕业的浙江大学电子系,本科阶段讲了很多物理电子、微电子、量子力学等理论知识,但很多同学毕业后,都不是去做科学家的,他们的工作是解决社会上的实际问题,而很多学过的理论知识并没有切中社会最需要的东西”。


因为怎样“解决实际的问题”的工科思维还没有打开,导致了很多人不知道怎样把书本上的理论知识运用到解决实际问题上,从而造成了整个社会最缺的就是训练有素的工程师。


要从小开始培养孩子解决问题的能力

解决问题能力的培养,是美国教育界一贯非常重视的,“积极地参与科学实践比起死记硬背科学定理更加重要”,这已经成为美国STEM教育工作者的一个共识。


在2013年出炉的美国最新的《下一代科学课程标准的最终版》中,最显著的一个特点减少了K -12科学教育理论知识的覆盖面,增加孩子动手操作的机会,有意识地将孩子置于问题解决的真实情境之中,引导他们通过持续的动手操作,增进对科学概念的深层理解,提高他们解决现实问题的能力。


而在韩博士看来,“STEM教育最关键的就是让孩子动手去实践、去钻研,而不是自己手插口袋看别人在做”,包括了理论和技能两块STEM教育是一个综合性的体系,是必须把实践和以往知识相结合的,正弥补我们传统教育中所忽略的知识应用的问题。


而中国的家长和教育工作者必须要注意的一点是,与美国的孩子相比,包括中国孩子在内的亚洲孩子在动手能力上,整体上都是欠缺的。美国孩子很小的时候,就会以玩的方式,在家和学校,开始接触到需要动手来操作的科技知识。相比之下,中国“孩子宁愿去好好做一个试卷,而不是把时间用在去组装一个宜家的桌子”。


以3d打印为例看解决问题能力的培养

STEM教育的最大的挑战之一就是如何设计引人入胜的课题,使孩子在比较小的年纪,且还未对数学、科学、工程类理工学科产生抵触情绪之前,产生学习的兴趣。从这个角度来说,3D打印是最好的切入方式之一——让孩子将想象变成现实,具有亲眼所见的最直观的效果。我们也不妨以此为例谈谈STEM教育是怎样提升孩子解决问题的能力。


作为STEM试点学校,2014年9月开始,上海世界外国语小学2至5年级每周推出了“STEM阳光下午”。以四年级的历时8个课时STEM综合课的为例,孩子们的任务是用同样多的材料设计一个容器,并用3D打印机“打印”出来。数学计算、美术构图、物理公式、计算机知识……一个小小的任务让原先只能在纸面上写写算算的“应用题”,立体起来。


这个过程开始得越早越好。就像孩子画画,最初画出来的是最纯真、有趣的,而之后当他学的各种技法,就像“一块布,盖掉了之前天才的想法”,反而画不出以前脑子里想的东西了。科创也是一样,孩子根据他看到的、想到的东西创造新的东西,想各种办法去实现他的创意。但是当他真正的“被所有的知识理过一遍”以后,这些富有想象力的创意可能也就没了。


提供创客的土壤:激情、天赋与科学素养

“创客”一词来源于英文单词“Maker”,是指出于兴趣与爱好,努力把各种创意转变为现实的人。近期因为李克强总理频频对“创客”点赞,而被誉为“创造中国经济社会发展的未来的重要推动力”,一个已经被预见到的趋势是,今后的孩子将要进入“创客”式学习的新时代。“创客”会极大地改变孩子的学习方式甚至是圈子,锻炼孩子的动手能力,提升孩子的想象力及创造力。怎样加强引导和培养,从小挖掘出更多的小创客们?且看专家们给到各位家长的建议。


1、让孩子享受到想法变成现实的快乐

被誉为“创客教父”的美国人Mitch Altman,他发明了一个可以关闭任意一个品牌的电视的产品TV-Begone,“一开始,我只是觉得人们天天盯着电视屏幕很不好,于是期望做一个搞怪的东西,我并没有把它当成一个产品,但是一些朋友喜欢它,我就做一些给他们,没想到这个东西在全球卖了50万台”


“我们只是在做自己内心深处觉得很酷的东西,并与他人分享,然后这个东西就会自己成长起来,而只有真的投入激情,才能进入到创客的状态”,在Mitch Altman看来,要想让孩子成为创客,家长一定要鼓励孩子探索他们生活中真正热爱的事物,让他们富有激情、非常兴奋的事物,让他们享受到因为自己的想法最终变成现实的那种快乐。



2、越早探索越助于发现天赋

韩博士多年的教学中,也曾发现了许多极具热情和天赋的孩子,“在我们的3D打印课程中,有自闭倾向的孩子,在DIY 3D打印机中,却能很投入地做出一台精细的机器;还有平时爱打游戏的网瘾少年,深深的沉浸在了玩机器组装建模和打印中,做出了很多有趣好玩的东西。这些都给了孩子很大的热情、自信心和成就感”。


怎样培养未来社会需要的创客?韩博士的建议是“越早让孩子尝试科创方面的探索,也越能激发出孩子的才华和创造力,可以让孩子更迅速而更有目标,而不是等到大学或者工作以后很久才发现。”考试中90分和89分的差别,是不能辨别出谁更适合以后从事相关的方向。但是在科创课中,就会发现哪些孩子的实战能力更强、更有天赋,越早发现孩子的优势就可以进行进一步的培养。


3、在四种学习过程中加强科学素养的培养

对于很多家长关心的怎样系统的提高孩子的科学素养,打好未来科创的基础,STEM教育专家们提出必须从科学素养和STEM教育的角度,重视以下四种科学学习过程,希望这些建议能给到各位家长启发和帮助。


科学阅读:

提倡科学阅读的目的是提高孩子自学科学的能力,丰富孩子的知识面,拓展视野。在科学教育中往往注重深度忽视了广度,目前孩子很少阅读科普书籍,没有时间收看科技节目,科学知识面狭窄已经成为制约孩子创新能力的重要因素。阅读应注意采百家之言,现在了解不同的体系,未来就会相信存在不同的体系,才能够突破现有体系的束缚,创立新的理论。


科学推理:

科学推理能力的缺失,将使得孩子不能做到“大胆假设”更难以做到“去伪存真”。在科学教育中应注重科学推理能力的培养,在科学阅读资料中,除了百科全书式的“知其然”的内容,更应当增添福尔摩斯式的“知其所以然”的内容。


科学建模:

科学推理能力和科学建模能力是科学家构建理论体系的最重要的能力。面向21世纪的复合型创新性人才要能够建一家之言,既需要科学推理带来的定性分析,更需要科学建模将数据用数学工具表达出来。科学建模的能力与孩子数据素养水平密切相关。


科学工程:

科学是建立在实验的基础上的,以往的科学实验大多是为了获取定性或定量的数据验证或探究科学结论作为其主要目的。科学实验离不开科学仪器,过去出于快速得到科学结论的目的出发,总是希望仪器是现成的,越快得到数据越好。但是如果从孩子未来独立从事科学研究的角度出发,让孩子从实验的目的出发,自主搭建甚至设计实验仪器将会大大锻炼孩子的STEM能力。










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