您当前位置:智库首页 > 高端对话>白丁会客厅 >文章

一文看懂时下如火如荼的STEM教育丨白丁会客厅

来源: 中国教育智库网 作者:CAETT 时间:2018-05-28 文档编号:15274728363642

“白丁会客厅,往来皆鸿儒。”白丁会客厅是中国教育智库网倾心打造的有高度、有广度、有深度、有温度的教育主题空间。中国教育智库网的使命是引领并创造未来教育。

4月16日,北京师范大学博士生导师、教育技术学北京市重点实验室副主任、北京师范大学知识工程研究中心主任李艳燕教授,结合多年的研究与实践,畅谈时下如火如荼的STEM教育。



STEM教育的起源

白丁:最近教育中有两个比较热的词——STEM教育,STEAM教育,请您谈谈这两个概念的来源和目前的应用。

鸿儒(李艳燕)STEM教育源于美国。美国从1986年就开始提倡STEM教育的理念。传统的教学是单学科教学,比如,我们小时候学习语文、数学等各学科。但是在人才培养过程中人们发现,单学科知识很难解决一些复杂的、真实场景中的问题。面对具体的问题时,我们会有些束手无策。因此,美国提出,要将多学科融合。多学科具体怎样融合?当时提出STEM教育——科学(Science),技术(Technology),工程(Engineering),数学(Mathematics)。四个学科融合后,可以在很多情形下更好地解决现实问题。

后来又加入一个“A”,是Art的缩写,这里的“A”不是指艺术,而是通指人文学科。未来的人才除了掌握基础学科的知识外,还需要具备人文素养。

现在STEM教育非常热。美国提出学科融合后,英国、芬兰、德国等国家纷纷从国家战略层面上提出了学科融合。我国实践开展也比较早,但在国家层面上来提出,相对较晚。国家层面提出要进行学科融合,是与建设创新型国家的战略紧密相关的。


缺乏科学性、系统性、连贯性——当前STEM课程的不足

白丁:对STEM教育而言,最关键的方面是什么?

鸿儒(李艳燕):现在实践开展得很多,特别是校外培训。很多校外培训机构,但凡与科技有关,涉及动手和实验的培训,都打着STEM教育或STEAM教育的旗号,但那是不是STEM或STEAM教育呢?

我的儿子今年9岁,他有工科男孩的潜质,从小不喜欢童话,他认为那是假的。我认为孩子应该有天马行空的想象能力,而他比较关注真实世界中的原理。我投身于STEM教育也是因为儿子给我的触动。现在中国的STEM教育做得非常热烈,门类也特别多,但作为教育者和孩子家长,我认为,这些STEM教育的课程缺乏科学性、系统性、连贯性,讲解都是碎片化的,点到即止。

几乎所有孩子对STEM课程的反馈都很好,因为STEM课程中经常有手工制作环节,老师还会进行一些启发。但我个人认为,成效可能有待商榷。如果说课程的目的是要激发低年龄阶段学生的兴趣,那它的成效是可以的,但对于年龄稍大一点的孩子,我认为我们需要有意识地引导孩子们逐渐掌握一些未来需要储备的知识。如果想将孩子培养成未来所需要的人才,我们需要在兴趣的驱动下,慢慢地让孩子逐步掌握一些知识和能力,尤其是解决问题的能力。而中国孩子的实际情况是习惯刷题,碰到同类问题,做题速度非常快,效率特别高。

我之前在美国卡内基梅隆大学访学时,带孩子参加了当地的一些STEAM课程。我发现,中国孩子在一些方面特别有优势,我儿子刚上二年级,画画比较好,被美国的同学称为艺术家。而美国的二年级孩子画画像涂鸦,跟国内幼儿园儿童的水平差不多。我儿子的数学也远远超过美国同学。同学们都觉得他太厉害了。美国当地的教学是开放式的,自然的,注重呵护孩子的动机。而我们是前期关注孩子的兴趣,但慢慢就开始注重知识的输入和输出,比如,孩子学英语时,老师和家长就关注掌握了多少单词和句型,慢慢地,孩子的兴趣就没了。国外的STEM教育相对比较开放,呵护孩子的兴趣,不太强调知识的产出。当然,这主要是在这个年龄阶段。到了初中高中,同样也很重视测试和结果产出。


倡导STEM教育,并非是要取代单学科教学

白丁STEM教育的特点是将各学科融合,提升解决问题的能力。单学科对个人的成长,对孩子的发展,有哪些作用?

鸿儒(李艳燕):单学科教学的优势在于夯实基础。比如,中文博大精深,包含太多底蕴。在语文学习中,单学科教学不可替代。数学等学科也是如此。高年级时,生物、化学等单学科教学有助于学生掌握基本概念,理解较难的知识,因此也是必要的。

单学科教学实行多年,我自己也是在单学科体系下成长的,当时觉得似乎可以,但当我有了孩子后发现,在碰到真实的生活情景问题时有些束手无策。单学科知识更强调概念掌握和知识积累。单学科知识学完后,除了用于解题外,也就在考试中能用到。这导致一些人虽然单学科学得特别好,但难以将知识综合应用。举个例子,儿子的同学问家长:“泡腾钙片放到水中,发生的是化学反应,物理反应,还是两者都有?”有老师说:“这是典型的化学反应。”有家长说:“没有物理反应吗?固体溶解了。”有人说两种反应都有。其实这些知识大家以前都学过,但以往获得的是单学科知识,没有在真实的情境用来解决问题,老师也没有引导我们锻炼思考能力、分析能力和应用能力,所以学过的知识会遗忘。但我不认为单学科有问题,只是在应用时,需要更强调知识的融合。

白丁:在师资严重匮乏的年代,曾有全科老师,从一年级到五年级,语文、数学等全教。后来教师分工越来越精细。全科教师和单学科教师,单学科教学与STEM教育,哪种更有优势?

鸿儒(李艳燕):各有各的优势,没有优劣之分。我儿子在美国读二年级时,学校还是全科老师制度,教师每年换一次。然而如果碰到水平不高的全科老师,孩子们一年的进步就不明显了。全科老师的优势在于可以跨学科,可以将各科知识融会贯通,进而带着孩子进行尝试和实践。但全科老师对单一学科知识的掌握可能没有那么深入。

STEM教育倡导的全科融合不是要取代单科教学,而是在单科知识掌握相对比较好的情况下,综合运用多学科知识。在积累了一定量的单学科知识后,遇到问题时,才能融会贯通。必须通过实践慢慢让孩子们养成学习习惯,所以STEM教育主张,当单学科知识有了一定量的积累后,教师设计很多复杂的生活情境中的问题或项目,引导学生运用多学科知识,巩固习得的知识或技能。

白丁:当前STEM教育在我国的应用情况怎么样?

鸿儒(李艳燕):目前,STEM教育在我国的应用主要有两大类型:

一类是学校里进行的STEM教育。现在学校也比较重视STEM教育。在学校里,老师带领学生进行种植和实验,使学生更深入、更真切地学习一些生物知识和科学知识。虽然受到成本、师资等方面限制,但很多学校已经做了很大努力。虽然没有统一标准,但大家都在努力尝试。据我了解,在课程设计方面,北京十一学校以某个学科老师为主,把相关老师集合起来,大家一起探究、打磨、设计STEM课程。另外,也一些经过培训,且了解STEM理念的老师会独立设计课程。在学生参与方面,目前学生基本上都是课程的参与者和执行者。不过也有一些学校里有开放式主题的活动,给学生一个主题,让学生自己想任务,但通常是作为非常态的学校特色活动存在,还没到常规课程设计的程度。

另一类是校外的专业机构开发的STEM课程和相关服务。此类STEM课程可以弥补学校资源的不足。有些公司根据美国的课标和比较完整的STEM课程,经过本土化改良后在学校推进STEM教育。

从教育者的角度来看,无论是学校,还是校外企业或培训机构,初衷都一样。从事教育的人都是有情怀的,只是在具体实践中各有特色。学校有固定的学生群体,能够保证时间,但教师通常是单打独斗或小团队。校外企业的资源比较多,预算充足,能聘请一些专业人士设计课程,所以课程比较全面、系统,但产品和服务进入学校时,还存在壁垒,一些企业通过校外培训机构来开展课程,也有些企业开始进入学校,但在课时上是打折扣的。所以目前这些产品或服务还是作为第二课堂,作为校本课程存在,远远没形成重要的教学形态。

现在孩子的学习难度较以前提高了很多,孩子们的压力很大。我们既希望他们很好地掌握基础知识,又期望他们具备在真实的、复杂的场景中,具有分析问题、解决问题的能力。孩子们的时间、效率和产出方面都面临着很大的挑战。我们要保证孩子们有足够的学习时间,又有一定的自由活动时间,既能学到基础知识,又具备知识融合的能力和问题解决的能力。


对于孩子而言,必不可少的“A”

白丁:您怎样看待增加Art这个门类?

鸿儒(李艳燕)美国提出,8岁以上的儿童可以用可视化方式来编程,制作视频、动画,深受孩子喜欢。

我认为,编程不仅仅可以训练孩子的思维能力,还可以提高孩子的语言表达能力。这一点是我的儿子启发了我。他的语言表达能力没那么强,但在组装或动手完成作品后,讲解作品时,语言表达的流畅感和丰富度会强很多。

带领学生做了一项探索性研究。在这个项目中,加入了Art的元素,这里涉及语文学科,尤其是口头表达能力、沟通能力等。除了让孩子学习编程外,还鼓励孩子根据绘本或图片发挥想象力编故事,做成动画或video。只要能掌握这节课需要掌握的语句即可。研究过程中也可以看到性别差异:女孩们编的故事都是唯美型、温馨型,而男孩子编的故事大多是打斗型、力量型的。我们发现,孩子通过做动画、讲故事,语句的连贯度和用词的丰富性提高了。而现在市面上的一些课程,几乎都是让孩子依葫芦画瓢,孩子自己没有进行创造,这在一定程度上会扼杀孩子的想象力和原创力。

白丁:教育最终是使孩子成为内心充盈的人,创造自己的幸福。前面提到的A与人文和艺术相关。艺术和人文是否也是教育中必不可少的部分?

鸿儒(李艳燕):是的。因为A也包含了审美。审美在现实生活中无处不在。A看似简单,其实并不容易。一些广告能让人眼前一亮,就是因为创作者在A上是有专业水准的。

谈到“A”,我想到了乔布斯。苹果手机之所以成功,可能“A”的作用非常大。我原来忽略了苹果的某些设计。当我看完乔布斯传记,重新审视苹果手机时,我发现每个细节都用心良苦,都需要专业人员花费大量的心血。我们在用的时候觉得很自然,那是因为它挖掘了我们内心的潜在需求。

现在一些产品更注重技术和功能。在包装或呈现作品时,用一种吸引众多眼光的方式,让大家感觉更愉悦,也是需要一定技巧的。这与人一样,虽然内涵更重要,但第一眼的印象也很重要。

STEM中“A”会越来越受到重视。目前,我们可能更多强调技能、知识的掌握,“A”有些锦上添花的作用。但是未来“A”会越来越重要,孩子也要慢慢培养这方面的能力。从一定程度上说,人和机器未来是有竞争的,有一种观点认为,人能战胜机器,是因为“A”起着重要作用。人工智能受到世界瞩目,各个国家都把人工智能作为未来抢占整个世界强国的一大利器。但是,机器不懂艺术,离拥有人类的情感的艺术可能还比较远,人工智能未来也会在这方面有一定的贡献。

人工智能可以分为强人工智能和弱人工智能,强人工智能可以替代人类的工作,至少在某些工种方面可以替代人类,弱人工智能在思维和情感方面还没达到人的水平,但在强人工智能时代,情况是未知的,人类可能会通过最新的研发,让机器自主思考。但个人认为,人工智能在创意方面与人类相比还差很远。

白丁:如何理解教育机器人和机器人教育这两个概念?

鸿儒(李艳燕):教育机器人是从产品角度和行业角度出发的。机器人很早就出现了,但大多用于交通、军事或生产车间,现在物流方面也有用机器人。现在很多公司在制造面向教育领域的机器人。有些公司在硬件方面已经比较成熟,但这些企业发现,自己不了解要服务的学生、老师及学科,需由具备学科知识的老师提供咨询。未来怎样让机器人更好地服务于学生的课外学习,是需要考虑的。

机器人教育是从教学角度谈的。机器人更多是起媒介的作用。怎样让孩子们掌握机器人相关的知识和技能,需要通过教学。我在大学里也讲授机器人教育相关的课程。机器人教育现在已经提到学前教育阶段了。北师大附属幼儿园从中班就有了编程课外班。我的儿子也报名了,但一堂课后,我就让孩子放弃了。课程完全按老师PPT中规定的步骤进行,年龄大一些的孩子没有主动探究的空间。这对孩子的创造力和探究能力的培养帮助并不大。

我对现在的机器人教育不太满意,就是因为大多还停留在按部就班的模式,孩子探究和自我发展的空间有限。

白丁:您提到要呵护孩子的兴趣,在看到课程后马上就放弃了,是不是觉得这种PPT模式会使孩子的兴趣受到伤害?

鸿儒(李艳燕):短时间内不会。因为短时间内孩子会有成就感。孩子会很兴奋地说,自己今天学会做什么东西。特别是最后能做出产品时。但我认为这种模式在创造力上对孩子会有束缚。如果所有孩子都按PPT上讲的方式做,最后做出的东西会一模一样或大同小异。现在也有一些机构在尝试,让孩子在一些细节处进行改进。

我期望的机器人教育能给孩子自由发挥的空间,当然必须要有一些必要知识的讲解。但我最怕的是,孩子们跟着老师做得特别好,碰到新问题时就完全茫然了,因为他们习惯了老师之前一步步教的方式。如果让孩子自己动脑筋,养成思维习惯的话,孩子们在碰到新问题时心里就不再犯憷,他们可以调用以往学的知识,解决新的问题。


爱学生,具备专业性,寻求帮助——给老师们的建议

白丁:请您就STEM教育,对一线老师提一些建议。

鸿儒(李艳燕)第一,要爱学生和课堂。有的老师把讲课当成任务,他们并不享受这种工作状态。如果老师不爱学生,不享受课堂,他们会机械地完成教学。而如果老师爱学生,他们把课堂当成自己的舞台,会愿意和学生一起体验每节课,每天上课前都会放下个人的烦恼,以很愉悦的状态投入到教学中,这对孩子会产生正向影响。当老师全身心投入课堂中,课堂氛围变得融洽,学生会积极反馈,同时也激励教师更加努力,如此形成了良性循环。

第二,要具备一定的专业性。教师要具备比较先进的理念。另外,准备教学内容、教具,设计教学方式,而且开展教学过程中,要充分践行这些理念。

第三,遇到困难时,可以寻求帮助。有些老师认为,教师应是至高无上的。感到无力时,他们不愿或者不好意思向同行请教,也不愿与学生沟通。我们常说不耻下问,但有多少人真正能够做到?当教师面临科学教育或相关的实验项目时,如果感觉知识匮乏,能力有限,可以向同伴寻求帮助,或请求学校提供一些资源。也可以听一些讲座,加入相关社群,和兴趣相同的人共同切磋和尝试。未来教育中,互助式学习非常重要。老师鼓励孩子们互助式学习,当老师面对困难时,也可以进行互助式学习,这是比较快捷的解决问题的方式。


给家长的建议

白丁:家长们越来越重视素质教育,不再把分数看得那么重要,但是一些家长不理解STEM教育,不具备相关素养。请您给家长提供一些能实操的建议。

鸿儒(李艳燕):只能谈谈个人的感悟。我也是在摸索中来寻求适合自己孩子和适合自己的模式。经常在妈妈群里看到有的妈妈特别完美,很自律,我有时会自我反省,我有弱点,比如,爱吃零食,经常说“我做不到”。

抛开经常谈的核心素养,家长能做的特别简单,就是要摒弃所谓的家长权威,不要总认为“你要听我的”。我们谈了很多年和孩子交朋友,口号特别美丽,但实际中我们做不到,因为家长有各种琐事,有工作压力,会产生一些负面情绪,甚至可能会情绪失控。

举个简单的例子。昨天晚上,孩子写微日记时,有一个常见的字又写错了。当时我也有其他事情,突然就爆发了,声音很大,孩子的眼泪在眼眶里打转,他说:“妈妈不是说过吗?不会因为我写不对字而责备我。”我一直向他灌输的理念是我关注他的学习习惯和学习效率,不会因为他写不对字而责备他,但昨天我没遵守。今天,在去学校的路上,我对他说:“对不起”。孩子有点惊讶,问为什么。我说:“妈妈关注你的学习习惯和学习效率,但昨天妈妈因为你没写对字就发脾气,对不起,”孩子说“嗯。”从语气和表情可以看出,他有点高兴,因为他心目中的权威能对他示弱。

对于家长来说,最重要的是要敢于承认自己的不足和缺点。从个人经历来说,我会对孩子说,“对不起,妈妈这方面也不足,我们一起努力。”孩子会经常问我各种问题,比如,为什么切洋葱会流眼泪,为什么暖气管不能像电灯一样开了就来,关了就没有了。他问的很多问题,我答不上来,但我会说,“妈妈不太清楚。”然后跟孩子一起去了解。既然普通人做不到那么完美,干脆就低下姿态和孩子一起进步。

不要拿别人的孩子和自己的孩子比较。不要经常说“别人家的孩子”。我们家长也经不起比较。大人和自己的同龄人比较时,也会觉得内心挣扎。如果从小对孩子说别的孩子怎样怎样,孩子会不自信,出现各种问题。所以我常对孩子说,不要与别的孩子比,和之前的自己比。现在他也会说:“妈妈,我这次考试考了八十几分,比上次高了两分,妈妈我进步了。”当时我心里想,要求这么低,这达不到我的期待,但我还说:“两分的进步也是进步。”有专家说,你要孩子能做到,首先你自己得做到。这对于普通家长来说很难。为什么出现望子成龙的现象?因为家长自己做不到,所以希望孩子能做到。这样,孩子会认为家长不是一边唱高调,一边对自己要求宽松,又要求孩子跟别人家的孩子比。这样有益于孩子的身心健康,包括自我认同。

白丁:请您谈谈,应怎样看待科学教育,家长应该怎么配合,怎么选择这方面的课程?

鸿儒(李艳燕)第一,如果孩子对这方面感兴趣,或者有这方面的潜力,为孩子寻找合适的课程,并充分配合

虽然市面上的机构良莠不齐,但家长可以带孩子试听课程,货比三家,或者通过口碑去了解。孩子上兴趣班时,我愿意在一旁陪着,但前提是不影响孩子正常上课,孩子也不反对。如果孩子不愿意,家长就不要强求。在这个过程中,我能知道他的进步或不足。每次课前课后,可以与孩子聊聊,不过有的孩子可能拒绝讨论,一次不行,就多次。通过课前、课后跟孩子互动,知道他在课程中学到的内容,家长与孩子之间就会有一些共同话题。这对于建立良好的亲子关系,对于孩子在科学方面的成长,都有帮助。有些孩子学了课程后,不会表达。通过沟通,可以让他回忆学过的内容,训练孩子的输出能力。家长在时间有限的情况下,只能起点拨或者激励的作用。

第二,在日常生活里,可以为孩子提供所需的环境

要尽可能地为孩子提供动手的机会STEM教育和创客教育都强调动手能力,虽然动手能力未必能达到一定的程度。孩子在动手过程中可以试误,但不要怕孩子犯错。这说起来容易做起来难,因为错了会耽搁时间,习得感会比较弱,但是还是要让孩子动手。我家现在有了需要动手组装的东西时,我都会说:“妈妈对这不擅长,你来做吧!”有一天,家里需要组装书柜,他眼前一亮说:“像玩具一样。”他觉得大展拳脚的机会到了。

可以带孩子去科技馆和博物馆,并做好相关工作。家长们愿意带孩子去科技馆、博物馆,但只是接送,送到后,看一圈就回来了,前期没准备,后期没交流,孩子的收获会打折扣。家长可以利用碎片化时间和孩子交流,帮他把看到的东西串起来,慢慢就会发现孩子对有些方面很清楚,有些方面不清楚,自己可以在哪方面给孩子提供帮助。这些是常识性的东西,不会太难。每个孩子都有自己的特质和闪光点,在聊天中就会慢慢发现孩子的闪光点,发现他的新想法。这时也是抛开学习成绩,对孩子进行正向鼓励的机会。

扫一扫分享本页

上一篇:乔布斯说“每个人都应该学习编程”,少儿编程教育会是蓝海吗? 下一篇:关于召开第三届中国教育智库年会暨“探索教育强国之路·高端教育智库助力自由贸易试验区创新发展研讨会”的通知

READ 推荐阅读
提示:×