美国国家工程院(NAE)和美国国家研究委员会(NRC)共同出版的《STEM Integration in K-12 Education》中向我们清晰介绍了STEM教育的发展,通过下方视频快速了解:

·什么是STEM

STEM是4个英文单词的缩写:Science, Technology, Engineering 和 Math。也就是科学、技术、工程和数学。S是科学教育,美国的科学课程在生物、化学、物理方面跟中国是一样的,唯一不同的是“地球与空间”课程,有的学校把它看成是环境科学。美国在2003年规定语文和数学是必考的,一直到2007年才把科学作为必考。T是技术教育,这是STEM教育的特色。技术也在不断的演变,在80年代所谓的技术是工业技术,现在“T”更多的是强调信息技术,强调计算机的运营。中国向美国学习STEM教育,最核心的、最需要花力气的还是在“T”上面。

STEM教育最吸引人的地方,就是把“E”即工程教育直接引入中小学。以前工程教育是大学教育的专利品,但是在大学教育过程中发现工程教育的思维跟素质到大学再培养就太晚了,所以工程教育被引入到中小学。

M即数学,是中国人最熟悉的,美国的数学就是算术,跟中国不一样的是美国高中就开始学微积分。数学是整个STEM教育的基础。

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美国教育部网站关于STEM的介绍中,是用这样一句话开头的:“科学不只是一个学校实验、或元素周期表、或波的属性。它是世界运行的方法,是一种重要的了解、探索以及参与世界的方式,通过科学,我们可以拥有改变世界的能力。” 

·STEM到底学什么?

对于中国来说,做STEM教育应该把重点放在两点上面:一个是技术,一个是工程。在STEM教育中,学生的兴趣是一切的根本,如果没有兴趣就没有学习,而这几门学科的兴趣很容易在孩子们小时候被打消掉。中国的教育也是这样,如果只顾着考试,很多孩子在很小的时候就丧失了对STEM教育的兴趣。STEM教育强调课程的融合,这是美国孩子的强项,美国课程从小学就开始融合,因为美国小学老师是全科老师,教课就是从综合开始的,而中国习惯分科,所以学科融合是中国的弱项。那么在日常教学中到底是应该分科还是融合,还是跨学科?

在美国,传统教育也是关注分科的,美国最有名的分科是1894年哈佛十人委员会,但是在21世纪初,美国课程开始泛滥,委员会强调要缩减课程,而且特别强调学科分开。所以教育整体发展的过程有一个规律,叫“钟摆现象”。

STEM教育讲的更多的是“合”,但更重要的是与什么“合”的问题。合一定要在分的基础上,基础的知识依然非常重要。

在STEM教育有两种方法:

第一,多学科方法,即教一个主题,是能量守恒,或者是绿色工程等。可以通过各个学科一起来学习,来研究这个主题,但是各个学科没有交叉的,这叫多学科模式。

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第二:跨学科方法,其实STEM教育真正要做的不是多学科,更多的是在学科的基础上融合。它更强调主题下面的主概念,和主概念下面的跨学科技能,例如文学素养、思维能力、算数、研究能力。这又回到教育传统的知识技能,知识技能需要的是整合,这就是它的精髓。
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那么美国的STEM教育怎么做整合?

>>1.序列式的。

按部就班,完成一门课,另外一门课跟上。

>>2.平行式的。

同时两个课都来研究一个主题。

>>3.部分式的。

研究过程中,一门课程为主,一门为辅。

>>4.提升式的。

上完课程后,另外进行学科参与。

>>5.总体融合式的。

学科之间的“合”有几种模式,我们要做的是交叉、整合。为什么要做交叉?

信息时代最大的特点搜知识、信息铺天盖地而来,但这些信息都是碎片式的,不成结构的知识、信息就不能解决问题,所以提到了知识的整合问题。

·STEM教育如何学怎么教?

如果从教育科学原理的角度来说,STEM教育培养什么能力?就是迁移能力。学校培养什么能力?也是培养迁移。让学生能够把一个情境中学到的知识运用到另一个情境中。STEM就是整合,让学生参与到学科知识的迁移中,尤其是使学生能可靠的把知识迁移到其它领域或未来的活动中。中国传统教育融入STEM教育之后,课程体系及结构也应改变。

课堂路径和思维方式应该根据各个项目变化,学生提出一个需要解决的问题,设计解决问题的方案。根据方案制作产品,之后在这个产品中观察、记录,再回过头来修改方案。最后以讨论和辩论的方式选择最具有可行性的方案。

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在课堂的教授过程中,老师不能再像传统课程中那样,预设结果,用按图索骥式的方式带学生进行探索,而是要能够让孩子将实验与思维结合起来,使孩子在课堂保持积极的学习状态。在这个过程中失败是不可避免的,重要的是在失败原因的寻找中,完成对知识的一个动态掌握。