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教育关注:STEM来了,学科之间如何“拆墙”
2016-11-30
中国教育报
作者:
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  当中国课改轰轰烈烈地行进到深水区时,美国教育圈也开始掀起一场课改。说是课改,不如说是一场革命,而在这场革命中,催生出了一门新的交叉学科——STEM。

  中国学生常挂在嘴边的一句话是,学好数理化,走遍天下都不怕。对美国学生来说,这个评价标准要宽得多,包括Science(科学)、Technology(技术)、Engineering(工程)、Mathematics(数学),四个首字母综合起来就是STEM。

  2008年至2013年,美国国家年度教师奖6位获奖者中,有一半是STEM教师。奥巴马在2013年的国情咨文中提出两个教育目标,重点就是“培养新一代的STEM人才”。在国家实力的比较中,获得STEM学位的人数成为一个重要指标。

  如今,在欧美红透半遍天的STEM,已经悄然进入了中国中小学的课堂。在一些家长眼中,STEM课程只是教孩子摆弄乐高积木和教授代码机器人,而在一些学校,STEM真的就上成了示范课。

  STEM这场变革到底会给中国教育带来什么,如何克服“异地栽植”带来的水土不服?

  一次特殊的合作教学

  未来,你数学是体育老师教的,将不再是一句调侃,而是变成了现实。

  “今天,我们让滑翔机飞起来。”6月的一天,在中关村三小三年级的一节活动课上,来了两个老师,一个是学生们熟悉的语文老师朱一文,另一个是正在三小参观学习的芬兰全科老师Jaana Hekkanen。

  尽管两个老师此次也是第一次见面,但事实上,两人已经在微信上沟通了很久。从讨论课程主题,到分别在各自国家的课堂上试验,时间已经过去了大半年,而一切都是为了这一堂合作教学课。

  在让滑翔机飞起来之前,中关村三小的孩子们已经做了7节课的准备。前5节课,朱一文带着孩子们做思维导图,了解滑翔机的力学原理、制作方法。第六和第七节课调试滑翔机,朱一文给每个小组的学生发一张表格,用来记录数据,发现飞行问题,寻找原因,调试解决。

  在这场合作教学课上,孩子们才是真正的主角。

  教师:“飞机为什么可以飞起来?”

  学生:“机翼下面是平的,上面是曲线形的,跑的时候机翼下面的空气速度慢,上面空气速度快,空气速度影响压力,因而上面压力小,下面压力大,飞机就慢慢升起来了。”

  教师:“飞机飞行中一共受到几种力的影响?”

  学生:“升力、推力、阻力、重力,而且在飞行中,每种力起到的作用都不一样。”

  教师:“飞机一滑出便迅速上升,但很快又掉了下来,是怎么回事?”

  学生:“跟重心有关,飞机重心太靠后了,相对的机翼就靠前了,所以上升快,但由于作用力不平衡,所以又掉下来。”

  经过一次次调整,最终孩子们的滑翔机达到了沿直线飞行、机翼左右平衡、俯仰适度的要求。

  事实上,飞行主题在所有孩子中都很受欢迎。不过让孩子们真正掌握并会运用飞机的力学原理,这样的教学难度却不小。飞机和物理力学有哪些关联?为什么一些塑料片和小木棍搭起来就能飞?

  朱一文是语文老师,而Jaana Hekkanen的强项在信息技术,带着孩子们做飞机对他们来说是不小的挑战。

  “现在许多学校都有手工社团,但真正的动手做和做手工是完全不同的。”朱一文认为,把‘动手做’变成项目学习,或者把‘做手工’变成真正的学习,对教师来说挑战都不小。

  这堂课吸引了许多教育专家现场观摩。在首都师范大学教授孙明明看来,这节滑翔机课,恰恰体现了项目教学的优势。这节课里讲到了三个力,重力、差力和升力,而中国课标只要求讲重力和差力,项目教学是超课标的,这给了孩子们更大的发挥空间,也给了老师很大的发挥空间。

  “在传统教学中,学生是主体,老师是引导,而在项目教学中,老师成了一个支持者。”孙明明认为,这也对老师的素养提出了挑战,项目式教学要求老师不仅要有广博的知识,而且要有跨学科的素养,“未来,你数学是体育老师教的,将不再是一句调侃,而是变成了现实”。

  而在斯坦福评价、学习、公平中心学者劳拉·伽特曼看来,项目教学的质量,不仅体现在实验过程中,更体现在对收集的数据进行的分析和解释中。通过这种反馈,学生不断地调整实验,以此来加深对概念的理解。

  中关村三小学生刘平十分高兴能参与这堂课。“之前感觉飞机很复杂,这次滑翔机课程,让我了解了飞机的构造、力的相互作用,以及如何与大家合作完成一个项目,我甚至可以给大家讲飞机如何起飞了。”刘平说。

  “在学习的过程中,丰富的语言词汇、生动的结构、图解的方式,既给了学生发散性思考空间,又能聚合起来回到课程标准上去。”劳拉.伽特曼认为,孩子们通过这堂合作课,不仅了解了滑翔机构造,掌握了力学原理,而且动手能力大为提高。

  在Jaana Hekkanen看来,这种教学方式在中小学里要落到两个方面,一方面是要考虑如何让学习变成有一件有意思的事情,另一方面要考虑如何培养学生的创新精神和意识。

  在美国威斯康辛大学白水分校教授梁国立看来,这种基于项目教学的STEM教育是对当下时代要求的回应。中国制造业2010年的时候已排名世界第一了。与此同时,世界每年毕业的理工科学生,中国的数量要远大于美国。美国社会产生了紧迫感,因而提出发展STEM课程,以增加他们在制造业中的竞争力。

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