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  • 浸润式教育 让学生像工程师一样思考
    发布时间:2020-01-15 10:54          作者:陈祥春          来源:中国教育报         阅读: 次

    “为什么我们的学校总是培养不出杰出人才?”对中国人才成长饱含关切的“钱学森之问”,就像是矗立在教育汪洋里的一座灯塔,时刻提醒教育工作者们检视自己的思想与行动。

    “培养学生的科学素养”在国家教育部门颁布的《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》中放在了非常重要的位置,是我国基础教育改革的核心命题之一,也是回答“钱学森之问”的关键。

    在欧美发达国家,科学素养教育的具体实施理念是STEM教育。作为一种多学科融合与创新的教育思想和方法,践行30多年来,持续推动了这些国家创新人才的培养。中国教育科学研究院于2018年推出了“中国STEM教育2029创新行动计划”,推动STEM教育在中国的普及。

    广州市南武中学,是全国比较早从美国引进STEM学习理念并不断探索STEM教学本土化的学校。南武中学通过实施STEM课程,关注学生的学习过程,重视在真实情境里让学习回归本质,全面提升学生综合科学素养、团队合作能力、批判性思维能力和创新创造能力,走出了一条前瞻国际理念、扎根中国沃土的科学素养培养之路。下面请跟随笔者,一起看看这所远近闻名的特色高中是怎样诠释STEM学习理念并付诸行动,开辟出一条独属于南武中学的特色道路的。

    高瞻远瞩:理念先行,注重能力培养

    STEM教育理念起源于美国,是一种将科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)和数学(Mathematics)四者相结合的跨学科教育,强调的是跨学科知识的融合,注重理论学习与动手实践的联系。美国之所以成为创新人才的培养大国,STEM教育功不可没。

    一直以来,中国学生普遍存在的弱点恰恰是:接受偏向于讲授式的教学,实际问题的解决能力较弱,不能很好地提出自己独立的观点,创新能力不高。将STEM教育理念在中国落地生花,着重培养学生们应用知识解决问题的能力以及自主创新的能力,成为教育改革的重要方向之一。

    南武中学作为公立高中,于2016年首批完整引入美国原版STEM学习项目。STEM教育的确代表了当前世界上教育发展的前沿,其实践意义和理论意义也十分重大。

    教学实践中,南武中学总结出STEM学习的“四大特征”:一核心——以基于项目的学习(Project Based Learning)为核心;两特点——多中心、多任务(每个小组都是学习中心、每个小组的学习任务各异);三原则——不讲授但需渗透具体学科知识、不呈现但需自行探索学习方案、不示范但需展示操作过程;四鼓励——鼓励自主协作,鼓励试错反思,鼓励学习分享,鼓励思考创新。

    以铜为镜可以正衣冠,以人为镜可以明得失,以古为镜可以知兴替。在STEM教育上,南武中学借鉴美国的成熟教育模式,发现美国之所以重视STEM教育,除了STEM教育对于科技创新人才的培养大有裨益之外,更为直接的原因在于美国近些年来科学和数学教育相比其他国家有所不及,而中国学生在科学和数学等学科上拥有较好的基础,学科的基本素养和基本知识较为扎实。中国学生缺乏的是应用知识解决问题的能力以及自主创新的能力。

    因此,STEM教育对于中国学生而言要着重培养的是真实情境下解决问题的能力和自主创新的能力,而传统教育对于学生基本知识能力的扎实培养也不能轻易抛弃。STEM课程和传统课程应当是相辅相成、相互促进的关系,两者有机统一才能更好地、更全面地培养学生的STEM素养,使他们成为高素质的人才。

    通过STEM课程,引导学生像真正的工程师那样思考问题,根据科学探究的流程或工程实践的方法解决问题。在这个过程中学生建构知识和技能,达到培养内在综合能力的目标。因此,从一定程度上看,STEM教育理念是课程方法,更是价值导向。STEM学习不仅要实现跨学科融合,以实践性的项目完成为核心,更要走出实验室同现实生活相联系,将跨学科的内容、高级思维能力发展与真实生活环境联系起来。

    继往开来:设计课程,立足创新实践

    南武中学从STEM课程设置的出发点着手,着重培养学生的创新实践能力。因此基于社会取向、以真实问题为导向的课程,更适合作为STEM的教育内容。在具体课程设计思路上,像工程师去解决工程问题一样,去建立一种超越以学科为中心的综合性课程,训练学生综合运用知识研究和解决工程问题的能力。

    南武中学“学创空间”的STEM课程体系包括8个大项、50个小项的不同项目,每个课目含有1—5个Level的学习阶段,到目前为止项目还在不断充实丰富。STEM学习项目以10节课(10days)为一个学习周期。一个周期结束,学生轮换到下一个项目继续学习。

    为了培养学生借助信息技术条件会学习、终身学习、创造性学习的能力,满足学生个性化学习的需要,南武中学借鉴国内外先进的教育理念和更新的学习科学成果,依托“互联网+”环境的智慧实验室,对优势课程资源进行整合与创新。在消化引进课程体系的基础上,建构“一体”“两翼”科学高中课程。

    “一体”即以国家课程为主体,尤其重视国家课程的“二次开发”,确保学生高考成绩优秀。“两翼”:一是以STEM课程为核心的“创新型实验室系列课程”,南武中学以现有的“学创空间”“斯坦福大学实验室”“机器人实验室”“无人机实验室”“人工智能实验室”“大数据教学实验室”“创工场”为基础,并与国内外大专院校、科研机构建立联系,与中科院、斯坦福大学、华南理科大学等合作深入开发系列课程。同时,确保学生在高中阶段学习经历的多样性、学习成果的丰富性,确保学生在自主招生考试中有成就、有成果、有作品、有竞争优势。

    另一“翼”是以“阅读素养提升工程”为核心的“阅读系列课程”。南武中学现有的“晦闻时光(每天阅读半小时)”“图书馆语文”课程,着力培养学生人文素养。在“科学高中课程体系”支撑下,树立全新的创新型人才观和教学质量观,确保向国内外“双一流”大学输送更多优秀人才。

    乘风破浪:思维课堂,拓宽教学模式

    思维是智力和能力的核心,更是创新能力发展的基础。STEM课堂教育重要的目标之一就是改变传统知识课堂教学中学生思维训练缺失的问题。

    南武中学将其定义为思维课堂与思维教学。“从学生的角度看,在课堂教学中,不管是感知知识、理解知识、掌握知识,还是提出问题、分析问题、解决问题,抑或是与老师同学进行互动,其核心活动都是思维。思维课堂的关键在于以学生为中心科学、合理地选择教学内容,以科学的学科知识体系设计形成学科思想,以丰富的课堂活动激活学生的思维,将思维教育与学科教学相结合,在学科教学中提高学生的思维品质和思维能力。

    在具体课堂教学过程中,将思维能力的训练和思维品质的提升,渗透到课堂教学的各个环节中:“提出问题,做有问题的教学”“创设情境,包括生活、生产、社会、人生、科学等各种情境”“合作探索,探究问题”“交流展示,解决问题”“总结反思,在学习过程中训练思维,特别是批判性思维”。

    这其中和传统讲授式教学模式的不同之处还在于,STEM项目所创设的情境面向生活,尤其是学生能够接触到的日常生活、社会生活,所要解决的问题必须是真实问题,做到真问题、真探究。进而做到深度学习:有思维的力度,有思考的深度,有思想的高度。

    走进一节“模拟城市”课程,学生要运用知识模拟建造一座理想中的城市。看似简单的命题考验的是学生们的大局意识和整体规划能力,能否全面考虑到基建、住宅、政府机构、公园、工厂等配套措施的落实,以及是否有出色的理财智慧,将直接影响“居民”对你的评价。透过直播屏,与会人员看到,四五个学生为一组围坐在电脑周围,不时对着电脑屏幕指指点点,或七嘴八舌地讨论,每个人脸上的表情都认真又严肃,但掩盖不住的是“经营一座城市”的兴奋。

    南武中学通过“学创空间”为学生提供一种动手做的课堂体验,将物理、化学、生物等学科的课内知识整合为某个主题,让学生通过项目学习,运用数学、技术、工程、美术等手段解决问题、完成作品、丰富学习成果,最终推进跨学科融合。

    学生通过自己亲自动手、动脑并进行创意设计,实现对优势课程资源的整合与创新,通过多学科交叉、学生主动参与、基于项目、合作学习、解决现实问题等独特的学习方式,提高学生的科学素养、思维能力、动手能力、核心素养。

    路漫漫其修远兮,STEM教育是否能够成为解答“钱学森之问”的关键钥匙,还有待岁月长河的检验。但正如《中国STEM教育白皮书》所指出的,STEM教育不是针对某个学科或某个学段的具体改革,它更像是一个切入点,很可能会对教育领域的综合改革起到牵一发而动全身的作用。

    作为一所公立高中,南武中学成为STEM教育在中国基础教育领域蔚然成风的一盏星火,率先进行了卓有成效的理念重塑与实践行动。此时的南武中学犹如一轮冉冉升起的旭日,始终为教育行业的先行理念探索挖掘。相信随着时间的推移,广州市南武中学将给我们带来新的惊喜,在教育的汪洋中扶摇直上,鹏程万里,展翅翱翔!

    (广州市南武中学校长 陈祥春)