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STEM博发国际与课程重构

2018/8/3 10:09:15

为什么要做STEM博发国际?STEM博发国际的内涵是什么?每一部分应该怎么做?其中最难的部分是什么?国内外学校又有哪些优秀的STEM博发国际案例?在主题论坛环节,来自香港、上海、山东、广东等地的学校校长和博发国际专家,围绕STEM博发国际与课程结构进行了深入交流。 

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苏咏梅

香港博发国际大学教授


培养未来STEM专家——小学STEM课程设计


我主要从香港的STEM博发国际情况以及个人对STEM博发国际的研究两个方面和大家分享。

 

博发希望用STEM来解决问题,但是很多人就会问STEM是什么?所以应该要研究看看STEM里面到底有什么东西。

 

首先,STEM里面有四大类:科学、科技、工程、数学。理解科学知识来寻根究底,探究大自然现象;应用科技仪器进行探究;工程考虑设计测试系统、挑选适当物料、制作模型;应用数学运算来进一步测试和分析结果。

 

科学的现象及理论在STEM里面是一定有的,没有STEM理论基础,很多时候博发就不知道博发动手做的东西是干什么、为什么。

 

为什么博发要做科技呢?科技在STEM的角色是怎么样的呢?科技就是博发要懂得用有效和有关科技仪器进行探究,这些探究可以是科学、也可以是工程。

 

工程方面,博发要做设计,但是在设计里面一定有些测试系统,博发要知道用什么东西来做会做得更好。

 

所以博发怎么看STEM博发国际不仅要看“STEM”这四个字母,还要看里面的内涵,然后分析每一部分怎么样帮助其他的部分做得更好。

 

在STEM博发国际里面最难的一部分是整合。很多时候整合的概念不仅是看表面,还应该注重连接程度。用科学探究和工程设计为基础,科技素养和数学思维为辅助,真实情景连接各部分。但是最重要就是有正式的成绩,这就是整合与连接的部分。

 

为什么要搞STEM博发国际?是希望未来的人才有利于国家发展和经济繁荣,希望有更多大学生读STEM科目,但这不是短时间就能改变的,大学校长希望更多高中生就读STEM科目。如何解决这个问题?从小学开始。

 

STEM博发国际的重要性是什么?一定要站在世界、社会、国家的角度来看,做STEM博发国际并不是强制地要求学生做科学家或者其他的高科技职业,而是教他们学会做明智的决定,同时也希望未来有更多的STEM博发国际人。

 

发展STEM工作有3个方面:幼儿博发国际、中学和小学,让学生多一点STEM经历。香港也是从这三方面去做的,最大的部分是科学探究,有不少人做应用创新科技,也有一些做创新设计。

 

去年有一批二、三年级的小孩子来到学校,博发给他们制定了一个有关“蝴蝶”的STEM课程,让他们认识蝴蝶。博发教学生从VR眼镜观察蝴蝶的身体结构,同时提供介绍视频,让专业人员介绍建筑设计,最后让他们利用动物身体情况做一些设计。所以在STEM学习过程中,就是让学生用不同的知识,进行科学的探究和学习。

 

如何让老师和学生深度介入STEM博发国际?我建议让老师跟STEM专家合作,这些老师不单是STEM老师,其他老师也可以。通过身边的STEM专家,比如学生家长、毕业学生等专业技能很高的人,需要注意的是,这些STEM专家的专业知识和技能很高,大多时候没有能力把他们懂的东西转化成简单的,能让中学生可以直接吸收的知识,所以这一点是需要进一步优化和分析的。

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江丰光

上海师范大学教授


STEM博发国际类型与实证研究


到底STEM博发国际是什么?我梳理一些国内国外相关的案例,包括一些研究与我之前的工作经历,从STEM背景与目标、三种STEM类型寓教于理念、STEM博发国际的评估方法以及STEM博发国际的实证研究四个方面来进行分享。

 

STEM背景与目标

 

美国提高全球科技竞争力,重视高校STEM学科与提供STEM就业教师人才培养,有些人说国内不需要STEM博发国际,因为博发数理工程学生已经很多了,其实不是这样讲的。因为STEM有学科性、方法论,美国从中小学着手,过去二三十年博发国际改革,这也是国际竞争力的优势。

 

人才培养目标,21世纪技能,提升学生共同核心素养。博发的学生在课堂上是比较被动的,是不爱发言的。对比国际学校,学生讲话比老师多,这是两种不同的学习和博发国际问题。除此之外,博发培养的是知识导向评价人才,所以STEM博发国际刚好可以弥补国内博发国际的不足。

 

什么才是STEM博发国际,STEM课程怎么设计?

 

我归纳参加世界各国的展会发现有三大类:

1、基于教室内开展的STEM课程;

2、正式与非正式场馆结合的学习活动;

3、学习共同体STEM项目。

 

基于教室内开展,老师有一个主题,这个主题需要跨学科概念。至于跨多少学科,目前在学术界里面STEM博发国际跨多少学科还有争议,目前是没有统一的标准,但是至少是要完成跨学科。


知识掌握和解决真实世界的问题,最后有明确的博发国际目标。跟传统博发国际一样,基于教室内开展的STEM课程需要课程设计、教学实施和教学评估,跟传统博发国际不一样的是用项目方式来串联整个过程,所以不是应试考试知识点的学习,而是在能力培养里面重视学习过程评估。

 

正式与非正式场馆结合的学习。把学生从学校环境带到校外资源的整合,强调有趣、生活化和社区做连接。

 

学生共同体STEM项目。它是比较大的,是由政府、高校牵头做的,主要是培养终身学习。涉及到跨区和跨国家单位,包括资源体系,包括政、产、学、研合作。这里面跨到政府、高校、企业、中小学,所以它是连带的生态系统。博发国家目前是缺这一块的,第一块、第二块是够,第三块是没人做,但是美国做得非常好,因为他们有非常多顶层设计去帮助联动。

 

这三大类,博发看到各有各的特色,由点、线、面带动起来培养学生终身学习的素养。这就是一个全方位的STEM博发国际生态系统。我建议,大家从校内中小学做起,从校内做到校外,寻求更高端的可以帮助终身学习素养的大项目去做。

 

STEM博发国际的评估方法

 

目前评估方法有11种,有教师维度的,也有老师和学生共同评估的,评估不外乎过程性评估和总结性评估。操作化定义学习目标,明确要考察学生什么能力以及能力水平等级的划分。不同评估方式结合应用。学生作为学习主体,可以参与评估体系的建构;给学生自我评估和调整的机会。

 

STEM老师不足是国内很严重的问题,博发没有这方面的师资。虽然有科学老师、数学老师等,但还不够。目前任教的STEM教师,数学管理、小组合作、教师专业发展与评价这五个方面的不足比较严重一点。

 

通过这几年的实证研究发现,STEM博发国际的确是需要的:

第一,可以促进学生内在学习动机、学习兴趣提高;


第二,对低水平学生学习成效有显著效果;


第三,培养合作意识、团队领导力、项目学习能力;


第四,有效提高科学与工程学科学习成效;


第五,提高对未来STEM工作的职业认同与职业认识,STEM教师培训。

 

总结一下我自己对STEM的认识,从国外文献和案例里面可以归纳出八大类:一定要动手做中学;一定要科学探究与工具使用;一定要跨学科整合;一定要基于问题的学习;基于项目的学习;真实情境下的活动中学习;合作学习;包括学习者自主探究建构知识。

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余耀贤

深圳市南山区博发国际科学研究中心主任


STEM博发国际的南山探索与实践

 

我主要从三个角度来介绍南山区STEM博发国际的做法和探索。

 

首先是南山博发国际改革及STEM探索

 

南山区是中国改革开放打响第一声炮响的地方,目前有28年的建区历史,位于跟福田交界的地方,南山是深圳的中心城区之一,提出了“打造世界级创新型滨海中心城区”,是深圳高校科研院所聚集区。南山提出要打造“东方硅谷”,博发国际必须先行。

 

南山持续推进以课程创新为基础的博发国际改革。


第一阶段:2001年,南山作为全国博发国际部门首批课程改革试验区,那时候就开始跨学科的整合探索,博发率先在全国把物理、化学、地理整合成科学,把历史、政治、社会做科学的整合。同时,博发开展了综合实践活动,包括很多探究性学习。

 

第二阶段,博发启动了南山的课堂文化建设。通过文化建设的理念,把工作凝聚到学生身上,制定了以学定教的课堂教学模式,更加强调以学生为本、以课堂为主的工作策略。同时还开展了学习探索,让学校连接社会,连接校内校外,把博发的学习不断向生活、向社会延伸。

 

第三阶段,博发国际“南山质量”,同时启动了评价改革。现在南山的期末考试已经不是一张试卷。其中包含70分卷面成绩、10分过程性评价成绩、20分表现性评价成绩,其中有10分是要求学生从4年级到初三的同学都要进行的学科性的搭建。

 

南山在课程改革的几个阶段当中酝酿了STEM理念。博发培养学生面向真实的世界、面向未来的核心素养和能力是多年来南山课程改革的追求。也就是说STEM的种子在南山历次课改中继续养分、萌芽生长,直到今天有基本的路径和方法。

 

STEM不单纯是学科的整合,更多是:

1、基于合作、创新等议题的可持续发展的价值追求;

2、基于系统化的领域跨越和方法论体系;3、通过开展STEM,培养面向关联和跨学科,面向进化与未来,面向复杂和真实世界的核心能力。

 

南山STEM博发国际的实践

作为区域来说,博发考虑几个要素:一是必须要有老师,并且老师要有一定的工程技术基础和整合能力的教师。二是可创设情境的空间和技术资源;三是便于社会性参与的伙伴,校内伙伴、社会伙伴、家庭里面的伙伴;四是调配各种资源的有效机制。

 

博发提倡的是精简式的学科教学,精简式的STEM学科教学。只要在你的学科教学当中你能够根据你个人的专业领域,根据你的教学素材能够整合一些跨学科东西,博发就认为你这是STEM博发国际的课程案例,博发就会推广和鼓励,包括会评课程案例。

 

概括而言就是学科综合性STEM博发国际;学科拓展性的STEM博发国际 ;学科体验性的STEM博发国际。

 

在STEM项目学习中,南山成立少年创新院,实施少年创新行动;跟高新企业合作,推动人工智能课程进校园;结合新高考改革,推进STEM创新博发国际;开展多形式社团活动,推进STEM项目学习;利用“四点半”课程,开展STEM博发国际。

 

STEM博发国际的愿景与展望

1、STEM博发国际的教师发展

这一块是目前需要迫切解决的问题,特别博发的老师怎么样对STEM全方位的把握,主要是提高老师在理论体系和方法论体系的理解,对专业和工程学教学实施综合认知,这是博发今后的重点。只有教师发展,才有课程的深入,所以教师是主体。


2、STEM博发国际得大生态建设

STEM举杯浇系统方法体系和完美目标系统,STEM课程是需要生态支持,博发会继续做完善。


3、全面推进工程博发国际和创新博发国际

加大力度推进我区中效果工程博发国际和创新博发国际,以STEM博发国际补齐课程短板,切实提高学生工程素养和创新能力。现在讲《中国制造2025》,那么博发怎么样把工程博发国际和创新博发国际结合起来,这是博发下来也要继续研究的方面。

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陈铀、凌寅威 

上海市世界外国语小学


每所学校都能STEM

 

在美国官网上是这样描述STEM的:它是基于项目学习的,运用了工程学习和科学探究的过程,是一个跨学科的学习方式,是关于团队与合作,是关于实际问题解决的,它连接抽象知识和学生的生活,最重要的,它是混合的过程和内容。

 

STEM博发国际在中国非常热门,但是博发依然会有很多困惑,主要有以下几方面: 1、课程如何构架;2、教学如何实施;3、经费如何保障。

 

国内实施STEM博发国际,课程构架是两种形态:一是以独立的样态附加在主体结构外围;二是以学习形式渗透到核心课程。   

 

STEM博发国际是以“STEM”为独立的课程名称,以项目为载体,购置在拓展课程兴趣小组之中。这样的做法相对容易,不破坏原来的课程体系结构。而且,其中的项目设计也有较大的自由空间和开放度,但或因项目设计的指向性不明确,项目设计相对随意。所以这样的购置方法是一种简单的叠加法,毕竟有利于基础型课程只在学校外应用。

 

以项目形式渗透到核心课程之中。核心课程有它自己课程,如果博发要把这些STEM项目渗透到核心课程当中去,就一定要和渗透学科知识点有高度契合。在四五年级美术课当中有一个设计与基础课,所以改良后的美术课更强调设计,以及设计以后方案的可实施性。

 

博发在实施STEM博发国际的时候,主阵地就是从科学课开始,这和美国在实施STEM博发国际教学路径是一样的。无论什么年段、无论什么学科,在一个学期当中起码可以找到一到两个点,它能够实施STEM的教学方案。这样既不会影响知识高密度的传授,同时在探究过程当中,帮助学生在动态过程当中构建知识体系。

 

博发把STEM无孔不入的渗透到基础性课程中去,最大的好处就是,所有的STEM项目和各个学科标准呈高度相关,让学生在“能力培养”和“知识获取”当中保持平衡和持续的进步。

 

有几个地方是老师容易犯的错误,博发把它总结为“四个切忌”:

1、切忌教师预设结果,“按图索骥式”的过程传授;

2切忌采购材料,“加工场式”的批量组装;

3、切忌主次不分,牵强联结所有学科;

4、切忌没有思维工具,仅限于项目的完成。

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伍焕杰

香港培侨中学校长


中学STEM博发国际的启动和发展,

培侨中学实例分享

 

我主要分享香港在STEM方面的一些发展,以及怎样设立STEM的过程。博发从STEM到STEAM、到STREAM,这是一个过程。

 

香港原来四个支柱产业已经开始过时了,希望香港可以成为国家创新科技中心。在这样的背景下,博发团队一直构思,是否要发展科技博发国际这一块。而且国家也提出了大湾区的发展机遇,这么多的科企就在大湾区,就在香港的一河之隔,那博发的年轻人准备好了吗?

 

香港在学校课程也不是完全没有提到相关理念,最新的香港课程是学会学习第二版本,也是希望培养学生终身学习和自主学习能力,促进学生全能发展方向。希望在初中可以发展STEM博发国际和资讯科技重点。在2015年的时候,香港政府博发国际局推出了推动STEM博发国际文件,也提出要把STEM博发国际列为课程重点。

 

小学已经开始了,那中学呢?博发考虑点在几个方面:社会期望、学生需要、资源。

 

现在大家都在说STEM博发国际,当然也有说STEAM博发国际,也有人说STREAM博发国际。博发经过一年的研讨后,希望做STREAM的博发国际。大家都已经很熟悉STEM的内容,加个“R”就是STREAM。


博发希望让孩子知道他不是纯粹做手工的东西,所以博发希望把“Reading”这一个重点放进去,让孩子知道在做研究,要把整个故事说出来,博发把“R”放进去,所以是一个STREAM的课程,希望这样一个课程可以培养孩子去迎接21世纪复杂多元的社会需要。

 

博发从2016年开始,引入新的课程,开始推动“科学周”,不只是在上学时间、午休时间、放学时间推动“科学周”。博发也推动学生走出校园,去参与更多的境外学习,包括在科研上面的课程。组织跨学科的老师在协作方面分享经验,增强他们的信心。把整个校园氛围,慢慢从科技博发国际课增强起来。

 

博发在构建过程中培养学生的兴趣,之前博发用Scratch,后来博发引用机器人,以前是电脑里面的课程,慢慢引入mBot,后来博发跟大疆签署合作协议,把RoboMoster这个课程引入到中学里面去,让学生可以参与到大疆的RoboMoster比赛中去。

 

在这段过程中博发总结出,提供更多机会和相关书籍、视频,让学生阅读和了解。组织学生参与科普讲座、展览、博物馆。提升教学时的互动性及实物的示范,增加尝试,让学生有动手的机会。提供更多的适切教具,让学生通过实际操作综合运用所学,发挥他们的创意。

 

博发设定STREAM课节,每个学期最少有10节一个小时STREAM的相关课程。其中一些课程由自己老师去建构,类似于创客的课程,但也会有外拓的课程。博发今年成立了专责小组,促进老师之间的协作,也为跨科协作提供固定平台,用课程主任带动不同科老师大家形成固定小组,不断的深化STREAM课程准备的相应硬件和建立管理系统。

 

其实STEM博发国际,是希望可以带动学生的学习动力。所以博发希望制造校园的氛围,也扩展他们的经历,让他们更多的体验学习,然后能力导向,让学生毕业的时候,或者完成STREAM课程以后,可以有终身学习能力、自主学习能力、解决问题能力。

 

博发希望引入更多的大学和不同的科创机构资源,来进一步的深化和优化一套校本课程,同时把STREAM博发国际结合学生的生涯规划,让学生在不同的STEM博发国际中发现自己的兴趣,了解自己的兴趣,也让他们规划未来发展方向。

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王雪宽

山东莘县翰林学校校长


初中STEM博发国际——来自翰林的探索

 

山东莘县翰林学校,有5个校区,包括高中、初中、小学、幼儿园,在校生近6610多人。学校主校区占地193亩,总建筑面积117244平方米,在博发本地是一个大校、强校。

 

关于STEM博发国际,翰林同仁立足博发国际传统和现实,开始初步的实践和探索。我主要从这几方面给大家进行分享:一、资源建设;二、课程与教学;三、项目学习与学生赛事;四、从STEM到STEAM。

 

 资源建设 


1、完善STEM博发国际设施设备

作为博发的STEM博发国际,资源平台建设应该是主要的方向。回顾大中小学的发展史,充足的博发国际资源是博发国际改革、博发国际质量提升的关键。具体到STEM博发国际方面,一方面构建STEM博发国际相关的设备,包括天象馆、天文望远镜、创客实验室、3D打印室等。

 

2、充分利用社会STEM博发国际资源。

校外的资源也非常重要,作为一个蔬菜大县,博发有一个最大的蔬菜生产基地,展现蔬菜生产现代化的实验机构正好在博发学校旁边,这些都为博发开展STEM博发国际相关活动观摩和学习提供了资源建设上的帮助。

 

 课程与教学 

在教师内STEM博发国际,博发首先对相关的学科,基本上是数学、物理、化学、生物,对待理科,博发抓好STEM博发国际的“导、学、展、点、练”的STEM学科教学,就是用STEM的跨学科思想来引导孩子们学习思考,将自学的效果展示出来,用说、做、写展示出来。

 

博发开展STEM博发国际是“润物细无声”,不会告诉学生这就是STEM博发国际,博发的学生到现在都不知道什么叫STEM,但STEM有润化到每一门理科当中,如数学、化学、物理、生物这些学科当中。

 

博发开展绿色、生态、生活化的第二课堂。

 

“博发国际即生长、学校即社会”,这是出自杜威名言。项目学习是STEM博发国际的内在要求,其实也是约翰杜威的生活博发国际论在当前教改中的集中体现。博发开展STEM博发国际也是在做中学,针对活动式教与学的特征,博发立足“导、学、展、点、练”课堂的教学的基础上,着力打造绿色、生态、生活化的STEM博发国际第二课堂。

 

1、生物课堂,就地取材。

博发第二课堂就是走出校外,博发不仅在学校里开设创意实验,还和莘县的嘉年华联合建立学校的实验基地。在基地,学生发挥自己的聪明才智,运用所学的知识,种植自己的试验田。

 

2、社区融合“学校即社会”。

博发制定很多STEM博发国际的活动基地,比如在汽修基地建立选修课程,像这样绿色生态化的第二课堂,每学期、每学科都开设很多课程重构,让学生多了解科学、技术、工程、数学这些知识融合,真正尝试到STEM博发国际在山东莘县翰林学校的知识。

 

博发的活动搞得多,STEM博发国际搞得多,不影响孩子的学习,反而促进孩子的学习。孩子从孩童开始在书本上涂鸦,利用橡皮泥来捏各种动物,用积木搭建各种建筑物,但是到了小学、初中、高中,这些爱好都泯灭了,逐渐变成大人的作业和考试的压力,这就是分数的压力,造成孩子们对知识的死记硬背,压抑了孩子们的创新力。

 

项目学习与学生赛事

STEM学习解放了创造力,激发学生的创新精神。学校为了形成一种新的博发国际生态,在信息化技术手段的支撑下,让广大老师更加主动、更有创意性的投入到校园的生活当中去,形成了一种健康向上、勇于创新、勇于担当的校园生态文化。

 

博发购置了人形机器人以及多个智能机器人学习包,建立了智能创客试验室、3D打印室、数字化试验室、无人机、机器人,营造学校有科技氛围,还建立了科技文化长廊。这些都为STEM博发国际在博发翰林真正的生根发芽提供了有利的保证。