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重庆市巴川国际高级中学校校长侯著久析谈STEA

重庆市巴川国际高级中学校校长侯著久析谈STEAM课程建设

  一个国家的经济发展基础并不只是金融等所谓的虚拟经济、服务经济,制造业尤其是高端制造业是社会健康经济真正的坚实基础之一。这里的高端包括两个层面的含义,一是产品质量上的高水平,一是科技含量上的尖端性。高端制造业对公民的科技素养提出了更高的要求。我国正处在社会发展转型期,社会建设者的创新能力、实践能力发展是亟待全社会着力解决的问题,教育行业必须直面严峻的发展挑战。

  人类对世界的认识从古代的朦胧一体,逐渐分化为分科的学问,经由分科深化了对自然的认识。然而从上个世纪50年代以来,学者们发现自然的规律并不是封闭系统决定论的可逆过程,而是开放系统于开放的环境中,在混沌的边缘,经由主体自组织发展的不可逆过程。分科的学问渐渐走向融合,整体性的视野和思维,成为我们认识世界顺应规律发展的重要思想方式。本文试图扼要概述STEM教育的发展脉络与内容框架,回顾已有实践,展望可能的突破策略,以期促进同行的进一步思考和实践,进而促进教育的变革,顺应社会的发展要求。

 一、STEM的由来与内涵

(一)STEM课程的由来

  美国历来重视国家核心竞争力。上世纪80年代以来,美国为继续保持经济领域全球领导地位,深刻认识到科技教育的滑坡与缺失将会造成人才严重短缺。因此,他们富有创见地提出了科学、技术、工程和数学(STEM)学科集成战略,为保持国家可持续竞争力,必须大力培养训练有素的数学家、科学家、工程师、技术人员和具备科学素养的美国公民。近30年来,美国政府,和美国的一些科研机构、高校、基金会通过立法、拨款、专门项目等等方式推动着STEM深化发展。

  最近,奥巴马发布了《总统2012预算要求和中小学教育改革蓝图法案》,决定斥资2亿多来推进STEM课程的实施,今后两年内,要招聘1万名STEM教师;未来10年中,要培养10万名STEM教师。

(二)STEM、STEAM与课程框架等

  STEM是科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)和数学(Mathmatics)英语首字母缩写,在1986年由美国国家科学委员会首次提出。委员会在《本科的科学、数学和工程教育》报告中明确提出了高等教育领域中SME&T(科学、数学、工程和技术)教育的纲领性建议。

  1996年,美国国家科学基金会的《塑造未来:透视科学、数学、工程和技术的本科教育》报告,针对社会发展中的形势和问题,对学校、地方政府、工商业界和基金会提出了明确的政策建议,包括大力“培养K-12教育系统中STEM教育的师资问题”。

  2007年,美国国家科学委员会发表《国家行动计划:应对美国科学、技术、工程和数学教育系统的紧急需要》报告,行动计划中将STEM教育从本科阶段延伸到中小学教育阶段,从中小学就开始实施STEM教育。

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  STEM课程框架(根据李昭伊,刘君,卢泰天, 2011年)

  STEM领域建立在与其他学科的融合基础上。STEM的教育哲学是“以设计和探索为目的的,并对技术问题解决进行科学的探索”。STEM的构成框架如图1所示。

  STEM课程的培养目标中包含了科学素养、技术素养、工程素养和数学素养等方面。

  1.科学素养(Scientific literacy)是一种运用科学知识和过程(如物理、化学、生物科学和地球空间科学)理解自然界并参与影响自然界的有关决策。

  2.技术素养(Technological literacy)是指使用、管理、理解与评价技术的能力。学生应当知道如何使用技术,了解技术的发展过程,具备分析新技术如何影响自己、国家乃至整个世界的能力。

  3.工程素养(Engineering literacy)是指对技术的工程设计与开发过程的理解。工程课程是基于项目,整合了多门学科的知识,使得难以理解的概念与学生生活密切相关,激发学生解决问题的兴趣。工程设计是把科学与数学原理系统地、创造性地用于实践的结果。

  4.数学素养(Mathematical literacy)指学生在发现、表达、解释和解决多种情境下的数学问题时进行分析、推断和有效交流思想的能力。

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  STEAM课程框架(李昭伊,刘君,卢泰天, 2011年)

  STEAM是由美国弗吉尼亚理工大学的学者Yakman首次提出。STEAM中的

  A(艺术)是指美术、语言、人文、形体艺术等含义。韩国学者金镇洙指出A狭义上是指美术、音乐等学科,广义上包括美术、音乐、社会、语言等人文语言艺术。STEAM的构成框架如图2所示。

  STEAM的课堂常常是基于真实问题解决的探究学习(PBL,Problem-Based Learning)、基于设计的学习(DBL,Design-Based Leraning),它强调学生在看似杂乱无章的学习情境中发展设计能力与问题解决能力,因为真实的问题是劣构、错构的问题。STEM课堂上教师围绕一个真实问题,促进学生参与到一个班级范围内的小组中去开展研究,期间有可能通过面对面的方式、网络的方式与校外学习支持者、学习伙伴开展交流。在学习与研究的过程中,学生被要求使用技术搜集、分析数据,并设计、测试和改进一个解决方案,然后与其同伴交流研究成果。这类学习方式,学生需要花费更多的课外时间。

  此循环包括了两个基本循环:探究学习循环和设计制作循环,每个循环都涉及各种写作、反思与公开展示,以帮助学生阐释经验,澄清所学的知识,并将行动与目标联结起来。在两个循环并行或串行展开的过程中,学生迭代工作,逐步完善设计方案,进而提高对科学概念的理解、充分发展实践与创新能力。

  从K12学段学校实施层面来看,STEAM的践行离不开课程这个概念,STEAM在基础类课程板块涉及到数学、科学(理化生等)、技术(通用技术、信息技术)、艺术(语言、音乐、美术)等四大领域的核心课程,而且还包含了各类丰富的相关选修课程。

  美国学者桑德斯指出STEM中的技术、工程、科学及数学这四个知识体系一定会有一方面是突出强调的内容。因此在实施STEM和STEAM教育时,技术和工程两方面要必选其一,然后再综合科学、数学及艺术方面的内容,构建相关选修科目来达到STEAM教育的目的。需要指出的是这里的“技术”是一个狭义的界定,主要是指人与技术手段的相互关系,而在我们前续的研究中“技术”一词的界定已经包括了此处狭义的“技术”概念与“工程”的概念。

二、巴川国际STEAM模式体系构建

  目标 >>>

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  可能的STEAM学习循环示意图

  巴川国际S.T.E.A.M.的战略目标是鼓励新一代的学习者自信自发地使用自身的能力和情感;积极地解决问题和面对挑战,获得自身的成长;激发学生和工作人员寻求更高的目标,为使世界变得更美好,更安全,更有爱心而努力!

  课程的设计要体现国际的视野、超前的眼光、前沿的信息、和战略的思维:

  1、与SAT测试和AP课程对接;2、锁定一批优质大学,满足他们对学生的要求。

  愿景 >>>

  巴川国际S.T.E.A.M.为来自中国各地和世界各地的学生提供异常强大的、以研究为基础的、均衡的教育体验。学校的教室,实验室,活动中心,体育团队和宿舍通过汇集和引用世界各地的优秀教育项目在教育界创立新的突破。我们的毕业生将以创新精神,创业能力及协作领导公司和幸福家庭的能力著称。

  我们的学校将拥有世界一流的师资、世界一流的教学设备、世界一流的课程,并培养出世界一流的学生。

  途径 >>>

  ★成立课程设计小组,邀请世界级科学家、教育家参与STEAM课程体系建设和质量监控;

  ★面向世界,广聘名师,组建一流教师团队;

  ★面向全中国乃至世界,招收具有远大志向和社会责任感的优秀学子,参与STEAM课程学习;

  ★与世界一流名校(包括中学和大学)开展深度教育合作,借鉴其办学经验,吸纳其优秀人才,引进其课程资源,将世界先进的教育理论和方法与中国的教育现实实践相结合,探索中国的精英人才培育之路。

  1、多元参与的专家咨询委员会,包括境外STEM学校一线教师,世界名校测评与课程论专业的教授,SAT、PISA等考试评估机构的测评专家,以及中方国际学校、高校和教科研机构的专家。该委员会的任务是做课程的顶层设计,明确课程所涉及的领域,建立课程的框架。

  2、课程标准开发小组。该小组负责依据专家咨询委员会确定的课程领域和框架,设计课程模块和标准。

  3、教材选择和编辑小组。该小组负责依据课程标准,选择和编撰教材,编写各学科、各模块的教学指导意见。

  4、考试测评中心。该中心只需要一两个核心人员,具体的工作可以和境外权威机构或学校合作,以外包形式开展工作。

  X+Y+Z课程模式

  X:参照SSAT、SAT的标准分别设置7-8、9-10课程

  Y:以世界一流大学对学生的学习能录要求设置AP类课程

  Z:让学生的个性特长和其锁定的大学目标,设计研究性课程

  学校运作模式 >>>

  1、学生三段分流选拔模式

  7-8年级,以SSAT为导向的基础课程教学,注重基础知识、基本技能的培养。在8年级结束时,学校和学生双向选择,有序分流。

  9-10年级,以SAT为导向,完成高中课程的教学任务,做好升学的基本准备。

  11-12年级,个性化的AP课程,托福/雅思/SAT考试。

  2、教师团队管理模式

  校长兼管理首席,建设三级人才梯队:首席教师+骨干教师+一般教师

  设X、Y、Z三段首席教师,首席教师专注于学段和课程的管理,负责选拔和统领骨干教师,骨干教师负责指导培训一般教师。

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三、巴川国际STEAM课程建设现状

  巴川STEAM创新课程主要分四个板块展开:数学、科学(融入工程与技术)、英语、文科。

  数学:数学是STEAM课程体系的基础。目前,STEAM七年级学生正在使用数学团队编译的双语校本教材。该套教材摒弃国内传统数学教材的填鸭式教育和大量重复性练习,转而以问题探索为主要导向,知识范围更广,让学生养成灵活的数学思维,鼓励学生自主探索数学问题。本套教材将根据实际授课情况进行修订,并将开发出配套的习题集和评价体系。

  科学:科学是STEAM课程体系的核心,而实验是进行科学探索的必要步骤,这也是目前中国学生所欠缺的科学技能。STEAM七年级学生已开设生物课,除了教材内的实验内容,生物课还开展了鱼的的解剖、蛙的解剖、蛙搔爬反射、小鼠迷宫、家鸽解剖等一系列教材以外的实验。八年级即将开设物理课,科学团队也将和上海STEM云中心合作进行跨学科的技术、工程类实验开发。

  英语:英语是国际学校学生进行STEAM学科学习的语言工具,是学生进入高中以及大学后的学术语言。为逐步实现这一目标,目前STEAM七年级英语教学正在进行两项尝试:一是在常规语言教材之外进行英语分级阅读课程,培养学生用英语阅读和思考的习惯。本年度七年级学生平均课外英语阅读量达到三万词,阅读量最高的学生达到近十万词。二是通过进行游戏化英语教学来提高课堂学习效率,摒弃传统填鸭式的英语教育,提高学生学习英语的积极性,在有限的时间内达到最佳的英语教学效果。

  艺术/人文:文科(语文、政治、历史、地理、艺术等科目)是对STEAM课程体系的人文素养补充,帮助学生形成正确的人生观、价值观和世界观。文科各学科之间知识联系紧密,目前,STEAM七年级在有限的教学时间内正在进行文科整合教育,如改编文言历史故事、探索地理因素对历史发展的影响等,引导学生综合利用所学知识去探索世界,强调文科知识的整合性和实用性。

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四、巴川国际STEAM课程建设的阶段性目标和主要内容

  2016-2017学年,STEAM各学科教研团队将在现有的课程研究和教学实践的基础上,进一步完善课程内容,初步形成STEAM创新课程体系。

  2.1 数学

  目标:开发以问题探索为主导的数学课程

  主要内容:(1)数学团队编译出以问题探索为主导的双语数学教材(七、八年级),并融入国内教材中的数学概念作为补充。充分调研实际教学情况,根据调研结果调整教材内容的广度和深度。(2)数学团队根据教材内容编译出双语数学习题集以及标准化评估体系(试卷、题库等)。2018年9月前全面完成7-11数学实验教材及其配套教辅资料、评估体系的编写工作。

  2.2 科学

  目标:开发科学实验课程

  主要内容:(1)科学团队结合教材理论内容(七、八年级)以及对于学生科学素养的培养目标,开发出足量的实验课程,确保学生每周至少进行一次实验。实验包括实验室实验、生活中的科学实验、家长参与的亲子实验等内容。(2)与上海STEM云中心合作进行实验课程开发和科学教师培训,设计并开展跨学科的技术、工程类实验课程。

  2.3 英语

  目标:开发英语分级阅读课程,探索游戏化英语教学模式

  主要内容:(1)在英语分级阅读课程方面,英语团队通过研究国内外先进的英语分级阅读体系以及在本校的分级阅读实践经验,系统开发适合七、八年级的英语分级阅读课程,包括开发分级阅读校本教材和评价体系、选定课外分级阅读资料等。(2)英语团队通过参加培训、进行教研等形式,系统总结与所用教材相匹配的游戏化英语教学方法,充分提升课堂教学效率和学生的学习积极性,在保证授课效果的同时加快授课进度。八年级结束时,完成九年义务教育阶段英语教学任务,并在听力、口语和阅读三个方面彰显改革优势。

  2.4 艺术/人文课程

  目标:开发文科整合性探索课程

  主要内容:文科团队通过参加培训、进行教研等形式以及在本校的教学实践经验,系统开发适合七、八年级的文科整合性探索课程,形成配套校本教材和评价体系,培养学生综合利用文科知识来探索世界的能力。课程主题包括但不限于:历史文言故事改编、历史微小说创作、文字的历史演化、地理因素对于历史发展的影响,等等。

后记,小编朋友研发了一个游戏化的少儿编程在线课程(5-12岁),游戏化教学结合scratch(一款在线少儿编程工具,类似乐高的积木拼搭),我家娃娃学了几次课,非常喜欢(超预期),16次课才200多块钱,对锻炼孩子的思维能力和动手动力很有帮助。

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