隨著人工智能時代的來臨,未來社會對于創(chuàng)新人才的要求越來越高,而且國與國之間的競爭體現(xiàn)在人才競爭中。STEAM教育作為當今培養(yǎng)創(chuàng)新人才的主流方式,日漸滲透到教育教學改革的方方面面,獲得更多教育主管部門、學校和老師的重視。我國當前STEAM教育發(fā)展進入了一個新的階段,在國際科技競爭愈演愈烈的情形下,STEAM教育面臨巨大挑戰(zhàn),也為其發(fā)展帶來巨大機遇。

STEAM在線觀察家有幸采訪到國內著名STEAM教育專家、上海師范大學教育技術系主任江豐光教授,聽他對于STEAM教育的看法和觀點,學校如何發(fā)展自己的STEAM課程,以及行業(yè)發(fā)展面臨哪些瓶頸,等等問題。


江豐光教授

據了解,江豐光教授博士畢業(yè)于中國臺灣高雄師范大學的工業(yè)科技教育系教育科技組,曾在日本東京工業(yè)大學教育工學開發(fā)中心和德國伊斯梅瑙科技大學進行學習研究。研究方向是STEAM教育和學習空間,信息技術、創(chuàng)新教學也一直在做。在臺大做博士后主要是在做納米教育人才培養(yǎng)和教育技術方面。

后來曾在麻省理工、北師大做過STEAM教育方面的教學、教研工作。2019,美國高校教育信息化協(xié)會邀請他擔任2020高等教育地平線報告專家委員中國教授代表,評估高等教育未來趨勢HorizonReport地平線報告。從2013年開始,他一直是世界奧林匹克機器人賽的咨詢委員顧問。2017年,哈薩克斯坦教育科學部聘請他作為STEAM與教育技術專家。此外,還在美國、芬蘭的兩本權威STEAM教育期刊里擔任編輯委員。

江教授帶領上師大團隊從學校課題研究、課程設計開發(fā)一直到校外實踐,為推動STEAM教育在中國的發(fā)展、落地進行了大量成果顯著的工作,與澳大利亞昆士蘭科技大學、麻省理工、奧林匹克機器人大賽、中國各地小學、科技館等高校、機構合作,產出了豐碩的成果,并進行成果轉化和公益推廣。

以下是STEAM在線觀察家對江教授的采訪實錄,有很多有益觀點和實操辦法,建議大家認真閱讀學習~

一、世界各地家長、學生、教練對于學習STEM都有什么觀點?

江豐光:世界奧林匹克基金會委托我們代表官方,幫他們做一個調研,主要是調查機器人教育在全球的推展情況,機器人教育對孩子的影響,從家長、教練、學生的角度。這個部分數據量挺大的,預計好幾萬份,來自不同國家的學生、家長、老師。

我們發(fā)現(xiàn)一個有意思的事情,從不同國家的文化、現(xiàn)代化程度等方面來看,老師、家長、學生的觀點都不太相同。對于學生來說,最關注的有學習他人經驗、團隊合作、體驗新事物、交朋友,其中最核心的是對問題的解決。


教練的關注點在于,學生獲獎之后的成就感、自我挑戰(zhàn)、上進心、與學生的溝通能力,兩個國家隊之間的結盟,涉及到語言的溝通和表達技巧。

家長們認為,可以提高國際視野、對問題的分析能力、對國家榮譽性的提高,對學科知識的幫助,學習STEM對學科成績反而是有幫助,其中最核心的是機器人的學科知識、問題解決能力和溝通技巧,孩子有興趣所以愿意深入。

二、STEAM教育到底能夠給中國的學生帶來什么?


江豐光:我們過去是老師講,孩子聽,都是填鴨式學習或背多分、抄寫,絕大多停留表層的學習。包含我自己的學習經驗也是,那怎樣通過新型的教學來幫助孩子們有一些更深層次的學習,那就需要我們完善教改。

還有科學探究工具的使用,我們基本上無時無刻在解決問題、并使用工具,不管是實體的、還是線上工具。

學科之間的融合,早期主要是在講主題教學,綜合課程。講融合和跨學科比較少,因為很多老師會對跨學科有心理的壓力和恐懼。因為他覺得只熟悉自己專業(yè)的,怎么去教其他專業(yè)的,會產生心理壓力。所以這部分是需要合作,去產出,學科融合成為21世紀培養(yǎng)復合型人才的一個關鍵。

聯(lián)合國教科文組織也提到,孩子不是單一的學科專業(yè),有競爭力的孩子是復合型人才,既懂英文,又懂科技,既懂工程、又懂計算機,這種學科之間融合,在人才培養(yǎng)里面是很關鍵的。

基于問題的學習,當孩子帶著問題進課堂的時候其實是遠比老師直接講更有效果。

還有項目式的學習,所有這些過程,都需要經過一個學習歷程和考核,評析到最后產出。

然后跟真實情境的融合,芬蘭的教科書全都是全球相關的歷史、文化等,這些都是和真實情境融合,所以他們的孩子從小學就非常有國際觀。

假如要申請上哈佛、MIT等名校,并不是成績好就可以上,他會看你的自我評述,對社區(qū)是否有貢獻,你有沒有做出什么不一樣的表現(xiàn)等等,對全球議題或者對家鄉(xiāng),是不是有跟他們合作,得到社會、政府對你的肯定,這些都是很關鍵的,而不是考試第一名就可以進入。

學習者自主學習和探究,是STEAM教育里的一個深刻內涵,早期老師將知識傳輸給學生,學生是被動接受知識,但到STEAM教育里面,通過STEAM訓練之后, 他能夠自主建構出自己的本體知識,這個知識才會停留在自己的大腦里面,那樣學生的學習才能培養(yǎng)自律性和自主性。這也就是訓練學生成才的一個過程。

所以假如STEAM教育可以落實的話,對我們的孩子來說肯定是一個很大的幫助。其實STEAM不只是人才培養(yǎng),它是一種訓練孩子的思維,孩子的學習和生活相結合的歷程。

學習的自主性探究、建構知識。這個在國外中小學非常強調,而不是導師傳遞知識給他去考高分,假如我們社會整個的改變,我相信我們的學生是非常有競爭力的,因為我們的學生比國外的學生更加努力、勤奮。


對跨學科能力的培養(yǎng)、問題的解決能力、批判思考、創(chuàng)造、團隊合作等等,這些都是STEAM教育所提倡的。

STEAM教育目前在學術界并沒有一個標準的定義,但是我們可以從美國STEAM教育發(fā)展的脈絡來看,它肯定是學科的融合,走向真實問題的解決和實踐,最后跟他的生涯和職業(yè)結合,培養(yǎng)21世紀競爭性人才。所以,為什么美國從高校一直推到中小學、幼兒,因為他們強調要走在世界人才競爭力的前端。所以他們就一直往下落地扎根。

之前上課學生問道,我們國內也提倡一題多解,但最后評價方式只有一個標準答案,這個就是和考試評價制度有關。因為在歐美,像我在德國和美國待過,他們小學也考試, 更側重學生的學習歷程分析和定性的分析,所以在這方面和我們的評價系統(tǒng)不一樣。


上面這個圖是我在MIT訪學的時候,教授在訓練他們的大一學生怎么進行物理的思考跟推理。通過小組合作的思考,把過程寫下來,解決一道題目,然后小組去思考和探討,最后教授來協(xié)助點撥。其實我就發(fā)現(xiàn)一個,他們非常重視推理,重視孩子的思考,重視學生對于概念的理解,他是怎么衍生,從新手到專家的歷程。

所以我發(fā)現(xiàn)為什么這些學校能一直保持全球頂尖,因為和我們的教學方法完全不一樣。除了選拔高質量生源之外,你看這個班級才二十幾個學生,配一個教授,三個博士助教,可見他們的師生比非常低,又可以用非常高互動的方式進行授課。重點不是講授,而是培養(yǎng)問題理解、思考、推理、驗證、思辨、批判、反思等。所以在這一年,我覺得受益非常大,親歷頂尖高校的人才培養(yǎng)過程。上課的老師是物理院士,本身是頂尖的物理學家,他的授課到現(xiàn)在還在堅持著。

3、國內的STEAM教育取得了哪些進步和成果,存在哪些問題和痛點?


江豐光:這個問題比較大,從我個人的觀點來看。中央、高校、地方、中小學已陸續(xù)開展,中央從教科院王素主任那邊,到高校,比如北師大、華東、華南、上師大等等,地方包含江蘇、北京等等很多地方都有開展,很多中小學都在開展。

這個有點像早期的翻轉課堂,到現(xiàn)在的AR課堂一樣,很流行,大家都跟著做,但是做得徹底與否尚需驗證。

教育部2017年更新科學課綱涉及到STEAM教育,我覺得這是一個很大的突破,將STEAM教育寫進去,要求從小學生開始就要接受這方面的課程。并且國內每年舉辦STEAM大會,不管是企業(yè)、高校,還是政府舉辦的,都有。

個人認為,教育需要時間耕耘,和長時間的規(guī)劃。也就是說,短時間要從STEAM教育這里得到可視化、量化效果是不切實際的。因為人才的培養(yǎng)過程里面重視歷程,所以要有頂層設計到階段的驗證,效果的實踐,我們再去看學生的成長。但現(xiàn)在不是,現(xiàn)在是你要馬上見效果,包括家長等等。

不要一味跟風,企業(yè)有什么新產品出來就去做什么,學校應該有自己的主張,要強調學校的重點特色,新的技術融合可以的,但要思考這個技術對我們真的是有幫助嗎?

然后就是共同體的推進不足,我們目前,與美國最大的差異,就是沒有形成一個生態(tài),從上到下,從左到右的,我們沒有形成一個共同體。比如說,政府是否牽頭做一個STEAM的項目,落地到中小學、企業(yè),落地到場館。在美國,他們每個州都有,是政府要求的。

高校里面有沒有落地到公益社區(qū)服務和實踐呢,也是很少。這方面的共同體不足導致我們都是在單打獨斗。

社會公益STEAM教育不足,這方面我印象深刻的是,美國的爸爸媽媽有時間就會參與公益活動,比如去年我在匈牙利,家長來當裁判的志愿者,他們是美國的爸爸媽媽,是福特公司的,公司批準他們休假并贊助機票讓他們來當志愿者,這樣推廣STEAM教育或做公益。

教師教育跨學科人才培養(yǎng)的學程缺乏,在美國比如Tufts university是將教育學院和工程學院合作培養(yǎng)STEAM的人才,澳大利亞是昆士蘭大學把教育學部與工程、計算機融合起來做STEAM人才的培養(yǎng),目前國內還沒有相關跨學院的STEAM學程。


還有比如說,家長、社會的誤解,覺得STEAM是給程度好的學生去學,不太適合女生等,還有一些老師的誤解,他們認為STEAM老師需要進行大量的培訓,很難教,很多老師的刻板印象,來自于課堂的限制,有些年紀大的老師不太愿意嘗試,只教學生如何應付考試,能夠上高考好的學校就好了。

除此之外,還有資金、設備的缺乏,還有一些,比如學校缺乏和高校的交流和互動,沒有機會得到優(yōu)秀的STEAM的課例和資源,這些都是我們目前存在的問題。

其實我也在反思,為什么國內這么多的STEAM老師和課堂,缺少這一個平臺呢,美國、芬蘭、英國、加拿大,都有自己的STEAM教育平臺,由政府來資助和推動,把優(yōu)秀課例放上去共享,但是我們目前沒有,我覺得很可惜。

4、歐美的STEAM教育現(xiàn)狀如何,已發(fā)展到什么樣的程度?

江豐光:歐美國家非常關注這一塊,投入很多資源。美國聯(lián)邦政府發(fā)布的這個白皮書,要求給各州政府去落實、發(fā)展相關的資源,成立戰(zhàn)略伙伴的關系,高校、企業(yè)、政府成立戰(zhàn)略伙伴,所以他們各州都有STEAM學校。像我在波士頓,走幾步路,看到小學和中學上面就寫著是一個STEAM的學校。

第二個是通過學科融合吸引學生學習,他們也在改變自己傳統(tǒng)的教法,數學只教數學,不是的,他們把數學和工程的情境結合來教學,把水資源的課拿來講水土保護、植物、化學、生態(tài),所以他們開始走向融合。

第三,培養(yǎng)計算素養(yǎng),IT的能力。

第四,以透明的問責制度運作,因為是有資金資助,所以在立項制度、結果的評審等方面都值得我們借鑒。


這個是美國工程教育協(xié)會、科技科學教師協(xié)會定出來的全國課程大綱,針對中小學、學前,他們的課程范疇內容,包含階段知識點等等,他們都有完整的知識梳理和制定,這是走在全球之前的。

從這個我們看出他們非常強調K12的工程設計,可能他們是全世界第一個把工程設計融入到中小學教育中,他們從中央制定這樣的課程標準,規(guī)定從幼兒園到小學、初中、高中的課程設計,有一連貫的科學的指引,成為老師做科學課程的指引。


這個是一個美國國家資助的平臺,有大量的資源、課件、教案。其實我覺得這是我們國內應該要做的,建立一個開放的STEAM教育平臺,每年國家評選的優(yōu)秀本土案例,共享資源并進行推廣。

5、能否給國內從事STEAM教育工作者提供一些建議?


江豐光:對教育工作者的建議,首先是對STEAM教育認識不足,會產生很多問題。我在當評審的時候就發(fā)現(xiàn),比如他是科學老師,他就按照科學課來教,但這是科學課,不是STEM課;他是歷史老師,他想把歷史和音樂結合起來,但這個相對比較薄弱。

不知道如何設計和組織STEAM課程,產生迷思概念,無法分清STEAM和創(chuàng)客的區(qū)別。STEAM有強烈的學科、教學目標,而創(chuàng)客更偏向于活動,他沒有一定的標準去要求他的教學目標,創(chuàng)客只是說讓孩子發(fā)揮他的創(chuàng)造力,去完成一個作品通常就夠了。

針對這些問題我建議,需要推動教師專業(yè)發(fā)展的培訓,老師都需要在自己的專業(yè)知識上進行一些更新,從理念到課程設計、實施,線下培訓,國內外STEAM專家講座,示范校交流展示課,線上培訓,相關網站獲取資源,觀看課例,參加MOOC課程等。

一些老師反映看不懂英文,所以我也會在會議上呼吁,經常和政府反映,能不能有一部資金支持我們國內的教育資源推廣。我的課程也是找企業(yè)贊助的,不然也不容易推出來,也花了很多錢。課程內容是我們師生共同制作的,其余的的動畫、媒體設計與展現(xiàn)都是由企業(yè)后制加工的,所以還是很需要資金支持的。

STEAM教學自信心不足,不知如何將知識與真實世界的問題相結合,這個和我們過去的教師教育訓練有關系。怎么把學科融合,老師覺得會帶來更多課程設計的負擔。

不能引導學生進行批判性思考和提問,無法組織學生進行有效的課堂討論,什么時候該給支架,什么時候不該給,怎么引導討論,怎么控制課堂秩序等等,相關的建議是參與培訓,提升STEAM認識,在實踐中摸索成長,積累經驗,學校里面有一些種子老師的話,可以幫助從本土的課程開發(fā)到完善,也是一步步來。


我們發(fā)現(xiàn)在STEAM課程實踐的過程中,老師在測試和實踐中草草結束,在迭代的環(huán)節(jié)里面,老師應該給充足的時間讓學生去完善。在小組分配中,我們應該盡量將差生和優(yōu)生放在一起,男女生混合,這樣更會激發(fā)STEAM課程的優(yōu)勢,比如考試不好的學生動手能力可能很強,讓每個學生挖掘到自己的優(yōu)勢。學習單的使用是我們經常強調的,在STEAM活動歷程中,學習單是一種支架,輔助學生思維,包含解決問題,完成項目的歷程。

除此之外,很多老師會提出教學管理的問題。在美國的課堂中,學生吵是一種常態(tài),在我國學生吵是一種非常態(tài)。這是課堂文化、思維的差異。STEAM課堂在實踐過程中,讓學生多思維、討論,課堂太吵是可以包容,只不過應該有一個課堂的節(jié)奏、步驟和安排。

在課堂教學的環(huán)節(jié)上,老師應該有一個教學設計,而且是什么時候給工具,什么時候不給,有一些細微的差別,有時候你提早發(fā)實驗材料,學生根本不聽老師講,他們就開始動手了,導致整個項目進行不是很順暢,包括小組合作,怎么進行有效的合作分工,角色扮演等等。

專業(yè)發(fā)展里面,在國外很多STEM項目里面,老師也是一個學習者,也要參與培訓,深入理解之后才能帶領學生。


在學習評價方面,有形成性評價和總結性評價。STEAM教育更側重形成性評價。相關論文都可以查到,從1956到2001年時代的變遷,我們可以發(fā)現(xiàn),我們在教育目標分類里,從知識、理解、應用、分析、綜合、評鑒六個層次,到現(xiàn)在是記憶、了解:應用、分析、評鑒、創(chuàng)造等,這就是21世紀的進步。所以STEAM教育培養(yǎng)學生創(chuàng)造力是毋庸置疑的。

對教育部門和學校領導的建議是,校內的教師進行跨學科的合作進行STEM項目,試點STEAM的校本課程,比如北京朝陽區(qū)教委組織下的STEM聯(lián)盟校都是非常好的經驗,學校參展,學生扮演科學家、工程師去介紹自己的產品,學生之間進行交流、投票、互動,我作為專家在里面也受益很多,看到學生那份自信和進步。

教學觀摩、展示分享、交流研討,我覺得這都很重要。所以從學校校本課程的設計到校內外場館的合作,到參與大項目形成聯(lián)盟,進行官學研之間的合作,培養(yǎng)我們的終生學習人才。

除此之外,我認為教育當局和學校領導也應該重視,只有他們重視,老師才會有進一步的行動,推動STEM教育有需要一些資金、技術或課程的支持,這都是必要的。現(xiàn)在做的比較多的就是校本課程、綜合實踐課,不去占用老師的主課時間。

除此之外,課綱制定后,應該有一個專業(yè)的教師社群網站,進行跨學科整合的資源平臺,包括STEAM的專家資源庫,目前中國教科院在做,大部分專家集中在北京。以學習者為中心的設計,設計各種的教材,作為公益進行推廣。

成立STEAM教師團隊,有專家、中小學老師,有定期的線上輔導,包含專屬的網站,中央和地方的,中央是針對整個的資源,地方是有自己的特色的,開展系列的活動,進行老師的自主項目的征選,項目課題的申報,進行項目的立項和評估,把國外的優(yōu)秀案例請進來分享,或者我們老師出去看看,促進國際的交流,這對成長都是很有幫助的。


最后我要講的是,左邊這個圖,傳統(tǒng)教育都是填鴨式教學,培養(yǎng)出來的是個人成績至上。STEAM教育不再追求個人至上,我們強調的是團隊優(yōu)勝。通過學科融合、科技工具的使用,到問題解決、到培養(yǎng)他知道自己要什么,成為什么樣的人,能夠團隊協(xié)作,而不是個人主義。

除此之外,我們在學堂在線上開設MOOC課叫《《STEM課程設計與案例分析》》,是免費的,除了老師要證書,學堂在線會收證書費用,除此之外我們沒有收費。希望老師們可以多多使用起來。后續(xù)我們也在籌劃第二期的進階STEAM課程,有關STEAM課程的再設計,包含進階的工程教育。這部分我們將以本土案例為主,進行分析和介紹,我們會為老師們提供小學、中學的建議和案例。

6、一個學校怎么建設STEAM教育體系和課程?

江豐光:首先建議老師們先學習MOOC課程了解STEAM的基本理念,了解之后,成立STEM教研團隊,培養(yǎng)跨學科的種子教師,針對學校的優(yōu)劣勢和想要著手的主題進行研討交流,最后形成自己的方向;請高校的老師、專家或參考國內外的主題課程進行設計;最后在學校落地實踐,一開始不用開太多,可以從一兩個班開展實踐,看效果進行調整、優(yōu)化,最后進行評估。這是一個課程開發(fā)的流程。

如果直接請外包商業(yè)公司的話,因為他們是主題式的課程,學校的課程可能失去個性化特色,這也不是說不好,而是說有些老師會過度依賴于外部產品導致自己的課程缺乏創(chuàng)新,我建議公司的課程可以采用,但是不能過于倚重,不能成為學校的主題追求。假如學校要做出自己的特色,肯定要自己開發(fā)??梢韵葏⒖脊镜?,但一定要思考自己能夠做些什么樣的改變,怎么樣完善,要從中進行完善和形成自己的特色。所以學校參考、采購別人的沒有問題,一定分析好自己的優(yōu)劣,怎么進行STEM的推動,一定要有策略性。

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