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以STEM教育创新引领教育未来

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第一作者:金慧

作者简介:金慧,胡盈滢,上海外国语大学 教育信息化国际比较研究中心,上海 200083 金慧,副教授,上海外国语大学新闻传播学院副院长,教育信息化国际比较研究中心副主任,研究方向:教学设计、新媒体教育应用、网络学习; 胡盈滢,教育信息化国际比较研究中心成员,上海外国语大学新闻传播学院教育技术系硕士研究生,研究方向:教学设计、教育信息化。

人大复印:《中小学教育》2017 年 05 期

原发期刊:《远程教育杂志》2017 年第 20171 期 第 17-25 页

关键词: STEM 教育/ 教育公平/ 学习体验/ 创新愿景/ 创客教育/ 创客空间/

摘要:2016年9月,美国研究所与美国教育部联合发布了《STEM 2026:STEM教育创新愿景》。该报告旨在促进STEM教育公平以及让所有学生都得到优质STEM教育的学习体验,对实践社区、活动设计、教育经验、学习空间、学习测量、社会文化环境等六大方面提出了愿景规划,指出了STEM教育未来十年的发展方向以及存在的挑战,如,教育资源分配问题、缺乏早期教育研究等。提炼了该报告中美国STEM教育的未来发展方向及其应对挑战的策略,以期对我国STEM教育战略有所启示与借鉴。

[中图分类号]G40-057

[文献标识码]A

[文章编号]1672-0008(2017)01-0017-09

一、引言

2016年9月14日,美国研究所与美国教育部综合了研讨会与会学者对STEM未来十年的发展愿景与建议,联合发布了《STEM 2026:STEM教育创新愿景》(STEM 2026:A Vision for Innovation in STEM Education,以下简称《STEM 2026》)报告。该报告从实践社区、活动设计、教育经验、学习空间、学习测量、社会文化环境六大方面提出了愿景规划,指出STEM教育未来十年的发展方向以及存在的八大挑战,对未来STEM教育的发展具有较好的指导作用,同时,也对我国STEM教育规划有所借鉴。

二、美国STEM教育创新的六大愿景

《STEM 2026》旨在推进STEM教育创新方面的研究和发展并为之提供坚实依据。该报告提出了六个愿景,力求在实践社区、活动设计、教育经验、学习空间、学习测量、社会文化环境等方面促进STEM教育的发展,以确保各年龄阶段以及各类型的学习者都能享有优质的STEM学习体验,解决STEM教育公平问题,进而保持美国的竞争力。

(一)网络化且参与度高的实践社区

报告指出,到2026年,STEM教育的实践社区将是相互协作、网状化关系的系统,STEM教育将渗透到学习者日常生活的方方面面。教师、领导者、优秀实践者等各方力量将与图书馆、博物馆、学校、企业、社区组织、指导人员等各方面资源相整合,共同打造具有地方特色的实践社区。未来的实践社区至少包含两个目标:网络化且参与度高。

网络化强调实践社区的系统性,策略是可以组建专业网络,将教育者与创新者融入到实践社区中,为所有人提供资源并提高学习体验,如,匹兹堡的“重构学习”(Remake Learning)项目[1];或采用系统性改革方法帮助学习者更好地学习数学和科学,如,“阿拉斯加原住民社区系统”(Alaska Rural Systemic Initiative)项目。[2]

参与度是指投身于实践社区的STEM教育者的角色类型和数量,愿景是希望所有与知识、工具、资源及专业知识建设相关的学校、早教机构、社区,来自学校、企业等各行业、各领域中的正式和非正式教育者和学生都积极参与到校内外STEM教与学的进程中。

到2026年,一个网络化且参与性高的实践社区将在STEM教育生活化以及优化STEM学习体验方面发挥关键作用。

(二)加入特别设计的游戏和风险的学习活动

学校系统中一直被忽视的“做中学”恰恰在STEM教育中起到关键作用。在未来十年中,学校学习的各个阶段都将有意识地引入特别设计的游戏和风险类活动,如,引入最新的科学理念和技术并将科学竞技类的比赛活动整合到课堂活动中。此类活动门槛低,容易掌握,适合包括残疾学生、双语学习者等所有类型的学习者。到2026年,在各类STEM主题的课堂活动中,学习者设计和创造的欲望将激发他们对STEM学习的好奇心;在与他人共同学习和思考的过程中,学习者将收获归属感并学会以团队协作方式来解决现实世界的问题和挑战。通过对未知领域的探索和发现,学习者将看到自己在STEM领域做出的小成就。

趣味性和风险性是对未来STEM学习活动设计的重要要求。设计趣味性强、动手实践类的调查活动可以培养学习者的好奇心、发现能力和进取心。风险性的引入能有效唤起学习者的责任意识,学会承担,不怕失败,让学习者在“试误”中学习。

(三)包含用跨学科方法解决“大挑战”的教育经验

“大挑战”指的是当地社区、国家层面或者全球范围内还未解决的问题,如,节水或改善水质问题;如何更好地了解人类大脑;发现预防、治疗脑疾病或损伤的新方法等。在未来STEM教育发展中,美国将“大挑战”问题引入到P-20(学前教育到20年级)阶段教育或其他课后项目活动中,将其涵盖学习的各个阶段并整合STEM教育经验和资源,用跨学科方法解决真实世界的“大挑战”。

白宫科技政策分析办公室(Office of Science and Technology Policy,OSTP)称该愿景“远大但可以实现”。到2026年,美国将会通过有效的机制来支持学生获得跨学科解决“大挑战”的教育经验,以确保所有学生可公平地获得优质的学习体验,并将跨文化、跨专业合作的方法和内容引入到STEM教学中。学校中的非正规教育工作者和教师将平等获得培训和资源,相关机构将帮助他们构建教学框架和创造学习经验。

包含用跨学科方法解决“大挑战”的教育经验至少强调三个特点:一是整合性,即将STEM学科之间以及与非STEM学科之间的分界打破;二是与实际生活相结合,在学习过程中加入“大挑战”任务,以帮助学生们更好理解STEM与生活之间的相通性,看到STEM在实际生活中的价值,为自己和他人造福;三是公平性,即在STEM学习过程中融入多元化的学生群体(异质性),特别关注女性学习者、少数民族、低收入或残疾的学生等。

(四)创新技术支持的灵活且包容的学习空间

灵活且包容的学习空间是指在组织、装备和获取信息方面为教育者和学习者提供更为灵活的空间,包括传统教室、自然世界、创客空间以及通过虚拟现实手段或基于技术的平台等,以加强学习者的STEM体验。灵活的学习空间可以适应各种学习活动,在非教师主导的课堂环境中,激发学生创造力,促进协作学习、发现学习以及实验学习。超越时空限制的学习空间,还能够为促进STEM概念的探索和STEM技能的发展提供新模式。

未来的STEM教育会利用翻转课堂和技术支持的工具,来创造更具灵活性和包容性的学习空间,并建立有效机制以确保获得和使用这些方法和工具的公平性。未来的课堂将是以学习者为中心的,学习者可以在课外时间通过在线视频获得知识,随后在课堂上更积极地应用学习内容。学习者还可以通过其他技术来获得跨学科的、更加真实的STEM学习体验。《STEM 2026》报告中提到:未来可能颠覆STEM课堂的六类技术,包括在线协作工具、在线混合的教育环境、沉浸式媒体、仿真游戏、智能导师系统和增强与虚拟现实。这些技术能够深化STEM学习,无限扩大物理教室的空间范围。

(五)创新且具操作性的学习测量

奥巴马曾指出,“整个国家需要重新思考如何对学生采用更少、更智能、更好的考评方式”。[3]未来的学习测量方式将更具创新性和可操作性,这充分体现学习者能力的多元化,既让学生体会到STEM学习中的成就感,又不会倍感压力。在之后的二十年里,学习测量的重点将是学习者的持续学习能力、个人素养、学术探究能力以及终身技能学习等方面。

报告指出:未来的学习测量将具有可操作性。采用不会过多占用课堂时间的

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