2024年12月22日,河南省2024年義務(wù)教育師資薄弱環(huán)節(jié)改善暨中小學(xué)教師素質(zhì)提升工程萬名優(yōu)秀中青年教師培育計(jì)劃小學(xué)科學(xué)班進(jìn)入第三天,東南大學(xué)兒童發(fā)展與教育研究所副所長(zhǎng)柏毅教授作了《STEM教育:科學(xué)與工程實(shí)踐的理論與應(yīng)用》的主題報(bào)告和實(shí)踐教學(xué)。
柏毅:東南大學(xué)“百研工坊”創(chuàng)始人,東南大學(xué)兒童發(fā)展與教育研究所副所長(zhǎng),教授、研究生導(dǎo)師,教育部全國(guó)中小學(xué)科學(xué)教育專家委員會(huì)委員,教育部“國(guó)培計(jì)劃”科學(xué)類項(xiàng)目專家?guī)鞂<遥|南大學(xué))首席專家,教育部全國(guó)中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)精品課評(píng)委,教育部學(xué)位中心學(xué)位論文評(píng)委,江蘇省第五期“蘇教名家”培養(yǎng)導(dǎo)師,中國(guó)少年宮協(xié)會(huì)科學(xué)教育領(lǐng)域特聘專家,人民教育出版社《中小學(xué)科學(xué)教育》期刊編委,中國(guó)教育學(xué)會(huì)科學(xué)教育分會(huì)常務(wù)理事、副秘書長(zhǎng),中國(guó)青少年科技教育工作者協(xié)會(huì)科學(xué)教師教育專委會(huì)委員,主編《做中學(xué)在中國(guó)》《兒童發(fā)展早期前沿研究》《全國(guó)小學(xué)科學(xué)優(yōu)秀教學(xué)設(shè)計(jì)案例》《人工智能實(shí)驗(yàn)教材》《科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)》等。
STEM教育過時(shí)了嗎?
“STEM教育過時(shí)了嗎?”上午的主題報(bào)告《STEM教育:科學(xué)與工程實(shí)踐的理論與應(yīng)用》一開始,柏毅教授便向?qū)W員們拋出了這樣一個(gè)問題。他回憶起自己曾到一個(gè)經(jīng)濟(jì)不太發(fā)達(dá)的地方去講學(xué),與當(dāng)?shù)匾晃活I(lǐng)導(dǎo)談起STEM教育時(shí),沒想到那位領(lǐng)導(dǎo)竟然鄙夷不屑地說:“STEM教育?外國(guó)的東西,我們不學(xué)!”柏毅教授深有感觸地說:“看來經(jīng)濟(jì)不太發(fā)達(dá)的地方,首先改變?nèi)说乃枷胗^念很重要??!”
2023年11月,聯(lián)合國(guó)教科文組織決定在中國(guó)上海設(shè)立國(guó)際STEM教育研究所,這是聯(lián)合國(guó)教科文組織一類中心首次落戶中國(guó),而且是在歐美之外設(shè)立的首個(gè)全球性的一類中心,對(duì)中國(guó)乃至全球的STEM教育發(fā)展都具有重大戰(zhàn)略意義。柏毅教授說,這表明STEM教育不僅沒有過時(shí),而且成為包括中國(guó)在內(nèi)的許多國(guó)家的發(fā)展戰(zhàn)略。
柏毅教授向?qū)W員們介紹了STEM教育從美國(guó)源起的過程,并提出了對(duì)于STEM教育的解讀:在眾多孤立的學(xué)科中建立一個(gè)新的橋梁,為學(xué)生提供整體認(rèn)識(shí)世界的機(jī)會(huì),通過把這四個(gè)領(lǐng)域內(nèi)學(xué)科知識(shí)和技能的教與學(xué)整合到教學(xué)中,使學(xué)生學(xué)習(xí)的零碎知識(shí)變成一個(gè)互相聯(lián)系統(tǒng)一的整體,以消除傳統(tǒng)教學(xué)中各學(xué)科知識(shí)割裂、不利于學(xué)生綜合解決實(shí)際問題的障礙,是一種跨學(xué)科的學(xué)習(xí)方法。(課內(nèi)+課外)
對(duì)于STEM教育中的四個(gè)學(xué)科應(yīng)該如何理解呢?柏毅教授提出,STEM是科學(xué)(Science)、技術(shù)(Technology)、工程(Engineering)和數(shù)學(xué)(Mathematics)四個(gè)英文單詞首字母組成的縮寫??茖W(xué):讓學(xué)生試圖理解自然世界,通過收集實(shí)證經(jīng)驗(yàn),基于證據(jù)測(cè)試想法,給出合理普適的答案。如物理、化學(xué)、生物、環(huán)境科學(xué)等。強(qiáng)調(diào)“合理、合理、再合理”。技術(shù):源于工程設(shè)計(jì),可通過改造自然以滿足人類需求。如工業(yè)技術(shù)、信息技術(shù)等。強(qiáng)調(diào)“提高、提高、再提高”。工程:用科學(xué)和數(shù)學(xué)知識(shí)系統(tǒng)化地設(shè)計(jì)產(chǎn)品和工藝,從而滿足社會(huì)的需要。強(qiáng)調(diào)“妥協(xié)、妥協(xié)、再妥協(xié)”。數(shù)學(xué):是基礎(chǔ)工具,學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué),通過邏輯證明解釋模式和關(guān)系。強(qiáng)調(diào)“精確、精確、再精確”。
談到STEM素養(yǎng)問題時(shí),柏毅教授強(qiáng)調(diào),STEM的問題一定是從生活中來,從真實(shí)情境中學(xué)習(xí)。STEM教育培養(yǎng)的是學(xué)生綜合運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)解決問題的能力。強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維是STEM教育一個(gè)重要的目的。
柏毅教授還提出STEM課程的六大特征:①融合S、T、E、M四個(gè)要素;②以工程設(shè)計(jì)過程為主導(dǎo);③關(guān)注現(xiàn)實(shí)問題,注重在真實(shí)情境中學(xué)習(xí);④以學(xué)生為中心——主動(dòng)實(shí)踐;⑤學(xué)生進(jìn)行合作學(xué)習(xí),參與整個(gè)STEM課程;⑥結(jié)果開放,允許多個(gè)正確答案。
柏毅教授介紹說,2018年12月,美國(guó)白宮發(fā)布了STEM教育新的五年戰(zhàn)略計(jì)劃——“北極星計(jì)劃”,成為美國(guó)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的驅(qū)動(dòng)力量。2017年6月,中國(guó)教育科學(xué)研究院STEM教育研究中心成立,發(fā)布了《中國(guó)STEM教育白皮書》,并啟動(dòng)了“中國(guó)STEM 2029創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃”。2017年12月,河南省STEM教育研究中心成立,在省級(jí)教育行政部門層面開創(chuàng)了先河。希望我們大家共同努力,為中國(guó)的STEM教育發(fā)展和拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)作出貢獻(xiàn)。一起制作“古法濕版相機(jī)”!
下午的跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)環(huán)節(jié),柏毅教授在播放了一段關(guān)于濕版相機(jī)的視頻后,為學(xué)員們出了一道跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)作業(yè)題:借鑒濕版相機(jī)原理,設(shè)計(jì)制作簡(jiǎn)化模型,通過可調(diào)焦距實(shí)現(xiàn)不同景深物體清晰成像功能。
紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行。各小組拿到提供的項(xiàng)目活動(dòng)材料后,從一開始的毫無頭緒,到經(jīng)過討論后提出初步設(shè)計(jì)思路;從一次次動(dòng)手嘗試的失敗,再到一點(diǎn)點(diǎn)修改的完善……1.0版作品終于成型了,走上臺(tái)來展示一下,并講一講你們的設(shè)計(jì)思路吧。
經(jīng)過第一次小組展示,各小組或根據(jù)專家的點(diǎn)評(píng)意見,或借鑒其他小組的成功經(jīng)驗(yàn),再次設(shè)計(jì)出經(jīng)過改良優(yōu)化的2.0版,并進(jìn)行了第二次的小組展示——我們的1.0版作品原來存在什么問題,后來進(jìn)行了怎樣的優(yōu)化和改進(jìn),現(xiàn)在的成品效果如何。雖然它依舊并不完美,卻是小組全體成員集體創(chuàng)造的全世界獨(dú)一無二的作品。
山重水復(fù)疑無路,柳暗花明又一春。對(duì)于學(xué)員們來說,一個(gè)下午的團(tuán)隊(duì)合作,不管是剛開始的手足無措、苦思冥想,還是到后來的峰回路轉(zhuǎn)、豁然開朗,都是一次次寶貴的實(shí)踐體驗(yàn)。相信他們也會(huì)把柏毅教授帶給他們的這份寶貴體驗(yàn)帶回學(xué)校,帶領(lǐng)更多的學(xué)生在探索STEM教育的道路上不斷砥礪前行。