南希梦专栏 | STEM到底是什么?STEM教师培养的15个教学行为大纲

南希梦

教育技术博士,美国STEM教育研究院认证讲师,北德州大学外语系讲师。

STEM到底是什么,怎么解决STEM师资培养的问题是这个专栏关注和想回答的问题。美国国家STEM教育中心对于STEM教师的培养和要求包括让老师们发现自身现有优势,解决认知失调领域,提高STEM课程设计和教学水平,在教学中不断反思,并成为STEM教育的研究者和思考者,确定个人和职业发展的更多可能性。

STEM老师的培养应该以“通过教授STEM,增加个人学习能力和教学能力”,也就是说,STEM教育的着力点在于提高学生学习能力和思维能力,而不是直接“提分”。也就是说,STEM 是一套教学方法,一个思维框架,里面的教学内容可以是STEM,也可以是更多其他学科的内容,或者生活中的技能。

虽然STEM这个词中只包括了科学,技术,工程实践和数学的跨学科综合能力,但它的外延其实是非常广泛的。以科学,技术,工程实践和数学为线索,加强实际生活和课堂的连接、内容和学生年级的结构连接。这也就是说,STEM教学法是面向所有的老师的,而不只是STEM涵盖学科的老师。数学,英语,美术,体育,音乐等等,所有学科和内容都可以把这套教学方法和本学科的教学内容结合,培养STEM思维方式。

15个教学行为指导大纲是针对老师在培养学生应对21世纪学习和职场期望的综合要求,其中的理论依据来自于教育学、科学、工程实践等。这套教学行为指导大纲鼓励老师在日常教学和设计中观察学生、反思教学,收集数据,最终能够上升到执行行动研究(action research)的高度,理解学生在STEM思维各个指标和维度的表现水平。

大纲可分为三大模块,依次介绍一下:

第一个模块是创造学习的环境,其中对老师的行为要求包括:

1)改善课堂文化

将课堂中不积极的、有畏难情绪的、厌学的情绪去掉,营造积极的、让学生有安全感(例如让学生觉得敢于犯错)的课堂氛围,鼓励学生发挥想象力,用探索欲满足好奇心和进取心,建立以学生为中心的课堂文化;

2)建立合作学习氛围

让学生在学习过程中自然而然想到和做到和同学一起组队完成动手项目,养成同伴互助的学习习惯;

3)连接课外学习,打通课堂的界限

在日常生活中观察和学习,让学习成为生活中自然安的一部分,培养学习“从实践中来,到实践中去”的学习理念;

4)将科技融入于课堂

跳出书本和纸笔的局限,让科技为教学材料和教学过程赋能,帮助学生更多维、更深入的理解所学内容,这一部分后面还会在SAMR科技运用模型中讲到。

第二个模块是建立科学理解,其中对老师的行为要求包括:

1)提出问题

老师对所教授领域的涉猎比学生广阔,老师提出的好问题可以引导学生向特定方向延伸思考。

2)善于运用测评(考试、测验及其他评价等)

恰当的测试和评价可以对学习过程起到事半功倍的效果。恰当的测试和评价方法会在后文中详细介绍。

3)对学生易误解的点作重点强调

有经验的老师总能对学生的易错点进行提前预防和铺垫,提供学生掌握某个思维能力或技能的捷径。

4)善于引导提问,和引导科学语言表达的发展

很多学科的表达具有一定的抽象性,比如对于数学概念和理解的表达不能完全由语言来 实现,在语言之外学生还应学会用公式、图表、统计方法等进行准确表达。

5)培养和建立科学素养

“科学素养”的内涵非常丰富,“科学兴趣、科学精神、科学知识、科学方法”是科学素养的四个基本要素。很多学者和专家都对这个概念进行过论述,在这里就不展开细述了。

第三个模块是让学生参与科学和工程实践,其中对老师的行为要求包括:

1)培养科学探究能力

发现、观察到某一现象,培养学生提出问题后还要进一步培养学生用科学方法搞清成因、寻找解释、原理、解决方案等。

2)培养学生用工程思维和能力解决问题

工程思维和能力具体体现为解决一个由困难、需要或期望所引发的问题,学生的主要任务是明确一个成功的方案应当达到的标准和面临的限制,并在理解科学概念的基础上,实现对其的利用,解决遇到的问题。

3)培养学生运用数据

在未来的大数据时代,对数据的运用能力就像今天上网一样,将成为日常生活密不可分的部分。培养学生对数据的敏感性和运用能力将是老师的主要教学目标之一。

4)运用项目式学习法

项目式学习是一种以学生为中心设计执行项目的教学和学习方法,从而促进学生的学习效果。在一定的时间内,学生选择、计划、提出一个项目构思,通过展示等多种形式解决实际问题。项目式学习和传统式学习方法相比,能有效提高学生实际思考和解决问题的能力。项目式学习的目标,是通过与现实相结合的实践方式,使学生更有效率地掌握学科知识,并在此过程中培养学生的社会情感技能。这在后面的文章里也会具体展开讨论。

5)培养用证据进行推理的能力

推理能力是STEM核心思维能力中的重要一项,也是计算思维的核心构成。培养学生运用证据进行推理是构建科学思维能力的基石。

6)提倡科学论证

论证过成是STEM思维能力的集中体现,是高阶的STEM技能,也是STEM素养的集中体现。

这样的罗列还比较“干”,后续的文章里我会把每一条掰开揉碎,把每一条都结合教学实例和教案分享和大家一起学习,一起进步。最后附一张比较经典的STEM教室装饰图,小分享一下沉浸在STEM世界里的赏心悦目:

图自http://www.rcsthinkfromthemiddle.com/lit-bits

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