专访上海师范大学教育技术系主任江丰光教授:学校如何建设自身STEAM课程体系?

随着人工智能时代的来临,未来社会对于创新人才的要求越来越高,而且国与国之间的竞争体现在人才竞争中。STEAM教育作为当今培养创新人才的主流方式,日渐渗透到教育教学改革的方方面面,获得更多教育主管部门、学校和老师的重视。我国当前STEAM教育发展进入了一个新的阶段,在国际科技竞争愈演愈烈的情形下,STEAM教育面临巨大挑战,也为其发展带来巨大机遇。

STEAM在线观察家有幸采访到国内著名STEAM教育专家、上海师范大学教育技术系主任江丰光教授,听他对于STEAM教育的看法和观点,学校如何发展自己的STEAM课程,以及行业发展面临哪些瓶颈,等等问题。

江丰光教授

据了解,江丰光教授博士毕业于中国台湾高雄师范大学的工业科技教育系教育科技组,曾在日本东京工业大学教育工学开发中心和德国伊斯梅瑙科技大学进行学习研究。研究方向是STEAM教育和学习空间(未来教室),信息技术、创新教学也一直在做。在台大做博士后主要是在做纳米教育人才培养和教育技术方面。

后来曾在麻省理工、北师大做过STEAM教育方面的教学、教研工作。2019,美国高校教育信息化协会(EDUCAUSE)邀请他担任2020高等教育地平线报告专家委员中国教授代表,评估高等教育未来趋势HorizonReport地平线报告。从2013年开始,他一直是世界奥林匹克机器人赛的咨询委员顾问。2017年,哈萨克斯坦教育科学部聘请他作为STEAM与教育技术专家。此外,还在美国、芬兰的两本权威STEAM教育期刊里担任编辑委员。

江教授带领上师大团队从学校课题研究、课程设计开发一直到校外实践,为推动STEAM教育在中国的发展、落地进行了大量成果显著的工作,与澳大利亚昆士兰科技大学、麻省理工、奥林匹克机器人大赛、中国各地小学、科技馆等高校、机构合作,产出了丰硕的成果,并进行成果转化和公益推广。

以下是STEAM在线观察家对江教授的采访实录,有很多有益观点和实操办法,建议大家认真阅读学习~

一、世界各地家长、学生、教练对于学习STEM都有什么观点?

江丰光:世界奥林匹克基金会委托我们代表官方,帮他们做一个调研,主要是调查机器人教育在全球的推展情况,机器人教育对孩子的影响,从家长、教练、学生的角度。这个部分数据量挺大的,预计好几万份,来自不同国家的学生、家长、老师。

我们发现一个有意思的事情,从不同国家的文化、现代化程度等方面来看,老师、家长、学生的观点都不太相同。对于学生来说,最关注的有学习他人经验、团队合作、体验新事物、交朋友,其中最核心的是对问题的解决。

教练的关注点在于,学生获奖之后的成就感、自我挑战、上进心、与学生的沟通能力(在这样的团队合作项目里,怎样和不同年龄、不同性别、不同学校、不同国家的学生进行沟通),两个国家队之间的结盟,涉及到语言的沟通和表达技巧。

家长们认为,可以提高国际视野、对问题的分析能力、对国家荣誉性的提高,对学科知识的帮助,学习STEM对学科成绩反而是有帮助,其中最核心的是机器人的学科知识、问题解决能力和沟通技巧,孩子有兴趣所以愿意深入。

二、STEAM教育到底能够给中国的学生带来什么?

江丰光:我们过去是老师讲,孩子听,都是填鸭式学习或背多分、抄写,绝大多停留表层的学习。包含我自己的学习经验也是,那怎样通过新型的教学来帮助孩子们有一些更深层次的学习,那就需要我们完善教改。

还有科学探究工具的使用,我们基本上无时无刻在解决问题、并使用工具,不管是实体的、还是线上工具。

学科之间的融合,早期主要是在讲主题教学,综合课程。讲融合和跨学科比较少,因为很多老师会对跨学科有心理的压力和恐惧。因为他觉得只熟悉自己专业的,怎么去教其他专业的,会产生心理压力。所以这部分是需要合作,去产出,学科融合成为21世纪培养复合型人才的一个关键。

联合国教科文组织也提到,孩子不是单一的学科专业,有竞争力的孩子是复合型人才,既懂英文,又懂科技,既懂工程、又懂计算机,这种学科之间融合,在人才培养里面是很关键的。

基于问题的学习,当孩子带着问题进课堂的时候其实是远比老师直接讲更有效果。

还有项目式的学习,所有这些过程,都需要经过一个学习历程和考核,评析到最后产出。

然后跟真实情境的融合,芬兰的教科书全都是全球相关的历史、文化等,这些都是和真实情境融合,所以他们的孩子从小学就非常有国际观。

假如要申请上哈佛、MIT等名校,并不是成绩好就可以上,他会看你的自我评述,对社区是否有贡献,你有没有做出什么不一样的表现等等,对全球议题或者对家乡,是不是有跟他们合作,得到社会、政府对你的肯定,这些都是很关键的,而不是考试第一名就可以进入。

学习者自主学习和探究,是STEAM教育里的一个深刻内涵,早期老师将知识传输给学生,学生是被动接受知识,但到STEAM教育里面,通过STEAM训练之后, 他能够自主建构出自己的本体知识,这个知识才会停留在自己的大脑里面,那样学生的学习才能培养自律性和自主性。这也就是训练学生成才的一个过程。

所以假如STEAM教育可以落实的话,对我们的孩子来说肯定是一个很大的帮助。其实STEAM不只是人才培养,它是一种训练孩子的思维,孩子的学习和生活相结合的历程。

学习的自主性探究、建构知识。这个在国外中小学非常强调,而不是导师传递知识给他去考高分,假如我们社会整个的改变,我相信我们的学生是非常有竞争力的,因为我们的学生比国外的学生更加努力、勤奋。

对跨学科能力的培养、问题的解决能力、批判思考、创造、团队合作等等,这些都是STEAM教育所提倡的。

STEAM教育目前在学术界并没有一个标准的定义,但是我们可以从美国STEAM教育发展的脉络来看,它肯定是学科的融合,走向真实问题的解决和实践,最后跟他的生涯和职业结合,培养21世纪竞争性人才。所以,为什么美国从高校一直推到中小学、幼儿,因为他们强调要走在世界人才竞争力的前端。所以他们就一直往下落地扎根。

之前上课学生问道,我们国内也提倡一题多解,但最后评价方式只有一个标准答案,这个就是和考试评价制度有关。因为在欧美,像我在德国和美国待过,他们小学也考试, 更侧重学生的学习历程分析和定性的分析,所以在这方面和我们的评价系统不一样。

上面这个图是我在MIT访学的时候,教授在训练他们的大一学生怎么进行物理的思考跟推理。通过小组合作的思考,把过程写下来,解决一道题目,然后小组去思考和探讨,最后教授来协助点拨。其实我就发现一个,他们非常重视推理,重视孩子的思考,重视学生对于概念的理解,他是怎么衍生,从新手到专家的历程。

所以我发现为什么这些学校能一直保持全球顶尖,因为和我们的教学方法完全不一样。除了选拔高质量生源之外,你看这个班级才二十几个学生,配一个教授,三个博士助教,可见他们的师生比非常低,又可以用非常高互动的方式进行授课。重点不是讲授,而是培养问题理解、思考、推理、验证、思辨、批判、反思等。所以在这一年,我觉得受益非常大,亲历顶尖高校的人才培养过程。上课的老师是物理院士,本身是顶尖的物理学家,他的授课到现在还在坚持着。

3、国内的STEAM教育取得了哪些进步和成果,存在哪些问题和痛点?

江丰光:这个问题比较大,从我个人的观点来看。中央、高校、地方、中小学已陆续开展,中央从教科院王素主任那边,到高校,比如北师大、华东、华南、上师大等等,地方包含江苏、北京等等很多地方都有开展,很多中小学都在开展。

这个有点像早期的翻转课堂,到现在的AR课堂一样,很流行,大家都跟着做,但是做得彻底与否尚需验证。

教育部2017年更新科学课纲涉及到STEAM教育,我觉得这是一个很大的突破,将STEAM教育写进去,要求从小学生开始就要接受这方面的课程。并且国内每年举办STEAM大会,不管是企业、高校,还是政府举办的,都有。

个人认为,教育需要时间耕耘,和长时间的规划。也就是说,短时间要从STEAM教育这里得到可视化、量化效果是不切实际的。因为人才的培养过程里面重视历程,所以要有顶层设计到阶段的验证,效果的实践,我们再去看学生的成长。但现在不是,现在是你要马上见效果,包括家长等等。

不要一味跟风,企业有什么新产品出来就去做什么,学校应该有自己的主张,要强调学校的重点特色,新的技术融合可以的,但要思考这个技术对我们真的是有帮助吗?

然后就是共同体的推进不足,我们目前,与美国最大的差异,就是没有形成一个生态,从上到下,从左到右的,我们没有形成一个共同体。比如说,政府是否牵头做一个STEAM的项目,落地到中小学、企业,落地到场馆。在美国,他们每个州都有,是政府要求的。

高校里面有没有落地到公益社区服务和实践呢,也是很少。这方面的共同体不足导致我们都是在单打独斗。

社会公益STEAM教育不足,这方面我印象深刻的是,美国的爸爸妈妈有时间就会参与公益活动,比如去年我在匈牙利,家长来当裁判的志愿者,他们是美国的爸爸妈妈,是福特公司的,公司批准他们休假并赞助机票让他们来当志愿者,这样推广STEAM教育或做公益。

教师教育跨学科人才培养的学程缺乏,在美国比如Tufts university是将教育学院和工程学院合作培养STEAM的人才,澳大利亚是昆士兰大学把教育学部与工程、计算机融合起来做STEAM人才的培养,目前国内还没有相关跨学院的STEAM学程。

还有比如说,家长、社会的误解,觉得STEAM是给程度好的学生去学,不太适合女生等,还有一些老师的误解,他们认为STEAM老师需要进行大量的培训,很难教,很多老师的刻板印象,来自于课堂的限制,有些年纪大的老师不太愿意尝试,只教学生如何应付考试,能够上高考好的学校就好了。

除此之外,还有资金、设备的缺乏,还有一些,比如学校缺乏和高校的交流和互动,没有机会得到优秀的STEAM的课例和资源,这些都是我们目前存在的问题。

其实我也在反思,为什么国内这么多的STEAM老师和课堂,缺少这一个平台呢,美国、芬兰、英国、加拿大,都有自己的STEAM教育平台,由政府来资助和推动,把优秀课例放上去共享,但是我们目前没有,我觉得很可惜。

4、欧美的STEAM教育现状如何,已发展到什么样的程度?

江丰光:欧美国家非常关注这一块,投入很多资源。美国联邦政府发布的这个白皮书,要求给各州政府去落实、发展相关的资源,成立战略伙伴的关系,高校、企业、政府成立战略伙伴,所以他们各州都有STEAM学校。像我在波士顿,走几步路,看到小学和中学上面就写着是一个STEAM的学校。

第二个是通过学科融合吸引学生学习,他们也在改变自己传统的教法,数学只教数学,不是的,他们把数学和工程的情境结合来教学,把水资源的课拿来讲水土保护、植物、化学、生态,所以他们开始走向融合。

第三,培养计算素养,IT的能力。

第四,以透明的问责制度运作,因为是有资金资助,所以在立项制度、结果的评审等方面都值得我们借鉴。

这个是美国工程教育协会、科技科学教师协会定出来的全国课程大纲,针对中小学、学前,他们的课程范畴内容,包含阶段知识点等等,他们都有完整的知识梳理和制定,这是走在全球之前的。

从这个我们看出他们非常强调K12的工程设计,可能他们是全世界第一个把工程设计融入到中小学教育中,他们从中央制定这样的课程标准,规定从幼儿园到小学、初中、高中的课程设计,有一连贯的科学的指引,成为老师做科学课程的指引。

这个是一个美国国家资助的平台,有大量的资源、课件、教案。其实我觉得这是我们国内应该要做的,建立一个开放的STEAM教育平台,每年国家评选的优秀本土案例,共享资源并进行推广。

5、能否给国内从事STEAM教育工作者提供一些建议?

江丰光:对教育工作者的建议,首先是对STEAM教育认识不足,会产生很多问题。我在当评审的时候就发现,比如他是科学老师,他就按照科学课来教,但这是科学课,不是STEM课;他是历史老师,他想把历史和音乐结合起来,但这个相对比较薄弱。

不知道如何设计和组织STEAM课程,产生迷思概念,无法分清STEAM和创客的区别。STEAM有强烈的学科、教学目标,而创客更偏向于活动,他没有一定的标准去要求他的教学目标,创客只是说让孩子发挥他的创造力,去完成一个作品通常就够了。

针对这些问题我建议,需要推动教师专业发展的培训,老师都需要在自己的专业知识上进行一些更新,从理念到课程设计、实施,线下培训,国内外STEAM专家讲座,示范校交流展示课,线上培训,相关网站获取资源,观看课例,参加MOOC课程等。

一些老师反映看不懂英文,所以我也会在会议上呼吁,经常和政府反映,能不能有一部资金支持我们国内的教育资源推广。我的课程也是找企业赞助的,不然也不容易推出来,也花了很多钱。课程内容是我们师生共同制作的,其余的原创的动画、媒体设计与展现都是由企业后制加工的,所以还是很需要资金支持的。

STEAM教学自信心不足,不知如何将知识与真实世界的问题相结合,这个和我们过去的教师教育训练有关系。怎么把学科融合,老师觉得会带来更多课程设计的负担。

不能引导学生进行批判性思考和提问,无法组织学生进行有效的课堂讨论,什么时候该给支架,什么时候不该给,怎么引导讨论,怎么控制课堂秩序等等,相关的建议是参与培训,提升STEAM认识,在实践中摸索成长,积累经验,学校里面有一些种子老师的话,可以帮助从本土的课程开发到完善,也是一步步来。

我们发现在STEAM课程实践的过程中,老师在测试和实践中草草结束,在迭代的环节里面,老师应该给充足的时间让学生去完善。在小组分配中,我们应该尽量将差生和优生放在一起,男女生混合,这样更会激发STEAM课程的优势,比如考试不好的学生动手能力可能很强,让每个学生挖掘到自己的优势。学习单的使用是我们经常强调的,在STEAM活动历程中,学习单是一种支架,辅助学生思维,包含解决问题,完成项目的历程。

除此之外,很多老师会提出教学管理的问题。在美国的课堂中,学生吵是一种常态,在我国学生吵是一种非常态。这是课堂文化、思维的差异。STEAM课堂在实践过程中,让学生多思维、讨论,课堂太吵是可以包容,只不过应该有一个课堂的节奏、步骤和安排。

在课堂教学的环节上,老师应该有一个教学设计,而且是什么时候给工具,什么时候不给,有一些细微的差别,有时候你提早发实验材料,学生根本不听老师讲,他们就开始动手了,导致整个项目进行不是很顺畅,包括小组合作,怎么进行有效的合作分工,角色扮演等等。

专业发展里面,在国外很多STEM项目里面,老师也是一个学习者,也要参与培训,深入理解之后才能带领学生。

在学习评价方面,有形成性评价和总结性评价。STEAM教育更侧重形成性评价。相关论文都可以查到,从1956到2001年时代的变迁,我们可以发现,我们在教育目标分类里,从知识、理解、应用、分析、综合、评鉴六个层次,到现在是记忆(Remember)、了解(Understand):应用(Apply)、分析(Analyze)、评鉴、创造(Create)(包含创造力、对新事物的理解能力、问题解决能力)等,这就是21世纪的进步。所以STEAM教育培养学生创造力是毋庸置疑的。

对教育部门和学校领导的建议是,校内的教师进行跨学科的合作进行STEM项目,试点STEAM的校本课程,比如北京朝阳区教委组织下的STEM联盟校都是非常好的经验,学校参展,学生扮演科学家、工程师去介绍自己的产品,学生之间进行交流、投票、互动,我作为专家在里面也受益很多,看到学生那份自信和进步。

教学观摩、展示分享、交流研讨,我觉得这都很重要。所以从学校校本课程的设计到校内外场馆的合作,到参与大项目形成联盟,进行官学研之间的合作,培养我们的终生学习人才。

除此之外,我认为教育当局和学校领导也应该重视,只有他们重视,老师才会有进一步的行动,推动STEM教育有需要一些资金、技术或课程的支持,这都是必要的。现在做的比较多的就是校本课程、综合实践课,不去占用老师的主课时间。

除此之外,课纲制定后,应该有一个专业的教师社群网站,进行跨学科整合的资源平台,包括STEAM的专家资源库,目前中国教科院在做,大部分专家集中在北京。以学习者为中心的设计,设计各种的教材,作为公益进行推广。

成立STEAM教师团队,有专家、中小学老师,有定期的线上辅导,包含专属的网站,中央和地方的,中央是针对整个的资源,地方是有自己的特色的,开展系列的活动,进行老师的自主项目的征选,项目课题的申报,进行项目的立项和评估,把国外的优秀案例请进来分享,或者我们老师出去看看,促进国际的交流,这对成长都是很有帮助的。

最后我要讲的是,左边这个图,传统教育都是填鸭式教学,培养出来的是个人成绩至上。STEAM教育不再追求个人至上,我们强调的是团队优胜。通过学科融合、科技工具的使用,到问题解决、到培养他知道自己要什么,成为什么样的人,能够团队协作,而不是个人主义。

除此之外,我们在学堂在线上开设MOOC课叫《《STEM课程设计与案例分析》》,是免费的,除了老师要证书,学堂在线会收证书费用,除此之外我们没有收费。希望老师们可以多多使用起来。后续我们也在筹划第二期的进阶STEAM课程,有关STEAM课程的再设计,包含进阶的工程教育。这部分我们将以本土案例为主,进行分析和介绍,我们会为老师们提供小学、中学的建议和案例。

6、一个学校怎么建设STEAM教育体系和课程?

江丰光:首先建议老师们先学习MOOC课程了解STEAM的基本理念,了解之后,成立STEM教研团队,培养跨学科的种子教师,针对学校的优劣势和想要着手的主题进行研讨交流,最后形成自己的方向;请高校的老师、专家或参考国内外的主题课程进行设计;最后在学校落地实践,一开始不用开太多,可以从一两个班开展实践,看效果进行调整、优化,最后进行评估。这是一个课程开发的流程。

如果直接请外包商业公司的话,因为他们是主题式的课程,学校的课程可能失去个性化特色,这也不是说不好,而是说有些老师会过度依赖于外部产品导致自己的课程缺乏创新,我建议公司的课程可以采用,但是不能过于倚重,不能成为学校的主题追求。假如学校要做出自己的特色,肯定要自己开发。可以先参考公司的,但一定要思考自己能够做些什么样的改变,怎么样完善,要从中进行完善和形成自己的特色。所以学校参考、采购别人的没有问题,一定分析好自己的优劣,怎么进行STEM的推动,一定要有策略性。

来源:STEAM在线观察家,转载请注明出处。

(声明:除STEAM在线·观察家原创文章外,STEAM在线·观察家分享和转载的文章皆为促进STEAM教育行业在中国的发展,仅做学习交流,非商业用途,都会注明来源,如文章、照片的原作者有异议,请联系后台快速处理或删除,谢谢支持。)