編者按:在知道STEAM之前,我知道STEM,可對于之后加入的“A”卻沒有多少認識。為什么要加入“A”,加入“A”之后的STEAM能帶給信息技術課程什么樣的改變?STEAM涉及的數學、科學(理化生等)、技術(通用技術、信息技術)、藝術(語言、音樂、美術)等四大領域對學生的成長有什么幫助?STEAM能助Scratch走多遠?這些問題,也許能在后面的文章中,尋找到答案。
● 活動背景
為什么學生喜歡計算機卻不喜歡信息技術課?信息技術課程的核心價值是什么?自計算機課程更名為信息技術課程后,相關的爭論就沒有停止過。
歷年來的討論內容大致可以分為三點:①信息技術課程有沒有存在的價值?②為什么人們對其失去信心?③未來的趨勢和方向在哪里?綜合多年來的觀察,課標將“信息素養”作為信息技術課程的核心價值,導致其越來越偏離“技術”本身,越來越不像技術課程,從而讓學生反感。某些省市將信息技術納入會考、高考的做法,雖然確立了課程的地位,但同時將課程送進“題海應試”的怪圈,更是背離了“營造良好的信息環境,打造終身學習的平臺”和“強調問題解決,倡導運用信息技術進行創新實踐”的初衷。
在學術圈爭論不休的同時,一些草根教師也在自發探索。2010年左右在民間掀起的Scratch教學是一大亮點。Scratch是MIT推出的面向兒童的編程語言,支持開發電腦游戲、互動故事、圖形藝術作品、電腦動畫等多媒體作品。因界面友好,寓教于樂,深受師生的喜歡。更為難得的是,Scratch語言支持硬件(傳感器、單片機)編程,在科學實驗、數學建模、仿真模擬、藝術表達、創意設計等方面都具有很好的教學潛力。從趣味編程到趣味創造,這些教師在有意無意中走到了融科學、技術、工程學和數學于一體的STEM教育潮流中去。而此時他們才發現,這樣的課程正是最能體現技術教育價值,最受學生喜歡,也最能培養其創新精神、實踐能力的綜合性課程。
2012年8月,北京景山學校召開了第一次Scratch教學研討會,吸引了全國五十多位代表,從而形成以北京、常州、廣州和溫州為代表的Scratch教學實驗區,各種基于Scratch的校本課程如雨后春筍般冒出。2013年8月,在溫州電教館的支持下,這些綜合性課程的踐行者們于溫州中學召開了第二次研討活動。為了考慮到今后活動的延續性,特命名為“第一屆中小學STEAM教育創新論壇”,以“Scratch教學流派和創新應用” 為主題,交流Scratch在全國各地的實施經驗,探討STEAM教育的模式、課程和支持方案。
此次活動既要總結Scratch領域的現狀和趨勢,又希望引導國內這群難得的以信息技術背景為主的研究型教師,從Scratch語言拓展到其他語言、從單一的軟件教學拓展到軟硬件相結合、從純粹的信息技術學科拓展到STEAM等多個相關領域。為此,組委會邀請了企業界的代表參與,試圖調整教育產品與創新課程之間的矛盾與困局,為信息技術課程開拓更為寬廣的舞臺。
● 活動概況
本次活動由溫州市電教館、溫州市教育信息中心主辦,溫州中學承辦,支持單位為中國信息技術教育雜志社、溫州大學教育信息化研究所。參會代表80多人(不包括溫州的旁聽代表20多人),分別來自全國13個省(自治區、直轄市),浙江省以外的代表占了半數以上,大部分代表來自北京、上海、江蘇、重慶、廣東等發達地區,其中最遠的代表來自黑龍江。
● 初步共識
1.明確了實施STEAM教育的必要性
(1)STEAM教育是國家教育改革和教育發展的需要
《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)》在戰略主題中明確指出:堅持能力為重。優化知識結構,豐富社會實踐,強化能力培養。著力提高學生的學習能力、實踐能力、創新能力,教育學生學會知識技能,學會動手動腦,學會生存生活,學會做人做事,促進學生主動適應社會,開創美好未來。對學生的培養已經從應試能力向立足于學生全面發展的綜合素質培養轉變,這就要求教育培養方案必須能夠與學生的綜合能力和素質提升相匹配,STEAM教育無疑是一種很好的實現形式之一。例如,日本推出的“彩虹計劃”,其中一個重要的內容是推行了類似STEM的做法,打破各個教師和學科之間的界限,強制讓教師之間合作并推行整體的教學觀。雖然其中的一些做法在當時遭到了很多教師反對,但正是由于其前瞻性,現在他們的教育成效開始發揮作用,并使得他們的教育系統始終保持領先的地位。
(2)STEAM教育是培養未來工程領軍人才的迫切需要
中國工程院2010年發布的《人才創造未來 創新引領世界——關于工程科技人才的調查報告》指出:2007~2008年度《全球競爭力報告》(世界經濟論壇)在“科學家和工程師的可獲得性”排名中,中國位于125個國家的第77位。由于工程性與創新性的缺位,使得我國的高等工程教育難以滿足國家發展對創新型工程科技人才的迫切需要。工程科技領域的領軍人物、具有創造力的工程師的稀缺,是制約我國實現工程科技創新以及今后全面領先于世界工程科技的最關鍵因素。追溯其原因,我國學生專業和工程教育啟蒙少且晚是難以培養領軍人才的重要因素。
2.討論了STEAM教育可能的實踐路線
圍繞著“Scratch教學流派和創新應用”這一主題,會議基于Scratch在全國各地的實施情況,探討了STEAM教育可能的實踐路線,其中關鍵要素在于課程、課時、師資和評價。
(1)STEAM教育需要依托課程來普及
雖然國家層面也有類似科技創新活動、機器人大賽之類的實踐策略。但是K12領域中的青少年科技競賽中有功利主義、錦標主義的苗頭,讓這些競賽成為極少數人的游戲,所以STEAM教育在K12的踐行離不開“課程”這一概念。在基礎類課程,STEAM將涉及數學、科學(理化生等)、技術(通用技術、信息技術)、藝術(語言、音樂、美術)等四大領域的核心課程,而且還包含了各類豐富的相關選修課程。在S、T、E、A、M各個組成元素中,技術(T)和工程(E)要必選其一,然后再綜合科學(S)、數學(M)及藝術(A)方面的內容,構建相關選修科目來達到STEAM教育的目的。而STEAM課程的開發可以參照學者Welty在工程領域提出的“珠—線”模型,即將一個個彼此獨立的工程問題視為一個珠子,用數學、科學和技術三條線索串聯起來,這樣既保證了工程項目的獨立性和完整性,又保證了線索的連貫性。
從學校層面上看,STEAM課程的實施可以圍繞著學校辦學特色建設、特色綜合實踐板塊(國家課程方案)校本課程建設、特色拓展探究板塊(上海課程方案)校本課程建設來開展。也可以嘗試將它們與數學、科學類和藝術類核心課程對接融合。而教師可以根據自己原有任教學科與STEAM可能的交集,尋求可能的突破方向,最好是能根據興趣相投的原則,組合成教師團隊,共同研發實施相應的STEAM校本課程。
(2)STEAM課程可以整合綜合實踐活動和技術課程
要有效地實施STEAM教育,一周2課時是必需的。考慮到學生學業負擔已經很重,不贊同專門為STEAM劃出課時,但義務教育階段可以在當前形同虛設的綜合實踐活動(從三年級開始每周3課時)和研究性學習課程中劃出一定的課時。因為STEAM課程完全可以作為綜合實踐活動課程中最重要的模塊(科目)。在高中階段,還可以在技術領域的課程中劃分課時。如果信息技術(勞動技術、通用技術)課程的內容進行改革,從綜合課程的角度去規劃,將是最好的解決方案,如韓國的技術教育課程就是按照STEAM進行設計的,值得學習和借鑒。
(3)需要建立以技術教師為核心的STEAM教育師資隊伍
實施STEAM教育需要具備學科綜合能力的教師。因為“實施STEAM教育時技術和工程要必選其一”,所以STEAM的教學隊伍應該以技術教師為主。從各方面看,技術教師的學科綜合能力、學習能力和課程建設能力是最強的。但目前通用技術教師偏向硬件,往往由物理專業的教師轉行而來;信息技術教師偏向軟件,對硬件技術(如傳感器、單片機)大多一無所知,還沒有實現技術“合流”,因而需要各級培訓的支持。從長遠來看,如果技術領域的通用技術和信息技術課程合二為一,可能會有效提高技術教師的綜合技術素養,避免軟硬技術分家的尷尬。
(4)STEAM課程宜采用過程性評價方式
作為綜合性課程,STEAM具有很強的實踐性、開放性、生成性和自主性。這些特征就決定了其學生評價絕對不能采用筆試之類的傳統評價方式。北京師范大學余勝泉教授認為,不能期望利用STEAM或者STEM課程能教給學生系統的科學知識體系,而應該借用STEAM項目的綜合性、趣味性來發展學生綜合運用知識的能力,從而產生對科學、數學等學科的學習興趣。一旦納入考試,就喪失了STEAM的教育價值。所以,STEAM課程要作為學校科技教育必修課來開展,同時要如音體美課程一樣,利用課程獨特的魅力,吸引學生積極參與。
3.成立了STEAM教育研究協作組
STEAM教育研究協作組是一個由機構、學校、教師等各方面參加的松散型組織,成員來自區域研究機構、實驗學校、高校科研機構、專業媒體及一線教師。第一屆委員會秘書處設在溫州電教館,隨工作發展將由兄弟地區相關部門輪流承擔。協作組確定了第二屆中小學STEAM教育創新論壇在常州舉行。下一屆的活動主題預設為:“STEAM課程建設”,以展示STEAM課堂和課程為主。
為進一步推動STEAM教育,協作組將在全國范圍舉辦民間形式的學生作品競賽,采用招聘評委、公開評審的形式開展,讓更多的教師和學生能參與這個賽事。協作組核心成員開始籌建一個STEAM課程分享網站——創客教育,希望以民間的方式,將各類成熟、優秀的STEAM課程分享出來,讓更多的學生受益。
代表心聲
◇這是我們第一次自費參加教育教學研討活動。
——山東于方軍、武漢王小威
于方軍和王小威老師都是具有二十多年教齡的老教師了。他們說這是工作以來第一次自費參加教育教學研討活動。北京的武健老師則在來溫州的路上回憶起他第一次自費參加教研活動的情景。根據不完全統計,浙江省外的有二十來位一線老師是自費來參加的。有些老師因為錯過報名時間,就直奔會場非要參加不可,如南京的陳乃嘉和岳蓉等老師。
◇STEAM的提出是我們認真思考的結果。
——柳棟、謝作如、吳俊杰
為什么是STEAM而不是STEM?謝作如和吳俊杰老師既是活動的主要發起人之一,也是國內最早研究Scratch和Arduino,而開設軟硬件相結合方面課程的一線教師。對于STEAM的提法,他們是經過認真思考的。因為藝術(Art)的加入,能使原來的STEM教育更加綜合、豐富。世博會、展覽館中的常見互動媒體作品以及互動裝置藝術作品,就是典型的STEAM項目。
◇我們希望為中國的STEAM教育提供各方面的服務。
——DFRobot、MakeBlock
DFRobot、MakeBlock是兩家在海外市場的開源硬件方面做得風生水起的公司。而這兩家公司的CEO又都是典型的創客。在活動中,他們對中國擁有這么一批關注軟硬件技術和綜合課程的老師深感意外,又為基礎教育中將推廣STEAM課程而興奮。他們都表示希望為中國的STEAM教育提供各方面的服務,并增大這方面的技術和資金的投入。做這樣表態的還有哈爾濱奧松、深圳奧特森、深圳申儀和中科泛華等公司。
◇中小學非常有必要開發系列STEAM課程。
——肖文鵬
北京創客空間創始人肖文鵬說:“我已經聯系了中央美院的一位教授,他對于STEAM的提法非常感興趣,他認為接下來有必要在中小學開發系列課程,與大學的設計類課程銜接起來。”溫州中學的美術老教師也聞訊趕來看新技術展示,因為科學、技術與藝術的結合能極大地豐富藝術表現力,拓展藝術表現空間。
◇我覺得我講完Scratch之后就可以講ArduBlock了。
——廈門黃為
一直擔心中小學生無法學習Arduino技術的黃為老師,聽了上海新車間李大維的報告后,說了以上這句話。Ardunio的價格低廉和資源豐富,成為有可能進入中小學課堂的機器人設備中的最好選擇。小學生擺弄單片機,在很多人眼里是不可思議的事情。但是,ArduBlock就是這樣一個低門檻的編程環境,讓我國的小學生從小擺弄高科技的“玩具”成為可能。
◇我們單位在北京有兩間四十平米的教室,我很想把他們改造成教育創客空間。
——中國教育國際交流協會毛勇
負責青少年國際競賽與交流的毛勇博士介紹了基于Arduino的全國機器人大賽——RoboRAVE后,很多老師非常關注,連DFRobot的CEO葉琛博士也設計了好幾個方案給他,希望他能把這個比賽做好,真正做成屬于學生的賽事。但毛勇博士更被上海新車間的研究項目所吸引,他說這些項目都有必要成為比賽內容。他甚至希望共享他單位的兩個教室,成立一個教育創客空間。
結語:在第一屆中小學STEAM教育創新論壇中,我們看到了來自“草根”的蓬勃生機,燎原之火一觸即發。雖然對STEAM教育還總有一些隱憂:畢竟目前缺乏來自高層的教育管理部門組織全國性活動,從而很難大規模推進STEAM教育,讓更多學生受益。但正如柳棟老師所說:“雖然很困難,但我們都在努力!”相信未來也會像余勝泉教授說的一樣:“只要大家都做點努力,一切都有所好轉。”