STEAM課程8步及搭橋?qū)嵗?/h1>
2016-01-10 06:41
新校長 2016年11期
STEAM教育在美國已經(jīng)越來越受重視。STEAM是五個單詞的縮寫：Science（科學(xué)）、Technology（技術(shù)）、Engineering（工程）、 Arts（藝術(shù)）、 Mathematics（數(shù)學(xué)）。STEAM是美國政府提出的教育倡議，即加強(qiáng)美國K12關(guān)于科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)以及數(shù)學(xué)的教育。一開始，最初的倡議只有四個字母STEM，是美國反思其基礎(chǔ)教育在理工科方面漸漸呈現(xiàn)弱勢而做出的改變。近期加入了Arts，也就是藝術(shù)，變得更加全面。
奧巴馬是美國史上首位會編程的總統(tǒng)，他曾宣稱世界上的所有人都應(yīng)該學(xué)習(xí)編程，“別總充當(dāng)消費(fèi)者，試著創(chuàng)造點(diǎn)什么；花一小時，你就可以了解更多關(guān)乎我們生命一部分的科技”。2014年，為慶?！坝嬎銠C(jī)科學(xué)教育周”正式啟動，奧巴馬便以身作則寫了一段JavaScrip代碼，實現(xiàn)了在屏幕上顯示一個正方形的功能。其實早在2009年，奧巴馬就提到：“我希望政府決策者和教育工作者能設(shè)計一些合理的評判標(biāo)準(zhǔn)。孩子們的水平測試不僅僅應(yīng)該限制于考試，更應(yīng)該注重他們是否掌握了21世紀(jì)的必要技能——那就是解決問題的能力、批判性的思維、企業(yè)家精神和創(chuàng)造力?！?/p>
如果孩子沒有抽象性思維，不辨是非，不能團(tuán)隊合作，或是不能說一門除了英文以外的語言，那這個孩子的未來是暗淡的。在奧巴馬的大力提倡下，機(jī)器人、3D打印進(jìn)入了美國小學(xué)校園。例如小楊老師工作的學(xué)校就有由加州理工學(xué)院（沒錯，就是《生活大爆炸》里面的謝耳朵所在的學(xué)校）的大學(xué)生組建來幫助女孩學(xué)習(xí)計算機(jī)編程的小組。我們學(xué)校也有打印機(jī)，三年級小朋友電腦課學(xué)習(xí)的是用Tinkercard在線3D設(shè)計工具來設(shè)計3D圖像，最后3D打印出來！
STEAM步驟
深入到美國校園里面, STEAM教育不僅僅是提倡學(xué)習(xí)這五個科目，更是提倡把這五個科目融會貫通，付諸實踐。相對于傳統(tǒng)的老師講、學(xué)生聽的教學(xué)模式，STEAM教育代表著現(xiàn)代教育的一種哲學(xué)——注重學(xué)習(xí)過程，而不是結(jié)果。在這種教育模式里，學(xué)生是課程的主角，而老師則扮演幫助學(xué)生的角色。
這樣一個設(shè)計的過程包括以下幾個步驟。
第一步：找到問題和需求。這個過程激發(fā)了孩子的好奇心和探索未知世界的能力。例如我的一個學(xué)生曾經(jīng)做了一個實驗，來探究不同的易拉罐放水里到底是沉還是浮。在有的孩子眼里，這只是一個普通的裝著各種不同液體的易拉罐，或是萌生過探究“這罐子放水里是沉是浮”的想法，只是因為沒有受到啟發(fā)，而最終放棄。而我的學(xué)生，在父母的幫助下，嘗試了各種不同的易拉罐，最后得出有糖的易拉罐會沉，無糖的易拉罐會浮的結(jié)論。問題和需求不一定是需要刻意尋找的，而在生活中，孩子常常會問一些在大人看來腦洞大開的問題。記得小楊老師小時候就會常常冥思苦想一個問題——地是平的，所以地球一定有一個盡頭，人們走到盡頭，就會掉到宇宙里。這個問題我曾經(jīng)百思不得其解，也求助過媽媽，但是無疾而終。現(xiàn)在，請仔細(xì)聆聽孩子的需求，記錄下他們的問題，或許這就是一個小科學(xué)發(fā)明的開始！
第二步：對問題和需求做調(diào)查。做調(diào)查是美國小學(xué)生常常被布置的家庭作業(yè)。比如我曾經(jīng)讓我的學(xué)生調(diào)查超市里面的食物哪一種更便宜。我給他們分配了100美元的預(yù)算，讓他們選擇最實惠的食物，制作一個感恩節(jié)晚餐。在這個兩周的課外作業(yè)里，爸爸媽媽就帶著孩子去幾個不同的超市，比對食品的價格，最后把結(jié)論帶回教室。有的調(diào)查也可以到圖書館執(zhí)行，所以你常常會看到放學(xué)以后美國的圖書館滿滿都是放學(xué)的學(xué)生。小小的身子埋在書海里面，那是他們正在做調(diào)查呢！
第三步：找出可能的解決方案。做完調(diào)查以后，孩子應(yīng)該提出幾種不同的解決方案。很多時候一個問題不僅僅只有一種解決方案，所以他們的各種想法都應(yīng)該是被鼓勵的。與其說“嗨，你這個想法不對”，不如說“嗨，試試看就知道了”。 鼓勵孩子天馬行空的想法，最后去做驗證。
第四步：選擇最佳方案。這個是檢驗一個孩子有沒有團(tuán)隊合作精神的最佳方式。在大部分的STEAM活動中，孩子都會分組完成任務(wù)。一個組里必然有不同的方案。那最公平的辦法就是每個人展示自己的方案，闡述自己的觀點(diǎn)，最后投票選擇。在美國的孩子里，公平非常重要，不規(guī)范得來的勝利往往不被認(rèn)可。而能夠理性分析獲得大部分人支持的方案會最后勝出，也讓其他輸了的人心服口服。
第五步：執(zhí)行這個方案和理論。STEAM教育要求孩子們動手動腦，使得孩子注重實踐、注重動手、注重過程，但提升動手實踐能力不等于提升創(chuàng)造力?；趧?chuàng)新意識，結(jié)合動手實踐和探索，才能真正喚醒孩子與生俱來的創(chuàng)造力潛能。執(zhí)行方案可能是最吸引孩子的一個過程！
第六步：測試和評估。就如同軟件公司里都需要招聘一個測試的員工一樣。測試和評估必不可少。
第七步：討論結(jié)果。小組討論方案是否選擇正確。
第八步：重新設(shè)計。如果不正確，可以提出各種改進(jìn)方案的假設(shè)。一個科學(xué)實驗的成功，可能有千百次的失敗做鋪墊。鼓勵孩子，讓他們勇敢地嘗試“推倒+重建”！我們需要的不是一個完成的產(chǎn)品，而是一個經(jīng)過推敲后的作品。
用棉花糖和牙簽搭橋
下面看看我如何通過一個用棉花糖和牙簽搭橋來測試稱重的活動，來體現(xiàn)一個完整的STEAM項目。
準(zhǔn)備材料。1.牙簽：每組100根；2.小的棉花糖：每組50個（用棉花糖而不用膠水或者細(xì)繩的原因是不想浪費(fèi)時間在固定牙簽上面，棉花糖是個非常方便的“固體膠”，缺點(diǎn)是多次使用后會變得很黏稠）；3.活動紙；4.兩個衛(wèi)生紙的空盒用來做橋。
講清規(guī)則。在活動開始之前，把學(xué)生分為3～4組。講好活動的規(guī)則和后果。在活動開始之前樹立規(guī)則很重要，這樣孩子在犯錯時，才不會對自己所受到的懲罰感到憤怒。因為這是他們的選擇——按規(guī)則，平安無事；不按規(guī)則，接受懲罰。
規(guī)則之一：務(wù)必申明這些棉花糖是不可以吃的，特別是用手拿過的棉花糖，有很多細(xì)菌。規(guī)則之二：只可以用到50個棉花糖和100根牙簽。規(guī)則之三：橋需要有6英寸長。我會把他們做的橋放在兩個間隔6英寸的紙盒中間，然后在橋上放入硬幣，最后看橋能承受多少重量。
老師講解。首先，我讀了一本書《紐約》，里面有介紹紐約布魯克林大橋的一段文字。然后，我跟學(xué)生一起討論各種各樣的橋，例如，吊橋、拱橋等。我還給學(xué)生時間用筆記本電腦在班上搜索他們感興趣的橋的樣子。之后，我給學(xué)生3分鐘時間安靜地思考，構(gòu)思他們想要做的橋。到了啟發(fā)性思考的時候，我讓學(xué)生思考這幾個問題：1.什么東西能讓橋承重？2.橋的兩邊需要護(hù)欄來固定嗎？3.在橋的兩端是否需要柱子？4.什么東西來固定住橋面？最后，我讓每個學(xué)生都獨(dú)立設(shè)計自己的橋。下面是我提供給學(xué)生一些設(shè)計橋的思路：
學(xué)生設(shè)計。學(xué)生們制作了各種各樣橋的圖紙。不得不感嘆這些孩子把這個項目認(rèn)認(rèn)真真地當(dāng)作一個建筑物。我們一共用多少牙簽？每個支柱需要幾根牙簽？三角形是最堅固的形狀嗎？最后的長、寬、高分別是多少呢？設(shè)計完以后，每一組每一個孩子都為自己的作品宣傳，爭取能最后被選中。下面是我的學(xué)生的設(shè)計：
討論與制作。等學(xué)生都設(shè)計完了以后，讓他們討論并且選出最佳方案。然后投票選出每組最佳方案，填入表格。開始行動！
首先，我讓學(xué)生復(fù)習(xí)了一下數(shù)學(xué)的概念，所以我們做了一個設(shè)計形狀的小活動。在我們四年級的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中，我們會學(xué)到2D圖形，所以我列出來梯形、五邊形、六邊形、八邊形。每個形狀的邊是多少？頂點(diǎn)有多少？然后，我們復(fù)習(xí)了3D圖形。有正方體、長方體、五菱錐、方錐體。每一個3D圖形的點(diǎn)、線、面有多少？復(fù)習(xí)完后，就可以開始制作啦！
測試和評估。等所有的組做完，就到了最振奮人心的時刻了。每個組輪流到前面來測試。把一個小塑料盒放到他們搭起的橋上，然后一枚一枚枚硬幣往里面放：1、2、3、4、5……全班都屏住呼吸！最后的勝利者是——74枚硬幣！
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奧巴馬是美國史上首位會編程的總統(tǒng)，他曾宣稱世界上的所有人都應(yīng)該學(xué)習(xí)編程，“別總充當(dāng)消費(fèi)者，試著創(chuàng)造點(diǎn)什么；花一小時，你就可以了解更多關(guān)乎我們生命一部分的科技”。2014年，為慶?！坝嬎銠C(jī)科學(xué)教育周”正式啟動，奧巴馬便以身作則寫了一段JavaScrip代碼，實現(xiàn)了在屏幕上顯示一個正方形的功能。其實早在2009年，奧巴馬就提到：“我希望政府決策者和教育工作者能設(shè)計一些合理的評判標(biāo)準(zhǔn)。孩子們的水平測試不僅僅應(yīng)該限制于考試，更應(yīng)該注重他們是否掌握了21世紀(jì)的必要技能——那就是解決問題的能力、批判性的思維、企業(yè)家精神和創(chuàng)造力?！?/p>
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深入到美國校園里面, STEAM教育不僅僅是提倡學(xué)習(xí)這五個科目，更是提倡把這五個科目融會貫通，付諸實踐。相對于傳統(tǒng)的老師講、學(xué)生聽的教學(xué)模式，STEAM教育代表著現(xiàn)代教育的一種哲學(xué)——注重學(xué)習(xí)過程，而不是結(jié)果。在這種教育模式里，學(xué)生是課程的主角，而老師則扮演幫助學(xué)生的角色。
這樣一個設(shè)計的過程包括以下幾個步驟。
第一步：找到問題和需求。這個過程激發(fā)了孩子的好奇心和探索未知世界的能力。例如我的一個學(xué)生曾經(jīng)做了一個實驗，來探究不同的易拉罐放水里到底是沉還是浮。在有的孩子眼里，這只是一個普通的裝著各種不同液體的易拉罐，或是萌生過探究“這罐子放水里是沉是浮”的想法，只是因為沒有受到啟發(fā)，而最終放棄。而我的學(xué)生，在父母的幫助下，嘗試了各種不同的易拉罐，最后得出有糖的易拉罐會沉，無糖的易拉罐會浮的結(jié)論。問題和需求不一定是需要刻意尋找的，而在生活中，孩子常常會問一些在大人看來腦洞大開的問題。記得小楊老師小時候就會常常冥思苦想一個問題——地是平的，所以地球一定有一個盡頭，人們走到盡頭，就會掉到宇宙里。這個問題我曾經(jīng)百思不得其解，也求助過媽媽，但是無疾而終。現(xiàn)在，請仔細(xì)聆聽孩子的需求，記錄下他們的問題，或許這就是一個小科學(xué)發(fā)明的開始！
第二步：對問題和需求做調(diào)查。做調(diào)查是美國小學(xué)生常常被布置的家庭作業(yè)。比如我曾經(jīng)讓我的學(xué)生調(diào)查超市里面的食物哪一種更便宜。我給他們分配了100美元的預(yù)算，讓他們選擇最實惠的食物，制作一個感恩節(jié)晚餐。在這個兩周的課外作業(yè)里，爸爸媽媽就帶著孩子去幾個不同的超市，比對食品的價格，最后把結(jié)論帶回教室。有的調(diào)查也可以到圖書館執(zhí)行，所以你常常會看到放學(xué)以后美國的圖書館滿滿都是放學(xué)的學(xué)生。小小的身子埋在書海里面，那是他們正在做調(diào)查呢！
第三步：找出可能的解決方案。做完調(diào)查以后，孩子應(yīng)該提出幾種不同的解決方案。很多時候一個問題不僅僅只有一種解決方案，所以他們的各種想法都應(yīng)該是被鼓勵的。與其說“嗨，你這個想法不對”，不如說“嗨，試試看就知道了”。 鼓勵孩子天馬行空的想法，最后去做驗證。
第四步：選擇最佳方案。這個是檢驗一個孩子有沒有團(tuán)隊合作精神的最佳方式。在大部分的STEAM活動中，孩子都會分組完成任務(wù)。一個組里必然有不同的方案。那最公平的辦法就是每個人展示自己的方案，闡述自己的觀點(diǎn)，最后投票選擇。在美國的孩子里，公平非常重要，不規(guī)范得來的勝利往往不被認(rèn)可。而能夠理性分析獲得大部分人支持的方案會最后勝出，也讓其他輸了的人心服口服。
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第六步：測試和評估。就如同軟件公司里都需要招聘一個測試的員工一樣。測試和評估必不可少。
第七步：討論結(jié)果。小組討論方案是否選擇正確。
第八步：重新設(shè)計。如果不正確，可以提出各種改進(jìn)方案的假設(shè)。一個科學(xué)實驗的成功，可能有千百次的失敗做鋪墊。鼓勵孩子，讓他們勇敢地嘗試“推倒+重建”！我們需要的不是一個完成的產(chǎn)品，而是一個經(jīng)過推敲后的作品。
用棉花糖和牙簽搭橋
下面看看我如何通過一個用棉花糖和牙簽搭橋來測試稱重的活動，來體現(xiàn)一個完整的STEAM項目。
準(zhǔn)備材料。1.牙簽：每組100根；2.小的棉花糖：每組50個（用棉花糖而不用膠水或者細(xì)繩的原因是不想浪費(fèi)時間在固定牙簽上面，棉花糖是個非常方便的“固體膠”，缺點(diǎn)是多次使用后會變得很黏稠）；3.活動紙；4.兩個衛(wèi)生紙的空盒用來做橋。
講清規(guī)則。在活動開始之前，把學(xué)生分為3～4組。講好活動的規(guī)則和后果。在活動開始之前樹立規(guī)則很重要，這樣孩子在犯錯時，才不會對自己所受到的懲罰感到憤怒。因為這是他們的選擇——按規(guī)則，平安無事；不按規(guī)則，接受懲罰。
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老師講解。首先，我讀了一本書《紐約》，里面有介紹紐約布魯克林大橋的一段文字。然后，我跟學(xué)生一起討論各種各樣的橋，例如，吊橋、拱橋等。我還給學(xué)生時間用筆記本電腦在班上搜索他們感興趣的橋的樣子。之后，我給學(xué)生3分鐘時間安靜地思考，構(gòu)思他們想要做的橋。到了啟發(fā)性思考的時候，我讓學(xué)生思考這幾個問題：1.什么東西能讓橋承重？2.橋的兩邊需要護(hù)欄來固定嗎？3.在橋的兩端是否需要柱子？4.什么東西來固定住橋面？最后，我讓每個學(xué)生都獨(dú)立設(shè)計自己的橋。下面是我提供給學(xué)生一些設(shè)計橋的思路：
學(xué)生設(shè)計。學(xué)生們制作了各種各樣橋的圖紙。不得不感嘆這些孩子把這個項目認(rèn)認(rèn)真真地當(dāng)作一個建筑物。我們一共用多少牙簽？每個支柱需要幾根牙簽？三角形是最堅固的形狀嗎？最后的長、寬、高分別是多少呢？設(shè)計完以后，每一組每一個孩子都為自己的作品宣傳，爭取能最后被選中。下面是我的學(xué)生的設(shè)計：
討論與制作。等學(xué)生都設(shè)計完了以后，讓他們討論并且選出最佳方案。然后投票選出每組最佳方案，填入表格。開始行動！
首先，我讓學(xué)生復(fù)習(xí)了一下數(shù)學(xué)的概念，所以我們做了一個設(shè)計形狀的小活動。在我們四年級的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中，我們會學(xué)到2D圖形，所以我列出來梯形、五邊形、六邊形、八邊形。每個形狀的邊是多少？頂點(diǎn)有多少？然后，我們復(fù)習(xí)了3D圖形。有正方體、長方體、五菱錐、方錐體。每一個3D圖形的點(diǎn)、線、面有多少？復(fù)習(xí)完后，就可以開始制作啦！
測試和評估。等所有的組做完，就到了最振奮人心的時刻了。每個組輪流到前面來測試。把一個小塑料盒放到他們搭起的橋上，然后一枚一枚枚硬幣往里面放：1、2、3、4、5……全班都屏住呼吸！最后的勝利者是——74枚硬幣！
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