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21世纪经济报道|任友群、徐少权:关于中国科技教育的对话—— 以STEAM 教育提升中国科技创新的“耐力”


发布时间:2016-01-15


导读


  “创新”作为经济、社会发展的“第一驱动”已成为当下的共识,而科技创新在其中的重要性,更是世人皆知。但如何才能提升我国的“科技创新耐力”,无疑要靠教育,尤其是基础教育阶段的青少年科技教育——而这恰又是中国基础教育的软肋,华东师大的任友群教授和上海易教信息科技有限公司总裁徐少权认为,STEAM教育是破解中国科技教育难题的一剂良方。所谓STEAM教育指的是一种融合科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineer)、人文(Art)和数学(Mathematics)等学科的新型教学方式,它强调学生在项目和问题引领下,运用多学科知识创新地解决真实问题,其前身是STEM教育。2015年《地平线报告》认为在未来的一到两年内STEAM教育将在全球兴起。



教育是提升国家科技创新“耐力”的根本保障


  任友群:将“创新”作为经济、社会发展的“第一驱动”已成为当下的社会共识、国家共识和世界共识。前不久,中央召开了十八届五中全会,通过了《关于制定国民经济和社会发展第十三个五年规划的建议》,将“十三五”期间我国经济、社会的发展理念凝炼为“五大发展”,其中“创新发展”更是居于五大发展理念之首,足可见创新的重要。上海也明确将“大力实施创新驱动发展战略,加快建设具有全球影响力的科技创新中心”作为城市发展的核心战略。这两年各级政府推出了一大批政策支持“大众创新、万众创业”,我想说我们正处在一个创新国度、创新城市的创新时代中。

  徐少权:我非常支持国家把创新作为经济社会发展的第一驱动力。创新涉及经济社会生活的方方面面,但科学技术的创新无疑最为重要。我们知道,人类社会经历的三次工业革命都是以科学技术创新为开始的:第一次工业革命是以蒸汽机的发明为标志,大大解放了人类的劳动力,英国抓住了机遇,成就了日不落帝国的辉煌;第二次工业革命是以电的发明为开端,美国抓住了机会,成为当今世界的第一强国;第三次工业革命是以信息技术为开端,这次革命正是目前我们所正在经历的。

  由于种种原因,中华民族与前两次工业革命的历史机遇失之交臂,而要想在21世纪实现伟大复兴的“中国梦”,就必须牢牢抓住这次工业革命的契机。中央提出“大众创新、万众创业”,就是要激发起社会大众的创新热情。历史的经验告诉我们,一个国家的落后或发达,归根结底在于科学技术水平的高下。英、德、美、日等国的崛起都有强大的科学技术实力作为其基础。中国想要真正的崛起,也必须要有强大的科技实力。不可否认,现代意义上的“科技”是从西方来的“舶来品”,一百多年前中国就有仁人志士提出了“师夷长技以制夷”的口号,可遗憾的是,直到今天,我们更多的是在学习和复制,科技领域的自主创新始终是我们的软肋。虽然我们在某些领域的科技水平科已经走在世界前列,但总体而言基础仍然薄弱,尤其是“科技创新耐力”,即国家科学技术的持续创新能力,还很有限。我大学毕业后,曾经先后在以色列、加拿大工作生活过几年时间,从人口规模而言这两个国家都是小国,但是在这两个小国中我看到了持久的“科技创新耐力”。

  我以为科技创新人才是国家“科技创新耐力”的保障,而教育无疑是造就科技创新人才的基础。为了有效提升国家的“科技创新能力”,必须从教育入手。


中国科技教育的“软肋”


  任友群:是的,我赞同你对我国“科技创新耐力”的忧思。科技创新的竞争是一场马拉松,资金也好、政策也罢可能短时间内能将一个国家的科技创新潜能调动出来,但要持续为国家、民族的创新实力“增能”关键还是在教育,尤其是基础教育阶段的青少年科技教育更是对国家的科技创新实力起到了奠基性的作用。

  有一句老话,叫“学好数理化,走遍天下都不怕”,长期以来我国基础教育界对数、理、化等理科科目的重视程度不可谓不高,在2009年、2012年两次PISA全球测试中上海中学生的得分也是全球第一,但吊诡的是面对这个“全球第一”,我们这些教育工作者以及家长学生们却兴奋不起来,因为它与我们对现实的体验存在着差距。中国的科技教育、中国青少年的科技素养培育任重而道远。

  徐少权: 创新的根本在于教育,我们国家对科技教育虽然很重视,但是没有真正落实到应用层面,没有与“实境”相联系。我们传统的教育将注意力集中在经典的科学理论教学方面,而学生对于一般的科学原理如何应用到实际的工业技术和日常生活当中并不熟悉。例如每年我国都有大量的自动化控制专业的学生从各大专院校毕业,但实际情况是这些毕业生中的许多人连数控机床都没有摸过,更不用提对“工业自动化”概念的全面认知了,多数学生走向社会后才真正认识到理论与实际得严重脱节,许多知识、技能甚至需要从头学起。我觉得这一问题的形成与我国的教育机制密切相关。我们在学校教育阶段对于科学技术的学习,基本是以考试为目的,刷题答卷、追求分数,成为了学习科学技术的常态。科学技术需要从书本上学,也需要实际动手做。

  我举两个例子。一是我在加拿大时,每天送女儿上学,看到加拿大的学校从小学阶段开始就非常重视学生对科学的“体验”,某种程度上做到了科技领域的“做中学”,学生对科学的理解和创新能力在“体验”中得以提升。到了中学阶段,他们甚至开始做玫瑰花的基因实验,而教室也从学校搬到了基因公司,这让我感触很深。第二,大家都知道以色列是一个以科技创新著称的国家。以色列科研费、工程师比例世界领先,人均风险投资世界第一,有近4000家高科技公司,仅名列美国之后。2008年以色列的人均创业投资是美国的2.5倍,欧洲的30倍,中国的80倍。平均每1844个以色列人中就有一个人创业,在美国纳斯达克上市的以色列背景的公司总数超过全欧洲在那里上市的新兴企业总和。后来我在以色列做一个物联网领域的研究中心的时候,接触到了以色列的科技教育,就明白了为什么以色列那么小的一个国家,能够出那么多的科技创新成果。

  改变我们国家的科技教育的方式这件事不能再拖下去,越早行动对国家越有利。


STEAM教育是破解中国科技教育难题的良方


  任友群:中国基础教育课程体系中的理科课程有其自身特色,将学科知识化、知识点化,然后以知识点为核心探索标准化的教学模式,是一种“可复制”、“高产出”的教学模式。但人们日益认识到这种模式存在的问题,一是缺乏整合性使得学生所习得的知识处于高度碎片化状态,知识间的关系并不为学生所理解,知识的综合运用因此也就无从谈起了;二是缺乏现实性,使得学生所习得的知识在实际生活中长期处于“休眠”状态,随着学习的深入,学生的困惑也会越来越深:知识和学习对“我”而言究竟有什么意义。

  当然,这样的问题并非仅存在于中国,某种意义上讲,讲究解决真实问题、以项目为引领的融合科学、技术、工程、人文、数学的“STEAM教育”的兴起恰恰就是为了解决上述的问题。目前国内提STEM、STEAM的人越来越多了,但有几个现象值得我们警惕和深思:一是将STEM或STEAM“孤立化”。STEM也好,STEAM也罢实际上核心都是用科学的方法、多学科的知识、多维度的视角去解决一个实际的问题,但在国内实际的推进过程中我们发现许多人往往更愿意将STEAM视为对传统理科教育的补充,比如将其视为动手课、操作课、实践课等等,实际上这种理解是将S、T、E、A、M分别孤立起来看了。二是将STEM或STEAM“学科化”。有些人认为STEAM那么好索性就开个STEAM课算了,有趣的是持这种看法的“数理化”等传统强势理科学科教师并不多,倒是许多信息技术教师、通用技术教师,包括一些综合实践类、兴趣类、课外科技类课程教师在提,一些教师甚至觉得可以用STEAM课程替代这些课程,这种思路实际上与前述的将STEAM“孤立化”的看法在本质上是一样的。

  我们在这里还是要强调STEAM实际上是一种方法论,应当融会在各门学科之中,只有这样才能充分释放其作为方法论的潜能。

  徐少权:西方基础教育阶段的科技教育不是让学生单纯地学科学知识,更多的是培养学生对科学技术的兴趣和对科学技术的掌握应用,让学生知道为什么要学这些知识和学了之后怎么来用。而我们最大的问题就是学了太多的知识,背了太多的理论而无所用。

  我在以色列时,深感以色列科技教育体系巨大的优越性。以色列从基础教育阶段开始就培养学生的科技素养,而且他们的科技教育深深地扎根在“实境”之中。你未来想要成为化学家或是物理学家,成为建筑师或是成为机械工程师,那么你现在就应该学习什么样的知识。他们是如何培养学生的科技素养呢?以色列的科技课程的实施主要在与“实境”高度相似的“主题教室”中进行,这些“主题教室”不但配备了各种科技工程设备,还以信息技术将设备与人、师与生、生与生高度连接,甚至将学校教室与科研院所、工厂企业、施工现场连接起来。在这样的“主题教室”中学生们以项目为核心,以团队为单位学习知识、参与实践、完成项目。

  值得一提的是“主题教室”中的教学并不是任意妄为,而是有一套标准化的模式作为指导。这一套教学模式,恰恰和我们目前兴起的以项目为引领的融合科学、技术、工程、人文、数学的STEAM教育相类似。从内容上来说,与我国科学教育数理化这样的分科模式不同,以色列的科技教育分为这样几个模块:一是可再生能源模块,有太阳能、风能;二是基础技术系统模块,包括基础液压学、基础气动学、基础机械学;三是工业系统模块,包括信息化仓储机/绘图仪、过程控制、传送带和传感器、机器人原理;四是材料加工模块,包括数控铣床、数控车床、塑料的弯曲及真空成型、塑料的注塑与吹塑等;五是电气,电子和通信模块,包括模拟电路、数字电路、通信电路。这些模块无疑都是深深植根于科技“实境”之中的。通过这些模块,科学变得不再是看不见、摸不着的“玄理”了,比如一个学生在学习电子通信的时候,不只是告诉他抽象的脉冲原理,而是直接拆开手机,让学生直观地看到手机的构造是什么,哪些构件起到什么作用,然后再让学生把零件装成一部手机。通过拆卸和组装一部手机,让学生在这个过程中找到成就感,他们的兴趣、创新意识自然而然就被激发出来了,在这样的学习过程中知识不再是干巴巴的概念了,实际上在这种教学模式下,学生对科学知识的理解更加深入了。


按照国情推进科技教育的变革


  任友群:还是要强调一点,传统基础教育领域的理科教育、科技教育有其自身的优点,基础扎实也一直是我国教育的长处,但如何将这一长处切切实实转化为提升国家科技创新实力的动力是每一个学者、教师在下一阶段所要着力考虑的,从这一点来说引入“STEAM教育”这样的解决真实问题、以项目为引领的教学方式对当下的教育改革而言无疑是必要的。

  理念的引入只是第一步,关键还是要落地。目前教育部正在进行高中课程标准的修订工作,我们希望利用高中的信息技术和通用技术的课程改革的机会,对全国范围的高中创新教育给予更多针对性指导,比如修订相应的课程标准、确定课时安排、改造教学空间、引入新的器材设备等;而且我们也呼吁应该尽快在义务教育阶段也进行类似的工作。

  徐少权:引入STEAM教育对我们的科技教育无疑是一场变革,但就像经济发展模式不能照搬国外经验一样,科技教育也同样不能够全盘照搬国外的经验,相反要根据我们国家的实际国情来取长补短。中国教育界有时候会有一种“一窝蜂”效应,这是我很难认同的,比如3D打印时下很流行,但让小学生在没有学习几何图形前就直接开始学习3D打印显然是不合适的,因为他们还没有形成3D的概念。

  我们的科技教育以及相关工具、设备的选择应根据不同的年龄阶段来分类,如小学阶段该学习哪些科目,初中阶段该学习哪些科目,高中阶段该学习哪些科目是我们应该着力探讨的。另外还要建立多学科的“主题教室”,如把和信息技术学科相关的内容整理出来,形成信息技术“主题教室”;把和生物、化学相关等内容整理出来,形成生物、化学“主题教室”等等,这样就可以在我们每一个学科、学段层面进行分类的探究性、项目化教学。另外我还呼吁科技教育的成果要和我国高考制度改革结合起来,如以后考清华电子系,得看看你在初中和高中阶段有没有学过电机,有没有拆装过电子设备,没有这个基础,即使你的分数够了,也不能够录取。如果这样的举措能够实行,这应该是我国科技教育的一次伟大的创新。

  任友群:非常有意思的讨论,而且意犹未尽。我想总结一下,第一,教育改革是提升我们国家的科技创新耐力的根本路径。任何一个国家,国民创新的意识和能力是需要培养的,而且应该从基础教育阶段就开始关注,并贯穿到高等教育,不要忘记STEAM的前身STEM就是首先从高校提出来的;第二,我们的课程改革还有非常巨大的潜力可以挖掘,STEAM教育给了我们一个非常好的课程改革视角,但关键是要将这种方法论融入教学实践,而不是将其“孤立化”或“学科化”;第三,应当在基础教育领域分学段(小学、初中、高中)、分领域(而不是学科)建设一批创新实验室,为科技素养教育提供先进的课程资源(标准、教材、教具、学具等,以及课时和师资),这是一条可以探索的道路;第四,这样的创新要逐步和评价考试制度的改革结合起来,在人才选拔上增加评价科技创新能力的权重。

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文字|金凯 吴旻瑜

来源|21世纪经济报道

编辑|吴潇岚


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