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美国的“素质教育”——STEAM及其背后的文化风潮

美国的“素质教育”——STEAM及其背后的文化风潮

关心教育科技的朋友们可能已经不止一次看到这几个字母的组合:STEAM。这词到底神马意思呢?STEAM是五个单词的缩写:Science(科学), Technology(技术), Egineering(工程), Arts(艺术), Maths(数学)。STEAM是美国政府提出的教育倡议,即加强美国K12关于科学、技术、工程、艺术以及数学的教育。追溯一下,最初的倡议只有四个字母STEM,是美国反思其基础教育在理工科方面渐渐呈现弱势而做出的改变。近期加入了Arts,也就是艺术,变得更加全面。

和国内一样,一旦某个东西政府出面推广,那么神马拨款啊研究院啊就会相应迅速成立起来。STEAM教育的雷声绝不亚于国内的素质教育,大部分中小学都设有STEAM教育的经费开支,而STEAM也被老师、校长、教育家们时时挂在嘴边。但STEAM不止雷声大,雨点也不小:在STEAM教育的号召下,机器人、3D打印机进入了学校;奥巴马童鞋也加入了全民学编程的队伍,写下了自己的第一条代码;帮助孩子们学习数学、科学的教育科技产品层出不穷(因为学校有经费买啊~);而且这五个学科特别喜欢玩跨界,技术和工程结合,艺术和数学结合,打破常规了学科界限。

科学、技术、工程、艺术、数学(STEAM),咋有点“学好数理化,走遍天下都不怕”的赶脚?也许最初提出STEAM是因为美国缺乏理工科人才,但却不是我们脑海中的“充满方程式和计算题”的数理化教育。STEAM教育有两点,我认为非常值得借鉴和学习:

第一,注重学习与现实世界的联系; 第二,注重学习的过程,而非体现在试卷上的知识结果。 具体来说一说,STEAM教育不仅仅是提倡学习这五个学科知识,更提倡的是一种新的教学方式:让学生们自己动手完成他们感兴趣的、并且和他们生活相关的项目,从过程中学习各种学科以及跨学科的知识。“STEAM其实是对基于标准化考试的传统教育理念的转型,它代表着一种现代的教育哲学,更注重学习的过程,而不是结果。本质上来说,我们敢于让学生们犯错,让他们尝试不同的想法,让他们听到不同的观点。与考试相反的,我们希望孩子们创造能够应用于真实生活的知识。”所以STEAM教育不是在桌椅整齐的教室上课,而是在充满木板、锉刀、画笔、电线、电路板、芯片、3D打印机、以及各种奇怪教育科技产品的工作坊。(之后会陆续为大家介绍这些“奇怪”的STEAM教育科技产品)

这种注重动手的学习体验,其实源自于美国的Maker Movement (创客运动)。最早是DIY,自己动手做家具;慢慢地加入更多的科技元素,制作电子设备;之后又融入了设计思维,制作样品,不断改进。而创客运动下,在城市的图书馆,博物馆或者社区中心,建立起了许多“创客中心”,让更多的人能够接触到制作工具(3D打印机、激光切割机等等)以及专业的指导人员。而这股创客之风也吹进了学校,结合对于科学、技术、数学、艺术、工程的重视,生出了注重实践动手的STEAM教学。让孩子们像“创客”一样投入到创造之中,从“做”中“学”,拥有自己的作品,同时也拥有创造作品的学习过程。

而从教育的角度来思考STEAM,我们不得不提一下Constructionism(姑且翻译成“建构主义”)。这啥玩意儿呢?我们经历的学校或者培训班教育,主要是“讲座式”的教育,老师无论是风趣还是无趣的在讲台上讲课,学生或是专心或是走神地坐着听课。这里不讨论这种教学方法有效无效,但这种教学方式其实是基于我们对于知识的一种假设:也就是知识可以通过老师传递给学生。但是建构主义的支持者们认为这种“传递”假设是不正确的,他们认为知识是由学习者自己建构起来的。所以教育不需要板运动,而是需要给学习者提供能够让他们自己建构知识的环境和机遇。STEAM教育注重实践、注重动手、注重过程,正是受到了建构主义教育理论的影响,希望让孩子们通过制作自己喜欢的东西,在制作的过程中建构起关于科学、技术、工程、艺术和数学的知识。

还记得你是怎么学习“电路”知识的嘛?现在还记得多少?在生活中使用过吗?老师在讲台上讲,学生在下面听,但是知识还是老师的知识,不是学生的知识。学生需要自己去建构关于电路的知识。怎么建构?不如去拆一台电脑,不如一起做一个跳舞毯、音响、遥控器或者任何东西。

未来五年教育信息化怎么搞,还是听听教育部怎么说

未来五年教育信息化怎么搞,还是听听教育部怎么说

9月初,教育部发布《关于“十三五”期间 全面深入推进教育信息化工作的指导意见 (征求意见稿)》,其中提到了未来五年对教育信息化的规划,找出其中一些重点:
  一、基础网络设施建设和硬件设备
  《意见》中提到,加快推进“宽带网络校校通”,实现学校的宽带和无线网络覆盖,各级各类学校普遍具备网络教学环境和备课环境,鼓励具备条件的学校配备师生用教学终端。另外继续推进“班班通”和“人人通”。
  二、规范教育基础数据的管理,推动数据的开放、共享
  1、要从用户需求出发,积极利用云计算、大数据等新技术,创新管理平台、资源平台的建设、应用模式。加快制定教育基础数据管理办法,推动数据的开放、共享,保证数据的安全、准确。、
  2、开放系统接口,加强资源平台、管理平台的互通和衔接,支持各级教育行政部门和各类教育机构、企事业单位利用国家已有系统开发相关应用。
  3、整合中央、省级教育数据中心资源。各地要根据信息化教学实际需求,做好资源服务平台建设规划论证,充分利用现有通信基础设施,加快推进资源服务平台建设,鼓励企业根据国家规定与学校需求建设资源服务平台,最终形成覆盖全国、多级分布、互联互通的数字教育资源云服务体系。
  4、让名校优质资源在更广范围内得到共享,继续建设”名师课堂“、”名师工作室“、”名校网络课堂“建设。
  5、加快制定数字教育资源相关标准规范,加大数字教育资源的知识产权保护力度,进一步确立通过市场竞争产生优质资源和通过深入应用拓展优质资源的机制。鼓励企业积极提供云端支持、动态更新的适应云服务、

傅骞:当创客遇上STEAM教育

摘要:创客教育与STEAM教育的融合,为K12教育的综合实践课程和信息技术课程带来时代性的变革。对创客教育和STEAM教育的起源到发展进行文献调研,发现创客对STEAM教育起到优化的作用,为STEAM教育的实施提供工程案例和创新思想。对二者结合对中小学教育的作用以及遇到的困难进行分析,发现目前中小学缺乏健全的创客教育教学设计模式、校内创客空间建设有待完善、创客教育人才、资金等资源的不足。其未来发展和研究方向有认知学徒式培养、去精英化培养、创客教育教学设计模式、空间设计及平台建设等。

引言:传统的应试教育使得作为社会主义接班人、建设者的中小学生缺乏创新意识和动手创造的能力。长期缺乏工程与技术等的应用和训练,使得他们在刚刚步入社会的时候难免会觉得所学与应用衔接不上。处在社会发展转型期的中国,中小学生的创新、实践能力的发展是需要全社会面对的问题。2001年颁布的《基础教育课程改革纲要(试行)》中明确提出要全面推进素质教育;《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》中强调提高学生勇于探索的创新精神和善于解决问题的实践能力。随着互联网和信息技术的飞速发展,数字技术与教育不断融合,带来了的不仅是MOOC,还有创客教育。教育工作者意识到对学生的培养应从应试能力向立足于学生全面发展的综合素质培养转变,我国学生专业和工程教育启蒙少且晚导致步入社会适应慢且发展受限,因此STEAM教育被引入中国的基础教育之中[1]。创客教育刚刚起步,STEAM教育方兴未艾,二者的相遇将会对K12教育带来什么样的契机,创意的交流、知识的跨学科整合运用如何进行,本文将对二者的起源和发展脉络进行梳理和分析。

一、创客和创客空间
  创客(Maker/ Hacker)起源于美国,由克里斯·安德森[2]在《创客新工业革命》一书中提出,是指把具备相当的技术挑战的创意转变为现实的人需要具备一定的知识含量和创新、实践、共享、交流的意识。互联网时代使得人们的创新项目得到了及时的分享和交流,也鼓励和促进越来越多人加入创客的行列。创客空间应运而生——一个具有加工车间、工作室功能的开放的实验室,创客们可以在创客空间里共享资源和知识,来实现他们的想法[3]。美国最早的创客空间——圣弗朗西斯科Noise space的创始人之一便是“创客教父”米奇·奥特曼,他发明的一键式万能电视遥控器TV-B-Gone、同步人脑波的Brain Machine等都获得了人们的欢迎,也使得创客成为一种职业成为了可能[4]。据hackerspace.org网站统计目前全世界有超过1400个创客空间,而世界各地的创客也超过50万且在快速增长。 美国的创客空间,由于是民间独立的,创客往往面临很大的生存压力和挑战,而中国的创客空间多是依托于青少年组织机构如中国教育国际交流协会青少年国际竞赛与交流中心,在没有培训和比赛时,场地就供创客们进行活动,这使得中国的创客们具有更加灵活的创新环境。随着互联网的发展,中国的创客和创客空间的数量逐年增长,上海新车间为最早的创客空间,北京创客空间(前身为FlamingoEDA开放空间)目前发展为亚洲规模最大的创客空间,拥有超过1000平方米的活动场地和300平方米的原型加工基地以及最完备的加工设施与设备,成都、南京、深圳、哈尔滨等地也相继成立了创客空间,创客空间遍布全国。

二、STEAM教育
  1.STEAM教育的起源 STEAM教育前身为上世纪80年代美国人提出的STAM教育,包含四个学科:Science(科学)、Technology(技术)、Engineering(工程)、Mathematics(数学),由奥巴马大力推进这种综合课程的实施,旨在从小培养学生动手、创新、综合运用科学知识的能力。随后,在原有四科的基础上加入了Art(艺术)学科,多个学科相融合从而得到STEAM教育。
  2.STEAM教育的国内外研究现状 国外关于STEAM教育多集中在发达国家,如美国、英国等国家。美国的项目引路机构(PLTW)在中学阶段推出的STEM课程中,综合实践课程或信息技术课程的教学活动多为基于项目或问题的学习,让学生在产品研究、设计、测试中得到综合训练,如技术方向的课程“通向技术的大门”[5]。美国建立了专门的STEAM中学,如重点培养未来在科学、技术、工程领域发展的学生的布朗斯科学高中,学生可以申请经费、得到专家的指导,学校为表现好的学生设立了大学先修课程,大幅地提高了学生在这些领域的知识及科研水平[6]。在国内,编程类、媒体制作类软件的应用在中小学STEAM教育中得到了广泛的应用,多以综合实践课程、信息技术课程、通用技术课程为主:北京的吴俊杰老师研发了“人工智能”、“Scratch编程”课程,广州吴向东老师和武汉毛爱萍老师依托Scratch软件,研发了“儿童数字文化创作”课程。常州管雪沨老师研发实施了“小学生趣味编程”课程,温州谢作如老师依托Arduino、Scratch软件开发并实施了“互动媒体技术”课程。 叶兆宁等[7]基于学生的认知发展水平进行面向低年级和初次接触工程技术教育的学生的资源开发,提出可以结合科学情景、工业情景、生活情境来设计问题项目,让学生进行原创性研究。陈磊[8]发现Scratch在中小学STEAM教育的应用中,技术问题可以通过程序设计解决,但工程问题解决起来就比较困难,需要结合实际充分讨论,才能得出合理的工程设计路径。吴俊杰等[9]在Ledong Scratch互动教学平台的应用研究中发现,以特定的工程目标作为STEAM教育的课程活动,能够自然地融合技术、科学与数学知识的STEAM教育环境。在STEAM课程的实施中,老师们普遍发现,STEAM教育需要丰富的课程教材和课程时间,单一的教材无法满足学生们在活动中的知识需求,传统应试教育大大占据了通用技术和信息技术的课时。钟柏昌等[10]指出解决这些问题需要向国外借鉴,课程实施层面需要在既有课程框架下努力开拓STEAM教育的机会,并充分挖掘信息技术的教育功能,在组建联盟方面需要发挥政府的主导作用和社会的支持作用,在课程内容开发方面需要努力做到项目化,在教育评估方面应尽早启动建设全国性的质量监测体系。

三、二者的相遇
  1.创客教育的发展
  创客教育,是指为解决中小学教育体制中创新能力培养的不足等问题而将创客理念引入中小学教育体系中,实施一系列关于创新动手技能训练的综合课程。教育创客是有志于服务教育的创客,或者期望将创客的作品转换为课程的教师[11]。一些创客期望将创新的作品带到课堂,去改变中小学的教育,一些教师在了解现行教育体制的运行机制和不足后,希望通过课程来推进创客教育,通过创造东西、动手操作来启迪学生,丰富课堂的同时使个人的职业发展有了新的方向。 目前政府对创客教育也持支持态度,中关村管委会以很低的房租支持了北京创客空间,创客教育大发展的氛围正在形成。创客教育的实施同时需要教育主管部门的大力支持,《2014年地平线报告(高等教育版)》中提到3D打印等技术对教学的影响,并预计了未来几年学生由消费者到创造者的角色转变趋势[12]。科技教育的普及需要去精英化,编程、人工智能等科学技术不再是只能在高等学府或课外班才能接触到的事物,普通的中小课堂也应该让学生进行学习和体验。
  2.STEAM教育的优化
  在STEAM教育的推进过程中,工程教育是一个弱项,而创客的作品常常是非常好的工程教育案例[13]。创客教育与STEAM教育的融合,使得信息技术课堂不再局限于对操作系统和多媒体软件的使用,APPInventor、Scratch、机器人、3D打印技术等技术引入到中小学的课堂,越来越多的中小学生通过老师的引导和启发,动脑动手创造出具有创意的作品。其中S4A能够搭建出一个物联网和智能家居的模型,AppInventor能让小学生轻松开发安卓的APP,ArduBlock、Mid+能让硬件编程如搭积木一样简单。 评价这些作品,可以从科学、技术、工程、艺术、数学多维度全面进行。让学生制作作品,不是为了评比,不是为了成绩,而是为了实现学生的价值,使他们的想法得以实现和交流。一些中学生在这方面做得出色不但学习了各类技术知识还实现了自主创业帮助更多的青少年创客进行分享和学习[14]。 教育的变革,使得学习与生产生活越来越紧密相关。学校为中小学生营造社会的氛围,通过将生活情景融入教育,将新的技术融入基础教育的课堂,不仅有利于学生理解科学、工程学和技术等领域的抽象概念,更有利于培养学生的创新能力、综合设计能力和动手实践能力。将学生从小的“创客”种子在学校得以萌芽,不断地鼓励和培养学生综合运用多个学科知识的能力,为他们成为未来的创新人才打下结实的基础。在做中学,在学中做,在STEAM理念下自己动手实现一个个新奇的想法,制作成作品,这便是区别于传统应试教育的创客教育。而创客的理念将引领STEAM教育不断向前走,创客教育的普及指日可待。
  3.存在问题和困难
  (1)创客教育缺乏健全的教学设计模式
  创客教育融入STEM教育,以“工程”的思想和模式让学生在“做中学”,其中基于问题或项目的学习在中国的中小学教育中才刚起步,教学设计模式并不健全。如存在相应的教学活动的设计和实施步骤有待完善,教学资源与教材还不够丰富与完善,将创客思想融入STEM教育的教学理论和实际案例还比较缺乏等问题。
  (2)教育创客人才缺乏
  z创客教育不同于传统教育,教师与学生的关系发生了改变,随着人工智能、物联网技术的飞速发展,需要教师不但在教学方法方面加以重新认识和转变而且要了解多领域的知识。社会上的创客虽然具有创新意识和动手能力,但在教育能力上却和有着丰富教学经验的教师有差距,而教师虽然有着教学技能,但在技术应用和技巧传授上却不能像创客那样灵活丰富。创客具有创新意识和动手能力,教师具有教学技能,二者需要互补。美国的STEM师资缺乏,政府则通过加大科研经费投入和教师培训,重视对优秀师资的选拔以及未来教师的培养来进行改进,我国也需要重视这些方面的培养[15]。因此,对教师的在技术使用上的培训、对创客在教学技能方面的培训是培养教育创客人才的重要途径,这需要教育管理部分的支持和政策上的鼓励,同时也需要高校的配合和对信息技术师范生的全面培养。
  (3)校内创客空间建设有待完善
  中小学校和社会上的创客空间的根本目的不同,对空间大小、设备、管理机制等的需求存在区别。与国外相比,虽然北京创客空间、上海新车间等社会上的创客空间已有非常好的发展,但是我国中小学校内创客空间建设机制并不健全。谢作如[16]提出社会创客空间与校内创客教育培养环境的建设有共同点也有本质上的不同,需要建立创客空间来提供创客教育的培养环境。适合创客教育的创客空间,即校内创客教育培养环境,可以大大提高教学效果,也是创客教育得以实现的重要物质保障。学校该如何入手,需要做哪些准备和计划还需要系统地被指导。
  (4)传统课堂班额受限
  在美国,创客教育的课堂人数往往只有十几个人,而在中国,若要普及这一教育,班额就成了不小的限制,试想在七十多名学生同学上课的创客课堂上,老师很难对每个学生给予适当的关注和指导,创新活动在一定程度上会因为学生缺乏引导、缺乏自信而受限,创客教育的最初目标将会难以实现。若要形成十几人的班额形式,需要教师进行分批教学,这样便会引起师资、教学资源的缺乏,需要学校加强对创客教育的资金投入和人才引入。
  (5)资源不足
  创客空间需要一定的工程素材和加工、活动空间,作为教育用的创客空间还需要一定的教学设施,如工作台、学生作品展览储存的空间,使得创客空间在学校的建立需要大量的资金投入和场地规划。作为创客教育的教材和教学资源的开发和购买也需要资金方面的支持,此外,创客空间的运营计划也需要有专门人员负责,而目前多为教育创客的教师作为志愿者轮流负责[17]。相比于美国投入1000万美元进行创客教育[18],中国政府的投入需要加大,才能在创客教育上、在教育的起跑线上,逐步实现中国制造到中国创造的转型。

四 未来发展方向
  1.创客教育去精英化培养
  创客教育首先要考虑的是教育的普及,许多动手能力很强的大学生和高中生,往往因为中小学时期没有接触到或极少接触到工程设计方面的训练,使得他们较之于经济发展较快的地区的学生有起步上的弱势。因此创客教育需要在中小学进行普及,越来越多的学校、机构、公司需要在政府的大力支持下发展创客教育,使现金的技术不再只限于研究和生产,让中小学生从小就可以接触这些技术,从而得到大脑的开发、创新意识的培养。
  2.创客教育课堂班额缩小
  二十人左右的创客教育课堂能够满足学生在接受适当教师指导的情况下进行训练和创造,学生也可以分成小组进行合作制造。通过小组竞赛、经验分享等活动实现创客教育的交流和共享。
  3.认知学徒式培养
  教师和学生可以形成认知学徒的模式,教师指导学生,学生学习教师的作品制作,并创造自己的作品,不再是题海战术的重复,而是创新想法的实践。学生在学科课堂上学习知识,创客教育的教师再将各个学科的知识相融合,设计出综合实践类的课程让学生参与学习和制造。
  4创客教育平台的多样化
  创客教育将不会局限于课堂或者课外的创客空间,创客空间与创客教育课堂相配合,为学生提供线上线下的资源和服务,学生和教师以及社会上的创客可以进行方便的沟通,为创新想法得以实现提供便利的环境。

五、未来研究方向
  1.创客教育教学设计模式的探索
  对创客教育的教学环境、教学目的、教学方法以及对象的教学设计方案进行探索和研究,设计出适合中小学创客教育试试的教学设计模式,基于问题的学习或项目的案例设计模式以及教学资源及教材开发的模式。
  2.中小学创客教育培养环境建设方案的研究
  对创客教育的中小学创新能力培养模式的创客空间的建设方案以及管理运营方案的研究,能够在保证教学效果的前提下,使创客教育得到保障和持续发展。线上创客教育平台的建设也可以弥补创客教育实施上时空的限制,为中小学生拓展创造的空间、提供灵活的学习选择。
  3.教育创客人才培养模式的研究
  对作为创客教育的教师——教育创客在教学方法和STEAM各领域应具备的知识和素养、教育创客的培养模式进行研究。高校对信息技术等学科的师范生进行全面培养,能够为国家提供教育创客人才储备,为创客教育在中国的进一步发展提供人员保障。

参考文献
[1]谢作如. “虽然很困难,但我们都在努力”——“第一届中小学STEAM教育创新论坛”的共识[J]. 中国信息技术教育,2013,10:5-8.
[2](美)克里斯•安德森, 译者:萧潇. 创客新工业革命[M]. 中信出版社, 2012:9-23.
[3][16][17]谢作如. 如何建设适合中小学的创客空间——以温州中学为例[J]. 中国信息技术教育,2014,(9):13-15.
[4]吴俊杰. 创客运动与STEM教育——专访“创客教父”Mitch Altman[J]. 中小学信息技术教育,2013,(12):39-42.
[5]赵中建. 致力于STEM教育的“项目引路”机构[J]. 上海教育,2012,(11):24-26.
[6][15]正非. STEM中学:孕育美国“科学、技术、工程和数学”创新人才的摇篮[J]. 中国民族教育,2013,(3):43-45.
[7]叶兆宁,周建中,郝瑞辉等. 课内外融合的STEM教育资源开发的探索与实践[A]. 中国科学技术协会、云南省人民政府.第十六届中国科协年会——分16以科学发展的新视野,努力创新科技教育内容论坛论文集[C].中国科学技术协会、云南省人民政府:2014:5.
[8]陈磊. Scratch融入STEM教育[J]. 上海教育,2014,(8):38-39.
[9]吴俊杰,梁森山. Ledong Scratch互动教学平台的应用与研究(七)——基于自制光敏扫描仪谈STEM教育[J]. 教学仪器与实验,2011,(7):8-12.
[10]钟柏昌,张丽芳. 美国STEM教育变革中“变革方程”的作用及其启示[J]. 中国电化教育,2014,(4):18-24+86.
[11]吴俊杰. 创客教育:杰客与未来消费者——2014地平线报告刍议[J]. 中国信息技术教育,2014,(9):7-12.
[12]NMC地平线项目,龚志武,吴迪,陈阳键,等. 2013地平线报告高等教育版(下)[J]. 广州广播电视大学学报,2013,(3):1-7+17+107.
[13]吴俊杰,周群,秦建军等. 创客教育:开创教育新路[J]. 中小学信息技术教育,2013,(4):42-43+52.
[14]薛源. 一个中学生的创客之路[J]. 中国信息技术教育,2014,(9):15-17.
[15]卢秋红,牟艳娜. 创客运动:点亮创新教育之灯——创客运动的教育启示[J]. 中小学信息技术教育,2014,(4): 16-17.

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