第七期“做中学”科学教育实验项目高级研修班顺利举行
STEM教育是科学、技术、工程和数学教育的综合,是国际科学教育领域中新兴的教学模式与方法。近几年来随着STEM教育的兴起,越来越多的科学教育者开始关注STEM教育,尝试STEM教育。但在实践过程中又给教师们带来许多疑惑和思考,如什么是STEM?STEM教育的大概念有哪些?STEM与科学等学科是什么关系?STEM的各个学科之间是如何有机融合在一起的?传统科学课与STEM课程如何转化?在未来STEM教育会取代科学课程吗?
为了更好地理解STEM教育,更好地培养科学教育领域骨干教师,2016年9月26-28日,由中国青少年科技辅导员协会主办的第七期“做中学”科学教育实验项目高级研修活动在东南大学如期举行。来自英国的科学教育顾问Derek Bell教授和来自美国的科学教师培养专家HubertDyasi教授为本期研修班学员带来了为期三天的科学教育培训,主题即“科学与STEM教育中的教与学”。
第一天
活动一:研讨S、T、E、M以及STEM教育的维度
在第一天上午的研修中,Derek Bell教授首先将学员分成了科学、技术、工程、数学和STEM5个小组,让其分别研讨科学、技术、工程、数学这4个单一学科的学科内容包括什么,STEM小组则研讨在STEM教育中这4个学科之间的关系是什么?学员在组内激烈交流、记录并分享自己的想法。
学员在进行研讨活动
Derek Bell教授深入小组了解学员的想法
学员对STEM教育四个学科之间关系的想法
学员分享自己的想法
活动最后Derek Bell教授并没有评判学员的想法是对是错,他指出这些属于学员对STEM教育的初始理解,后面将会通过活动来验证或改变这些想法。
接下来Hubert Dyasi教授与大家分享了科学和工程/技术教育的综合维度。他提出STEM学科的主要维度可以分成3个部分:科学/数学/工程/技术中的探究能力与实践;跨学科概念以及学科核心概念。他帮助学员分析了核心概念的特征,以及跨学科概念的重要性。最后给学员提供了一个表格,指出这个表格可以帮助学员思考在教学时如何将这3个维度融合在一起。
Hubert Dyasi教授通过小活动讲解核心概念的特征
Hubert Dyasi教授提供的帮助教师教学的表格
Hubert Dyasi教授深入小组解答学员的疑问
活动二:探究各种各样的材料
下午的培训课程,是由Derek Bell教授带来的“探究材料”活动。首先每个小组的学员被分到了不同的材料,他们需要思考“关于这些材料你都知道什么?你们组其他成员都了解些什么?“如果你是学生,他们对这些材料会有哪些想法?”“你会如何组织学生认识这些材料?”
各种各样的材料
学员在研究材料
通过这个活动,学员纷纷对材料的特性、结构等表达了自己的想法。接下来Derek Bell教授又给学员提供了一批新的材料,让学员分组研究个问题“哪一根是最结实的线?”、“哪个物质是最易溶解的?”以及“哪一个材料是最有弹性的?”学员纷纷投入到探究活动中,整个会场洋溢着欢快的笑声。
学员在探究“哪一根是最结实的线”
学员在探究“哪个物质最易溶解”
学员在探究“哪个材料最有弹性”
活动结束后,Derek Bell教授带领学员回顾了上午提到了STEM教育的3个维度,让他们思考刚才的活动中涉及到哪些核心概念、跨学科概念以及探究能力与实践。Derek Bell教授提到,这3个维度的认识和理解,将会贯穿整场培训,学员们能对STEM教育及其维度有更新、更深的领悟。
第二天
活动三:吹泡泡
第二天上午的第一个活动是由Derek Bell教授带来的“吹泡泡”。对的,你没看错,就是吹泡泡,你以为这是小儿科?NoNoNo,老师们要研究“如何能做出最好的泡泡?”老师们以小组为单位,集思广益,各种试剂、各种量杯量筒、各种数据计算……
DerekBell教授讲述动手做活动“吹泡泡”
分组讨论做泡泡的方法
大家玩的不亦乐乎!好吧,已然忘记是成人,仿佛一夕之间回到了童年时代,争相研究泡泡液的最佳配方。在吹泡泡的过程中,体会What is STEM?先来上几张老师们玩出的新花样吧!短短1个小时,看看老师们做出了哪些泡泡?
借助手边的各种工具吹泡泡
老师,你肿么了?需要救护车么?(这是老师们做的泡泡龙哦!)
我吹,我吹,我吹吹吹!
DerekBell教授亲临指导
和谐的三人组(画面好美!!)
哇!双层泡泡!看到了么?放大图片看!
额~ 这是?人家做的不是很好,不过也是个立方体啦!最重要的是看泡泡!看泡泡!看泡泡!重要的事情说三遍!
哇呀呀!看我的!来个大泡泡!
老师们在探究“最好的泡泡”过程中,玩得确实High,都有点停不下的脚步,Bell教授在活动最后,对泡泡活动总结到:
●科学寻求对自然世界的理解,并且常常需要新的工具以协助寻找答案;
●工程使用科学发现来设计满足社会需要的构造、产品和工艺;
●技术(产品和工艺)是工程设计的结果。它们由技术人员创造,用于满足社会需求和愿望;
●数学支撑着其他学科,它是对现象进行量化、对系统行为进行建模和预测,以及对工艺的效率进行测量的一种途径。
活动四:越过拐角看东西——认识STEM中的维度以及关系
下午的课程中,Dyasi教授给大家带来了一个新的挑战“制造一个能够看到拐角后的工具”。拐角?工具?我有一个办法,镜子!对的,很好!还有吗?另一个声音说道,我也有一个……原来,方法不止一种,大家分分钟的功夫就相出了N种解决方案!不得不说,都是牛人啊!
光嘴皮子说怎么行,教授引导大家将想法画下来,再进行交流,不交流不知道,原来各个小组都有很多新的想法,再次感叹!都是牛人啊!
小组讨论设计方案
小组间交流各自的设计方案
初步设计完成之后,Dyasi教授给大家呈现了准备的材料,当然也提倡大家寻找发现身边的多种材料进行工具的制作。老师开始分组讨论各自的设计方案,接着,教授选择其中几组方案上台交流。交流结束后,大家分组行动按照各自的设计,做出形态迥异的工具。这个活动有别于上午的动手做活动,比上午的动手做活动多加入了设计环节,这个设计环节决定每组是否能达到目标,教授还要求大家的作品需要相应的用户体验,以便达到能真正解决问题的目的。
老师们讨论并制作工具
Dyasi教授指导老师制作
产品体验活动
经过第二天的培训,两位教授用各自不同的风格展示了科学研究类和工程项目活动的过程,老师们通过亲身实践实现挑战目标,这个过程就是科学探究的实践,我们需要具有系统的思维方式,借助有限的资源尽力实现我们解决方案,通过设计到工程和技术,会逐渐加深科学原理的理解。
第三天
活动五:桥和塔
在前两天的培训中,老师们都对活动类的课程表现出浓厚的兴趣,在动手实践中大家都非常积极地进行探索,体会有别于传统课堂的科学学习。
Dyasi教授分享自己生活中关于桥和塔的经验,并请在座的老师分享过往相关经历。接着,教授向大家发起挑战,在两个挑战中选择其一。挑战1:造一个最好的桥,要求其跨度至少1米,并能支撑至少2公斤的重物。挑战2:造一个稳定、能自行立起来的塔,至少1米高,并可以支撑2公斤的重物。大部分老师都满怀信心选择了第一个挑战。
设计前老师观摩建造材料
Bell教授指导老师们设计模型
教授事先将所有建造材料摆在讲台上,请在座的老师上台观察材料,但是不需要领取,看过之后就回到小组做设计,在规定时间内老师按要求写出设计方案,由于材料种类和数量有限,无疑对老师的设计是一种挑战,设计时候需要考量和决策,如何保证材料供应?资源的紧缺真是个麻烦的问题!
老师搭建桥支架
老师用纸筒做桥墩
老师们搭建的桥模型
老师搭建斜拉桥的模型
面对教授给出的挑战,仅仅凭借手头有限的资源,老师都使出了洪荒之力去完成设计作品,各组老师陆续完成好作品和海报后,把海报纸依次贴到墙上。通过这个海报的制作,教授带给老师们更多思考:孩子专注哪些实践活动?孩子从中学到哪些核心概念?如何寻找跨学科主线串联各个概念?
Bell教授讲解海报要素
老师为完成的桥模型制作海报
制作完成后,老师们分小组交流讨论,对各自的作品信心十足,争相上台宣讲自己的作品优缺点,有的小组做了悬索桥,有的小组做了斜拉桥,有的小组做了梁桥,还有的小组在桥上做了风车借助风力发电,让教授惊叹不已,新颖的设计和创意超出了他对大家的要求。
承重之王——全报纸建造的悬索桥模型
带风车的风力发电梁桥
桥梁全家福
随着活动结束,我们本次培训也接近尾声了,教授跟大家一起回顾了STEM中科学、技术、工程和数学的整合,校内的教育环境更重视科学和数学,但是真实世界中技术和工程显得更为重要,这样的矛盾中教师的角色就显得尤为重要,如何引导孩子学习值得大家深思!培训结束,老师们依然不肯离去,围着两位远道而来的教授还有很多问题需要询问,这次高培的确使老师们受益颇多,我们的科教之路还很漫长,这么多乐于探索的老师同时在路上,使我们的脚步更加轻快而又稳健!