全美最頂級高中的STEAM教育

學(xué)校不只是提供知識教學(xué)，對付考試的場所，更應(yīng)該培養(yǎng)孩子們適應(yīng)未來社會的能力。來源 |?原創(chuàng)科普編輯 |?申晴
STEAM教育注重培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維、創(chuàng)造性解決問題、溝通與協(xié)作等核心素養(yǎng)。而這些，恰恰是我們學(xué)校傳統(tǒng)教育方式相對缺乏的。在社會科技飛速發(fā)展的今天，越來越多的人逐漸達成一個共識：學(xué)校不只是提供知識教學(xué)，對付考試的場所，更應(yīng)該培養(yǎng)孩子們適應(yīng)未來社會的能力。美國國家科學(xué)院院長布魯斯·艾伯特也認(rèn)為，對于K-12階段的學(xué)生而言，積極地參與科學(xué)實踐比起死記硬背科學(xué)定理更加重要。

近年來，北京三十五中、杭州二中等很多國內(nèi)中小學(xué)對STEAM教育進行探索，但STEAM教育在國內(nèi)的發(fā)展還存在缺少戰(zhàn)略高度的頂層設(shè)計、缺少打通學(xué)段的整體設(shè)計、師資隊伍整體水平不高等諸多問題。今天STEAM在線為您介紹三所美國頂級STEAM學(xué)校，它們可能代表未來STEAM學(xué)校的發(fā)展方向，或許可以為我們提供借鑒。

全美第一高中的STEAM教育：培養(yǎng)探究能力、問題解決是核心

美國公立中學(xué)托馬斯杰弗遜科技高中有全美第一公立高中之稱，始建于1985年，坐落在美國首都華盛頓哥倫比亞特區(qū)市郊，學(xué)校以培養(yǎng)科技創(chuàng)新人才聞名全美乃至全世界，在全美教育界成績斐然。
“注重學(xué)生能力培養(yǎng)，包括思辨能力、解決問題的能力、好奇心、社會責(zé)任感。”這些辦學(xué)理念，在這里并不是一句空話，而是切切實實的貫穿在學(xué)校課程之中，學(xué)校為學(xué)生提供充滿挑戰(zhàn)性的課程，各個學(xué)科相互交融，共同創(chuàng)造一種創(chuàng)新的文化氛圍。在這樣以培養(yǎng)優(yōu)秀的科技創(chuàng)新人才為目標(biāo)的STEAM高中，學(xué)校更注重培養(yǎng)學(xué)生哪些方面的能力？

托馬斯高中“不會在乎學(xué)生學(xué)會了什么，而關(guān)注與學(xué)生如何運用他們所學(xué)的知識和技能解決現(xiàn)實世界中存在的問題。”這在學(xué)校的心聲考試中就體現(xiàn)的非常明顯。而在學(xué)校學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)校也是非常注重能力的培養(yǎng)而非知識的掌握，學(xué)校以培養(yǎng)探究能力為核心的教學(xué)目標(biāo)和以問題解決為核心的教學(xué)模式頗為人稱道。例如：
(1) 解決問題的能力，能夠系統(tǒng)地、創(chuàng)造性地解決問題，解決方法可以在自然條件下模擬或試驗;
(2) 批判性探索能力和研究能力，通過獲取知識、批判性評價知識的價值，調(diào)查以前未知情形的能力，對不確定的現(xiàn)實作出判斷的能力；
(3) 溝通、合作的能力；
(4) 在真實情境中跨學(xué)科思考的能力。

除了這些科學(xué)素養(yǎng)之外，學(xué)校還希望培養(yǎng)優(yōu)秀科技人才應(yīng)該正確的價值觀，比如：
(1) 好奇心，能夠容忍不確定性，從成功和失敗中學(xué)習(xí)，培養(yǎng)終身學(xué)習(xí)的習(xí)慣；
(2) 社會責(zé)任感，對自己的行為負(fù)責(zé)，要有參與社會活動的能力，回報社會的意識；
(3)持續(xù)創(chuàng)新的能力和領(lǐng)導(dǎo)能力；
(4) 對于學(xué)術(shù)追求的內(nèi)驅(qū)力，全球化的視野以及文化意識。
那么這些能力以及價值觀的培養(yǎng)如何落地，如何滲透到課程當(dāng)中？
在課程設(shè)置方面，托馬斯高中的主要特點是多層次、多類型、以STEAM教育為核心，以培養(yǎng)探究能力為核心的教學(xué)目標(biāo)。其課程設(shè)置的理念是用跨學(xué)科的方法最大限度地發(fā)揮每個學(xué)生的智力、技術(shù)和情感潛力。

具體來看，托馬斯高中的課程包括：科學(xué)和技術(shù)、數(shù)學(xué)和計算機科學(xué)、人文科學(xué)、世界語言、藝術(shù)、體育。高年級除這些課程之外，學(xué)生可以根據(jù)自己的研究興趣確定專修方向。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力貫穿于托馬斯高中各年級、各學(xué)科的教學(xué)活動中。例如在九年級的科學(xué)課中，學(xué)生要掌握以下技能：
(1) 學(xué)會開展科學(xué)調(diào)查，收集、管理、分析和說明數(shù)據(jù)；
(2) 學(xué)會用科學(xué)的語言撰寫科學(xué)報告；
(3) 學(xué)會運用數(shù)據(jù)庫，識別并說明第一手資料的來源，評估信息資料的效用價值；
(4) 養(yǎng)成通向成功未來的道德習(xí)慣。
在所有的課程中，學(xué)生和老師都面臨一個共同的主題：問題解決，特別是解決真實存在于現(xiàn)實世界的，這是托馬斯高中教學(xué)的核心。例如，新生IBEDT綜合課程的研究專題包括水質(zhì)和土質(zhì)研究、落葉林的健康生長、火晰蝎的遷徙等。
了解了托馬斯高中的課程設(shè)置，我們再來看學(xué)校在學(xué)生管理、辦學(xué)制度方面有什么特色？

1、導(dǎo)師項目
導(dǎo)師制是托馬斯高中獨有的指導(dǎo)學(xué)生開展科技研究的制度，即學(xué)生在開展科技課題研究時，可以選擇校外機構(gòu)的專業(yè)人士做導(dǎo)師，或參加校外機構(gòu)所開展的研究項目，并在項目組的領(lǐng)導(dǎo)下完成課題研究。輔導(dǎo)導(dǎo)師的單位包括美國食品與藥物管理局、國防分析研究所、喬治城大學(xué)醫(yī)學(xué)中心、國家癌癥研究所等20多家單位。每年6月，學(xué)校召開研究報告會，學(xué)生要在會上向家長、社區(qū)有關(guān)人士匯報其研究成果。

2、實驗室研究
托馬斯高中有13個專業(yè)化的科技研究實驗室，包括天文學(xué)與天文物理、自動化與機器人、生物技術(shù)和生命科學(xué)等，每個學(xué)生都要有4年的科學(xué)實驗室學(xué)習(xí)經(jīng)歷。這些專業(yè)化的研究實驗室為托馬斯高中培養(yǎng)科技創(chuàng)新人才提供了必要的硬件基礎(chǔ)。

3、STEAM教育中的“A”
精英人才的成長離不開其人文素質(zhì)的培養(yǎng)。人文、藝術(shù)學(xué)科，尤其是美術(shù)課程也是托馬斯高中的強項，學(xué)生設(shè)計、寫作和表演才能的培養(yǎng)也是學(xué)生培養(yǎng)非常重要的一部分。為了加強教師團隊間的合作，為學(xué)生營造跨學(xué)科學(xué)習(xí)的環(huán)境，人文課程和科技課程各部分相互交叉。如十年級、十一年級的英語課程同社會研究相結(jié)合，學(xué)習(xí)世界文明和美國文明；7門外語課程在幫助學(xué)生掌握語言技能之外，幫助學(xué)生理解世界各種不同的文化信仰和價值觀。

平民學(xué)校HTH：基于項目式學(xué)習(xí)的教育探險

相比于歷史悠久的托馬斯杰弗遜科技高中，HTH（High Tech High）的歷史要短的多，學(xué)校于2000年在美國洛杉磯市成立，最初是一所特許學(xué)校，但是在成立之初就得到了比爾及梅琳達·蓋茨基金會（BMGF）的大力支持。而就是這樣一所平民學(xué)校，升學(xué)率卻達到驚人的96%。
HTH的難得之處在于這所學(xué)校絕非任何意義上的貴族學(xué)校，生源也并非通過層層篩選出來的精英學(xué)生。而且學(xué)校也沒有傳統(tǒng)固定的教室，更沒有課本和試卷，這所學(xué)校里，沒有教科書、沒有上下課鈴聲、沒有考試，孩子們每天都忙于一些自主選擇的特定項目，為了一年一度的大型展覽廢寢忘食。在外人看來，學(xué)生們似乎根本不是在“學(xué)習(xí)”。

但是，HTH絕對是很多孩子們心目中最“酷炫”的學(xué)校，因為它完全不是普通學(xué)校的樣子，更像硅谷的創(chuàng)意公司，或者一個創(chuàng)客空間。
HTH的成功在于完全放棄了考試為目的的分學(xué)科教學(xué)體系，沒有教材，沒有考試，而且不會用“成績”把學(xué)生和老師分成甲乙丙丁三六九等。
那學(xué)生如何上課呢？打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式，徹底采用項目制跨學(xué)科學(xué)習(xí)。
這很難，但是很好玩。“因為，學(xué)生可以通過多種多樣的項目展示自己，一場戲劇、一部影片、一篇論文，甚至造一臺機器都可以。”
我們來看看完全采用項目制學(xué)習(xí)后的學(xué)生是怎樣上課的。
其實，在學(xué)科上，HTH也是有分類的，但與傳統(tǒng)的分科有區(qū)別，歷史、地理、英語等被歸為人文類，物理、化學(xué)、生物等合為科學(xué)類。在校學(xué)習(xí)時間被分成6塊，一個綜合人文學(xué)科的雙重塊，一塊數(shù)學(xué)，一塊科學(xué)，還有兩塊分給選修課和其他（包括每周2次健身課，每周2次咨詢）。

那么項目制學(xué)習(xí)如何有效的落實在學(xué)生日常學(xué)習(xí)中？HTH教育領(lǐng)導(dǎo)力學(xué)院院長 Laura McBain 曾在接受媒體采訪時介紹了項目式學(xué)習(xí)的五個步驟。

• 第一步：開端。把項目介紹給學(xué)生，讓學(xué)生對項目感到興奮，設(shè)計各種各樣的活動，讓學(xué)生積極地參與。
• 第二步：提出根本性的問題。這些問題是長久的，持續(xù)性的問題，引導(dǎo)學(xué)生思考項目背后的意義，讓學(xué)生們提出更多的問題。
• 第三步：頭腦風(fēng)暴。鼓勵學(xué)生提出盡可能多的觀點和解決方案。
• 第四步：批判性的評價。要讓學(xué)生評價彼此的工作是非常關(guān)鍵的一步，這一步保證了工作的質(zhì)量。
• 第五步：反復(fù)修改，反復(fù)提出新的設(shè)計。在這個過程中，學(xué)生要不斷地問自己一些問題，通過這樣一些問題來提高自己的設(shè)計。

那么，一個具備以上五個步驟的項目式學(xué)習(xí)什么樣呢？我們可以從九年級、十年級學(xué)生的一門課程說起，而課程的內(nèi)容竟然是——學(xué)掰面包。我們先來看看一名同學(xué)第一周的課程：

這個項目中，同學(xué)們一起制作和分析面包。他們將項目涉及的歷史、社會、科學(xué)和數(shù)學(xué)，深度融合到每周的面包烘烤中：
在人文學(xué)科中，他們探討了一個社會偏愛的面包類型，是怎樣反映人們的價值觀、獲取方式和社會結(jié)構(gòu)的；
在物理學(xué)中，他們設(shè)計和建造了踏板驅(qū)動的谷物研磨機和烤箱；
在數(shù)學(xué)中，他們模仿了谷物從種子到面包的變革過程，并在每個階段分析不同的營養(yǎng)水平。
最后，學(xué)生做了一個成果展覽會，還邀請家人和展覽參觀者，一起享用了一頓面包大餐。

斯坦福在線高中：通過在線學(xué)習(xí)給孩子個性化教育

所有的課程全部在線上學(xué)習(xí)完成，沒有實體校舍，學(xué)生在家就能正常學(xué)習(xí)、考試、升學(xué)，學(xué)生可以在線與同學(xué)辯論，參加網(wǎng)絡(luò)會議……
聽起來有點不靠譜？而這正是斯坦福在線高中（Stanford Online High School，以下簡稱OHS）學(xué)生最平常的一天。這個學(xué)校的學(xué)生來自美國46個州，全球25個國家，分布在7年級到12年級。它不以年齡分學(xué)段，而是按照學(xué)生自身的能力。

在線教育的質(zhì)量如何得到保證？來看看這所斯坦福大學(xué)成立于2006年的在線高中的成績單：大學(xué)入學(xué)率100%，參與SAT的學(xué)生平均分為2144，AP考試的分?jǐn)?shù)在3及以上人數(shù)占到96%，堪稱美國頂級名校生的搖籃；2017年，美國權(quán)威院校資訊網(wǎng)站“Niche”發(fā)布全美私立高中排名，OHS為全美排名第一的在線高中，全美排名第四的STEM高中。

1、課程設(shè)置
斯坦福網(wǎng)絡(luò)高中的課程被分為八類：核心、英語、人文、歷史、古代&現(xiàn)代語言、數(shù)學(xué)、計算機科學(xué)和科學(xué)。除了核心模塊之外，斯坦福網(wǎng)路高中課程的其他模塊都包含有AP課程。我們會發(fā)現(xiàn)其課程分布中占比最大的是數(shù)學(xué)、語言和科學(xué)課程。我們從課程表中可以發(fā)現(xiàn)，課程總體上是呈現(xiàn)層層遞進的狀態(tài)，提供各種層次的課程供學(xué)生選擇，滿足各個階段學(xué)生的需求。
斯坦福網(wǎng)絡(luò)高中采用最新技術(shù)將學(xué)生匯集在虛擬課堂。在課堂中，學(xué)生可以舉手、和同學(xué)和指導(dǎo)者交流，能夠在屏幕上做筆記。旋轉(zhuǎn)攝像頭幫助學(xué)生能夠最大程度地和自己的指導(dǎo)者和同學(xué)進行交流。
除了課程設(shè)計之外，讓我們一起來看看在斯坦福網(wǎng)絡(luò)高中學(xué)習(xí)的關(guān)鍵詞：

2、翻轉(zhuǎn)課堂
這種潮流，名為“翻轉(zhuǎn)課堂”，顧名思義，就是把傳統(tǒng)課上的教學(xué)，前置到課前，學(xué)生在家完成，傳統(tǒng)課后的答疑和作業(yè)，前置到課堂，學(xué)生和老師一起完成，究其本質(zhì)，學(xué)生不再是單向接受老師的灌輸，而成為了學(xué)習(xí)的主人，所以稱為“翻轉(zhuǎn)課堂”。

3、大學(xué)式管理
OHS采取“全大學(xué)式管理”。首先，學(xué)生可以自己選擇學(xué)習(xí)對應(yīng)的課程。其次，從入學(xué)到選課，都以能力為標(biāo)準(zhǔn)，而不是以年齡為標(biāo)準(zhǔn)。例如，一個14歲的孩子，他的數(shù)學(xué)水平已經(jīng)達到了高三的程度，而英語水品只有高一的程度，那么，就可以同時上高三的數(shù)學(xué)和高一的英語。這就能保證，課程難度始終略高于孩子的現(xiàn)有水平，有挑戰(zhàn)性，又不至于學(xué)不懂，始終保持積極性。
“在線學(xué)習(xí)”的最大問題，就是缺乏監(jiān)督。但OHS的在線課程雖然看似松散，其實有非常緊密的流程，用外力幫助孩子更好地管理自己——沒有課前的認(rèn)真學(xué)習(xí)，課堂上就只能變“啞巴”——老師不允許蒙混過關(guān)，會要求每個學(xué)生發(fā)言，小組討論時，也必須主動提出問題，拋出想法。
這種學(xué)習(xí)模式和考勤、打卡還不同，它讓孩子回到學(xué)習(xí)的本質(zhì)，知道自己為什么要學(xué)習(xí)，自己學(xué)到的每個知識點是為了什么而服務(wù)，從而激發(fā)內(nèi)在的驅(qū)動力。

4、學(xué)習(xí)社區(qū)
OHS經(jīng)常組織線上活動，但如果你以為，學(xué)生們只能在線交流，那可就錯了。在課余時間，師生都在不遺余力地組建活動：公益實踐、異國聚會、文化之旅，一樣都不落下。
為了更高效地組織，OHS也像其他中學(xué)一樣，有正式學(xué)生會，同樣是由選舉誕生，還創(chuàng)辦了70多個奇奇怪怪的社團，比如模擬股票社、機器人社、企業(yè)家俱樂部等等。
每周，全體學(xué)生都可以參與到學(xué)生會舉行的視頻會議，為社團建設(shè)、公益實踐、娛樂活動出謀劃策，然后相約見面。
三所頂尖的STEAM學(xué)校，著力點不同，卻在整體上呈現(xiàn)出如下趨勢：

1、學(xué)校不只是提供知識教學(xué)，對付考試的場所，更應(yīng)該注重學(xué)生能力培養(yǎng)，包括思辨能力、解決問題的能力、好奇心、社會責(zé)任感。
相對弱化了教師作為純粹教學(xué)者的角色，更為強調(diào)教師的引導(dǎo)性作用。從“教-學(xué)”向“教-導(dǎo)-學(xué)”轉(zhuǎn)變，更加強調(diào)促進學(xué)生的獨立思考。

2、基于項目式學(xué)習(xí)的、跨學(xué)科的教育，更有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)內(nèi)驅(qū)力。

3、科技的發(fā)展讓課堂環(huán)境逐步突破單一化的傳統(tǒng)教學(xué)空間，開始出現(xiàn)虛擬空間層面的全日制教學(xué)，信息技術(shù)以“嵌入式”的狀態(tài)逐步和教育相結(jié)合。
這些變化正在向我們拋出了一個信號，那就是“未來已來”，教育更應(yīng)該培養(yǎng)孩子們適應(yīng)未來社會的能力。
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