什么是STEM教育?

2021-10-13 12:44:14 407
什么是STEM教育?科学、技术、工程和数学之间的关系是什么?STEM教育源自哪里?为何我国很重视STEM教育?如果您对以上问题感兴趣,欢迎您阅读下文。

STEM是科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering),数学(Mathematics)四门学科英文首字母的缩写。


新闻稿982_副本5_副本73_副本.jpg


STEM教育则是指在科学、技术、工程和数学领域的教和学,不过其教育过程可不是将科学、技术、工程和数学知识进行简单叠加,而是强调将原本分散的四门学科内容融合形成整体,把学生学习的零碎知识变成互相联系的统一整体,力求在多学科的交叉融合中,培养出具有创新能力的复合型人才。


文章插图——ITGL项目.jpg


科学、技术、工程和数学之间的关系


在STEM中,科学是探索,技术是方法,工程是应用,而数学是基础。四者紧密相连,缺一不可。


简单来说,科学不断发现隐藏的科学规律,技术有关科学规律的应用,工程集成多项技术并在现实中体现,数学则是三者的重要基础。


这四门学科的有机组合,将激发学生探索科学的兴趣,提高他们运用多学科的知识解决实际问题的能力。


科学


科学是有范式的,科学活动需要在范式指导下才算是科学。科学的基本特征,从形式上,它使用数学与逻辑的语言;从内容上,它探讨可经验可实证的自然现象;从方法上,它采用假说-实证的方法;从目的上,它试图发现或总结自然规律,解释或预言自然现象。


技术


如果说科学的任务是通过回答“是什么”和 “为什么”的问题,揭示自然的本质和内在规律,并认识自然,那么技术的任务是通过回答“做什么”和“怎么做”的问题,满足社会生产和生活的实际需要,目的在于改造自然。


技术以发明创造、能工巧匠、精湛技艺为核心。技术有时并非依靠科学,反而依靠经验哲学中的灵感,例如,1903年,莱特兄弟发明了飞机,但这样的发明并非建立在航空动力学的科学基础上。


技术与科学分属两个范畴,两者相互渗透,相辅相成,但不能把它们混为一谈。


科学与技术的核心区别在于科学的规律是可演变的,且可定量定性。而基于经验的技术不能推演,技术的掌握依靠的是领悟和实践。中国古代的许多技术都通过师傅的口授心传实现代代相传,因为不知技术背后的科学规律,一旦技术失传,后人就无法对其复制或推演。


工程


工程体现了人类文明的积累和历史的积淀。随着人类文明进程加快,工程的复杂程度越来越高,规模越来越庞大。


技术是工程的基本要素。工程是以现有技术为基础,来解决实际问题。工程在实施过程中会涉及多项技术,作为工程活动的组成部分,技术为工程的总体目的服务。技术的表现形态既可以是知识形态,也可以是实物形态,当知识形态转化为实物形态就产生了工程活动。


工程需要讲究组织和沟通,需要在内部各个指标上调优,需要追求极致,但更多的时候是妥协。最后,科研成果需要通过工程来转化为生产力。


数学


STEM中的数学多指应用数学。基础数学不以实际应用为目,更偏重于研究数学本身的规律,而应用数学是研究如何应用数学知识到其他领域的数学分支。


现实世界中,存在许多复杂、难以解释的问题。科学家采用数学建模的方式试图对这些问题做出合理解释,他们在深入调研、分析内在规律的基础上,提出简化假设,运用适当的数学工具建立起相应的数学模型。之后通过计算得出模型结果,并根据实际对模型进行检验。


随着计算机技术的迅速发展,计算机已经成为数学建模的有效工具。数学建模是应用数学解决实际问题的基本手段,已在自然科学、技术、工程等领域发挥着越来越重要的作用,它也是推动数学发展的动力。


STEM教育的来源


STEM教育源自美国。我们曾在《项目式学习和STEM教育有区别吗?》一文简单介绍了STEM教育在美国的起源。


其实很有趣的一点是美国推出STEM教育是因为美国人觉得自己国家的科研教育"落后"了。


美国21世纪国家安全委员会(又被称为哈特-拉德曼委员会)在2001年的一份报告中指出:今后二十五年,我们科研教育系统的缺陷对国家安全造成的威胁,比任何我们能够想到的传统战争都更大


2005年美国国家学院(下辖科学院、工程院等四大学院)受委托为21世纪的美国经济、科技制定蓝图,攒了一批大学校长、诺奖得主、企业高管一起搞研究,最后出版了一本书《Rising Above the Gathering Storm》(穿越那正在聚集的风暴)。


新闻稿982_副本5_副本73_副本.jpg

《Rising Above the Gathering Storm》


书中在对K12、高等教育的STEM提出建议之前,专门强调了当时的背景:……(全球化)对二战以后美国的经济和战略领导地位造成了挑战……世界各地都开始做出许多顶尖的科学成果和工程实践


美国人居安思危并非是空穴来风。


美国的精英们看到美国普通学生不喜欢理工科,看到他们的理工科知识比较薄弱,更多的学生倾向选择经济、人文、历史等学科


因此,为促进国家竞争力,美国政府提出STEM计划,旨在鼓励学生研修关于科学、技术、工程、数学领域的课程。


为何我国很重视STEM教育?


那么STEM教育为何在中国也受到重视呢?


2021年6月25日,国务院印发《全民科学素质行动规划纲要(2021-2035年)》的通知,明确提出针对中小学生开展青少年科学素质提升行动。


1634103925(1).png


纲要中具体包括:


(1)激发青少年好奇心和想象力,增强科学兴趣、创新意识和创新能力,培育一大批具备科学家潜质的青少年群体;

(2)推进信息技术与科学教育深度融合,推行场景式、体验式、沉浸式学习;

(3)建立科学、多元的发现和培育机制,对有科学家潜质的青少年进行个性化培养

(4)加强对家庭科学教育的指导,提高家长科学教育意识和能力。加强学龄前儿童科学启蒙教育


从纲要要点中可以看出,我国STEM教育的重心主要在K12领域。


前面说了美国的普通学生不爱理工课的问题导致美国政府制定STEM计划,我国对STEM的诉求与美国不尽相同。在我国,60%以上的学生具有理工科背景,知识并不缺乏,缺乏的是跨学科的科学思维、创新以及解决实际问题的能力,这是我国重视引入STEM的主要原因。 


改革开放以来,我国确确实实培养了大量信息时代的IT工程师,但是,不可否认的是,中国人自己做出的基础性、开创性贡献却屈指可数。有人说,我们在批量制造熟练工的同时,高度重复、整齐划一的规范性也逐渐蚕食了我们的创造力和对科学的直觉。


从国家提出的最新科学素质教育纲要中,我们看到国家非常重视从小、从家庭层面培养有科学家潜质的青少年。


这让我们相信:STEM教育不是单纯教授学生掌握理工科的相关知识,也不是仅为培养科学家和工程师,其最终目的是让学生拥有21世纪的竞争能力。


因此,STEM教育还包括了另一层内涵:S代表学习(STUDY)、T代表团队(TEAM)、E代表探索(EXPLORE)、M代表奇迹(MIRACLE)


学习、团队、探索、奇迹(STEM)对应于21世纪竞争力的四大能力:自主&终身学习(Lifelong Learning)、沟通与合作 (Communication & Collaboration)、批判性思维 (Critical Thinking)、创新性与问题解决 (Creativity & problem-solving)


image.png


如果你对STEM教育感兴趣,欢迎关注约翰霍普金斯大学ITGL教育学硕士项目即将新增的新专业-STEM教育


image.png


我们将陆续报道该专业的更多信息。


教育学硕士项目分类可以从研究导向或职业导向来分。简单来说,一类以学术研究为导向,偏重理论和研究,培养理论型人才。第二类则以实践为导向,偏重理论的实际操作,培养应用型人才JHU ITGL教育学硕士项目属于第二类。


文章插图——数字时代教学.jpg


除了即将新增的STEM专业,ITGL项目目前有5大类应用型专业分项:幼儿教育、创新教育、教育创业、数字时代教学(科技)、TEFL英语教学。


学前教育和TEFL教育这两个专业针对特定的申请者,另外三个专业的申请者背景范围更灵活。整个ITGL项目都是结合了理论研究和实际运用,课程设置非常棒,包括以下一些特点(来自教育科技专业的ITGL毕业生总结):


(1)全项目没有任何考试。项目考察的是项目式学习成果,所有学生都是以小组方式、团队形式、彼此协同的模式完成项目的考评。


(2)这样的模式决定了完成项目必须学习很多理论知识,然后运用到实际的考评项目中。现学现用,使得学习成果明显,学习效率高,学习过程不枯燥。


(3)  此外,教授和课程设置鼓励学生进行创新,课程过程中学生不断学习和尝试新的技能。


以自己的专业来举例,课程中教授会带我们学习VR技术、电子游戏,以及其背后的动力学理论。


(4)课前和课后大量阅读,上课以学生为中心,教授不会花时间大量进行lecture,而是让学生参与讨论,同学之间都是用不同角度思考问题,课堂上鼓励大胆发挥。


(5)必须在课前完成阅读教授推荐的文献和书籍,并且要记笔记,最后整理成属于自己的东西,才能完成整个学业。


想更多了解ITGL项目,欢迎点击:


(1)约翰·霍普金斯大学教育学院1年制教育学硕士项目 (ITGL) 2022秋季入学申请正式开启!

(2)约翰霍普金斯大学 JHU ITGL 幼儿教育专业硕士文凭项目 (2021-2022课程介绍和安排)

(3)约翰霍普金斯大学 JHU ITGL 创新教育专业硕士文凭项目 (2021-2022课程介绍和安排)

(4)约翰霍普金斯大学 JHU ITGL 教育创业专业硕士文凭项目 (2021-2022课程介绍和安排)

(5)约翰霍普金斯大学英语教学专业(TEFL)硕士文凭项目 (2021-2022课程介绍和安排)|JHU ITGL教授系列介绍(三)

(6)约翰霍普金斯大学数字时代教学(DATAL)专业硕士文凭项目 (2021-2022课程介绍和安排)


更多关于约翰·霍普金斯大学教育学院ITGL项目资讯,可点击项目网址了解:https://education.jhu.edu/academics/msed-itgl/#description(点击了解后,记得返回哦)。即刻申请约翰·霍普金斯大学教育学院ITGL项目,点击此处(仅限PC阅读者)。 

63.4K