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科技博览会、黑客马拉松、STEM奥运会……为了吸引学生,看看米国学校都用了哪些手段?

作者:Dan Tynan

智能观 编译

美国阿肯色州德女王市正在召开一年一度的工作坊博览会,STEM教育在此生动展示着。放眼望去,展厅各处的机器人舞动着、参加着比赛或是操纵着物体。耳边是伺服电机发出的嗡嗡声,所有LED灯都闪烁着五颜六色的光芒。

展厅的一个展位上,会说话的智能镜子在提供天气报告。另一个展位,普通的沙箱变成了AR地图;当用手拨弄沙子时,五彩缤纷的山脉、山谷和溪流就会被投影到沙箱上。

这里展出的所有项目,都是乡村小学的学生创建的。

工作坊博览会是学生学习三年K-12 STEM课程的成果展示,德女王公立学校的技术协调员兰德(Nena Land)表示,展会为五所学校的大约2500名学生提供服务。

兰德在教学生怎么把想法付诸实践

“我们觉得社区需要了解学生能在编码和机器人方面做些什么,”兰德说,“这就像一场盛大的狂欢节,会场还配有爆米花机。”

K-12的STEM博览会激发了学生的学习热情

美国教育发展中心(Education Development Center)科学和数学项目的联合主任阿比盖尔·尤里斯特.列维(Abigail Jurist Levy)说, 这样的展览不仅让学生们接触科学和工程,还让他们开拓了眼界。该中心最近完成了一项由美国国家科学基金会资助的全国性中学科学展览研究。

“对于一些学校,尤其农村学校,科学博览会可以成为社区的真正激励者,”列维说,“在我们考察的一所学校里,人们把科学博览会等同于足球队。这种说法你可能没怎么听说。”

更重要的是,STEM教育超越了传统学科,帮助学生为将来的就业作好准备。由未来研究所(IFTF)和来自世界各地的20位科技、商业和学术专家组成的专家小组,共同撰写的一份令人震惊的2017年戴尔报告估计, 2030年的工作中,有85%目前还不存在。

列维说:“我们面临的挑战,以及孩子们成年后的就业机会,不会被规规矩矩地分为生物、物理、化学、微积分或代数。解决明天的大问题需要跨学科思维。我们需要为孩子们准备好从事这类职业的能力。”

机器人技术为编码提供了实践途径

在德女王市,机器人和编程的指导书籍几乎每个年级都可以使用。高中生们设计了一个名为“小布鲁斯”的拟人NAO机器人,用来和那些没有沟通技巧的孩子们交流。初中生正在制作和编写乐高头脑风暴机器人,而大一点的中学生则使用Arduino Hummingbird平台来学习如何为微控制器和OWI太阳能机器人编程。

初中生正在制作和编写乐高头脑风暴机器人

在德女王市的小学,学生们玩着STEM玩具,如Bee-Bots(蜜蜂形机器人),Cubelets(模块化机器人),Dash&Dot和Sphero(球形机器人),并使用Scratch和Code.org学习编程基础知识。

“我们在一年级就已经开设了编码课程,”兰德说,“现在小学的‘程序员’都可以向高年级学生和家长教授计算机技能。”

如果没有坚实的网络基础设施,这一切都是不可能实现的。作为即将推出的一对一计划的一部分,德女王市正在改善其基础设施和骨干网络。与此同时, 低年级小学生可以在教室里使用戴尔、联想和三星的Chromebook,而高年级学生可以在计算机实验室里使用联想的台式机。利用艾诺威公司的无线网络技术,学生可以访问谷歌的应用程序来学习。

兰德说,这是传统的教学技术无法做到的,为学生提供了锻炼动手操作能力的STEM教学方式。孩子们不仅仅玩耍,他们还必须讨论每个项目如何完成,以及如何使现实世界中的人受益。

兰德在教学生编程机器人

兰德说:“我们通过让学生把大问题分解成一系列更小、更易处理的问题来教授计算技能。一直以来,他们都很快乐地学习着,在游戏中让机器人转身或移动。”

黑客课程可以教导学生成为优秀的数字公民

当兰德的学生构建着批判性思维时,伊利诺伊州的学生则在使用技能解决现实世界的问题。去年1月,小黑客们在伊利诺伊州沃伦镇高中呆了26个小时。他们不是窃取信息,而是参加周末黑客马拉松。该活动名为“魔鬼黑客”,吸引了来自伊利诺伊州东北部11所高中的参与者。

他们面临的挑战是:提出提高能源效率、改善健康状况和改善社会的创造性想法。

前沃伦镇教育技术总监里科·达莫尔(Rico D'Amore)说,总共有150多名学生参加了这项活动,其创造力让人钦佩。他在过去的两年中一直和高中活动总监金伯利·洛维茨(Kimberly Lobitz)经营着“魔鬼黑客”。

“这些学生总有出乎你预料的想法。”达莫尔说。学生团队集思广益制作出各种设备,例如,可以跟学生交谈以提高他们自尊的智能镜子,根据天气和道路状况自动调整速度限制的数字道路标志。

达莫尔说:“不需要告诉这些学生,‘读课本上的这些内容,然后讨论它们’。而是告诉他们,‘这里有个问题,用你所学到的来解决它’。这才是教学应该采用的方式。”

沃伦镇高中有4200名学生,是伊利诺伊州最大的高中之一。四年前,它利用戴尔Chrombooks发起了一对一计划,该计划依靠安移通(Aruba)无线网络接入互联网。为了防止黑客入侵,学校的IT部门在学校的体育馆内建了一个专门的客服网络,当活动结束时,就把它拆除。

虽然沃伦镇高中没有正式的编码课程,但是学校赞助了一个名为“技术团队”的课外俱乐部,在那里,学生使用Scratch、Code.org来编写项目。

达莫尔说,完成黑客竞赛的最大挑战是要说服其他教育工作者,黑客并不总带来坏事,他们那种解决问题的心态,对于STEM学习至关重要。他说,一旦孩子们行动起来,这种热情就会有感染力,从学生团体传播到家长,甚至是老师。

“人们对我说,‘真希望我高中时候也有这个’,”他说, “参加黑客马拉松是我一生中最美好的时光之一。”

成功的STEM课程从大型创意开始

在美国犹他州的戴维斯学区,大型创意是必须的。戴维斯是该州第二大区,拥有将近76000名学生,分布在62所小学、16所初中和10所高中。“毫无疑问,戴维斯为学生提供了各种各样的STEM活动和项目。”K-12 STEM主任泰森·格罗弗(Tyson Grover)说。

四年级到六年级的学生可以进入STEM奥运会,参加六项赛事的比赛,例如,使用Arduino工具包创建电路,或者使用Scratch完成数字拼图。

初中学生可以参加STEM博览会,这是一个注重工程和设计的科学博览会。高中三、四年级学生可以参加STEM展览,在那里他们可以听取该领域专业人士的意见,探索科学和工程领域的职业内容。

该地区的赞助项目包括智能机器人竞赛、乐高机器人联盟、夏季科学夏令营、家长之夜和科学考察旅行。甚至还有一场水下机器人竞赛,由学生们亲自设计并驾驶潜水无人机。

格罗弗说,我们的主要目标是将STEM思想和文化融入每一间教室,每一个学生以及他们的每一天。

他表示:“尽管你每年都可以在课程中使用机器人,但更大的挑战是,如何将STEM思维纳入核心课程,以及教师的教学方式中。我们已经培训了大量的老师,教他们如何在项目式学习中支持学生。”

为此,戴维斯学区与韦伯州立大学合作开展了一个继续教育项目,教师可以获得18个大学学分,并成为有资格证书的STEM教师。

兰德说,归根结底,教育工作者要激励学生掌握STEM的复杂性。她说:“一个在STEM领域的学生,可以找到治疗阿尔茨海默氏症或癌症的方法,或者发明一个不污染生态系统的可降解水瓶。如果我们不投资下一代,还能投资谁呢?”

原文链接:

-tinker-fests-and-hackathons-rev-student-interest-stem-education?tdsourcetag=s_pcqq_aiomsg

扩展阅读:

亲爱的朋友:

是的,“如果我们不投资下一代,还能投资谁呢?”

当然,这投资,也要是智慧的、理性的、具前瞻性的。

希望本文对你有所帮助。

智能观  灵米

2018-10-21 于北京中关村

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