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英国STEM教育

通过融合探究培养计算能力

发布时间:2020-12-11 作者:张晓光 来源:中国教育报

随着新科技革命的发展、世界形势的变化,科技创新日趋重要,而人才是国家科技创新的根本源泉。为此,需要加强科学、技术、工程、数学等STEM相关学科教育,培养学生的创新意识和能力。英国是较早关注STEM教育并从多方面促进STEM教育发展的国家,一直在努力促进学生学习STEM的兴趣,吸引更多学生选择STEM专业并从事相关工作。

    改进政策规划

英国是较早认识到STEM教育重要性的国家,认为STEM教育关乎经济发展和国家竞争力,并出台了一系列相关政策和措施,对大中小学的STEM相关学科教育进行支持。从2002年的《促进成功的科学、工程、技术:STEM人才储备》到2004年的《科学与创新投资框架(2004—2014)》,再到2014年的《STEM规划》,都将有效的科学创新体系视为提高英国在国际竞争中保持优势的重要因素,认为在全球经济中保持繁荣须依赖高科技和人才优势。这些政策在分析当时就业以及大中小学教育现状的基础上,对英国的STEM教育进行了长远规划,提出了发展清晰的STEM职业规划路线,改革中小学国家课程,加强教师在课程、方法和评价方面的专业发展,促进企业在STEM教育中的作用,加大对STEM教育的资金投入,关注STEM的校际和性别不平衡问题,增加STEM教育的灵活性等举措,旨在提高全体国民的STEM素养,在此基础上培养高级STEM人才。

在政策规划的基础上,还有相关文件对政策的实施进行细化,细化措施既包括执行机构,也包括具体的实施方案。针对以上提到的STEM教育相关规划,英国形成了涵盖政府相关部门、企业和学校等的STEM教育实施网络,将规划细化后由相关部门或机构具体实施。

此外,英国政府的政策也一直处于动态改进中,不断进行评估修正。2007年发布的《力争上游:政府科学创新政策回顾》,对以往的相关政策进行评估,结合对企业、大学、行业协会以及政府机构的咨询,发现英国科技教育与创新的机会与障碍,在此基础上提出下一步行动计划。针对《科学与创新投资框架(2004—2014)》,英国每年都有年度报告,根据相应的评估指标对上一年度工作进行总结,对下一步工作提出建议。

    提高教师能力

教师水平制约教育发展水平。有研究表明,学校中STEM教师的专业发展与学校STEM学习的整体效能有显著相关。STEM教师的水平影响学生对STEM学科的学习兴趣及学习成效。英国针对STEM教师数量不足、流失严重、专业背景不强、学科水平有待提高的情况,着力对教师进行“提质保量”。

针对教师数量不足、流失严重的问题,英国采取措施广揽人才,不仅在全国范围内招募STEM教师,还进行海外招募。英国政府提供资金予以支持,吸引海内外具备相关学科背景的毕业生和从业人员经过相关培训后从教,同时增加资金,鼓励相关学科教师留任。

针对教师专业背景不强、学科水平有待提高的问题,英国政府一方面加强职前教师的教学技能、方法和跨学科训练,另一方面开展在职教师培训。教师培训包括培训课程、观摩学习、工作坊、实践、网络资源等多种形式。培训课程的内容主要为学科知识和教学方法,使教师能够将学科理论、教学方式与课程大纲相关联,课程形式包括假日集中培训和夜校学习等。教师也进行观摩学习,还被鼓励在课堂上做行动研究,让他们认为自己是科学领域的一员,了解本学科领域的最新研究,将研究运用于课堂。

在职教师培训既有政府资助项目,也有组织机构开展的形式多样的项目。政府资助项目包括国家科学学习网络、“STEM大使”项目、国家STEM俱乐部项目等,对相关学科教师进行支持,旨在增强教师的学科知识和能力,增加他们的自信,使他们授课时增加STEM与生活的联系,进而提高学生对STEM学科以及职业的兴趣,并能在将来从事相关职业。其中,“STEM大使”项目影响较大?!癝TEM大使”由相关领域的17—70岁的志愿者组成,他们利用亲身经验为学生展示STEM与生活的关联,增加学生对学科知识的理解及兴趣,为教师丰富了教学资源,同时也提高了信心和能力。组织机构开展的项目形式多样,比如由英国皇家工程院领导,受到赫尔辛顿基金会以及英国皇家空军等支持的“连接STEM教师”项目,为全国的STEM教师提供支持网络。该项目中,有经验的STEM学科教师担当教师协调人,促进教师之间的合作,帮助开发STEM学习资源。此外,英国众多行业学会还提供了大量相关资源,这些资源与课程大纲里的学习点相对应,便于教师学习使用。

    改变课程模式

英国2014年实施的新课程,在科学、设计与技术、计算、数学等STEM相关课程的目标、内容、评价等方面都有所变化,强调融合,不仅侧重知识与技能,还帮助学生发展探究能力、创新能力和创造力。在这些方面,体现较为明显的是计算课程。

计算课程的发展经历了组织推动、国家重视、政策调整的过程。创立于2008年的“学校计算组织”,致力于提升计算科学教育,并支持计算科学教师,对计算课程的发展产生了重大影响。之后,计算科学教学经由谷歌执行官的演讲而受到重视,英国皇家学会由此展开为期一年半的调查,认为学校里的计算科学教学不令人满意,教师的专业发展也不足,建议增加受过培训可以教授计算科学的教师的数量,加强教师在职培训,为学校提供更多技术资源。

受其影响,2013年9月,英国教育部公布了国家计算课程,代替原来的信息技术课程,关注学生计算思维的发展。国家计算课程的目的是让学生运用计算思维和创造力来理解并改变世界。计算与数学、科学、设计、技术等深度关联,使学生具备数字素养,而不仅仅是培养以往课程大纲中侧重的计算机使用技能。

在学校教学中,教师的教学法不断优化,以学生为中心,强调探究取向,促进学科整合,解决生活实际问题,增强学生的融入和参与。诸如“STEM大使”项目等包括校企合作在内的多方合作项目的开展,将STEM学习与日常生活相联系,加深学生对相关学科的理解,增加了学习兴趣,进而关注相关学科的职业发展。

    整合社会资源

英国有循证的传统,一方面,进行循证政策制定,基于对现状的调研、相关方的态度调查及研究成果进行政策制定,并对政策实施情况进行评估改进;另一方面,开展相关循证研究。具体到STEM教育领域,研究内容包括是否将生涯教育融入STEM教育中、学生对STEM教师的态度是否影响其对相关学科的学习等。

英国STEM教育的推进得益于两个网络的形成,一为多主体网络,二为多形式网络。多主体网络即以政府多部门联合,同时会同企业、学校、行会等相关组织形成强大网络,共同支持STEM教育的发展??蒲Ъ际趿煊蛴虢逃煊蚩苟曰安⒃诳蒲蟹矫娼泻献?。有的单一主体内还有网络,比如各个学科学会网络以及STEM教师协调人网络。多形式网络是除了校内正式教育外,科学节、科普讲座以及博物馆、科学中心、图书馆和STEM网络等提供的一些非正式教育形式,也为促进学生学习相关学科的兴趣和能力提供支持。

“整合”在STEM教育中是一个重要概念。STEM教育一方面促进相关学科的学习,另一方面强调学科的整合,能够综合运用各学科相关知识解决实际生活中的问题。归根结底,还是通过整合达到解决问题的目的。这或许也反映了STEM教育发展的世界趋势。

(作者系中国教育科学研究院副研究员,本文为该院基本科研业务费专项资金项目“英国STEM教师能力发展研究”[GYJ2020050]成果)

《中国教育报》2020年12月11日第6版 

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