中美科学教育深度对比——未来人才的正确打开方式

来源: 环球科学

发布日期: 2016-10-12

本文深入对比了中美科学教育的差异,指出中国教育在适应现实和培养科学习惯方面的不足,并介绍了美国在科学教育中的先进做法,如科学课的比重、科学探究的流程等。文章还提到了FutureX科学教育的课程体系,旨在通过系统学习和实践培养学生的科学探究和工程实践能力,以及国际化视野。

古罗马著名哲学家西塞罗在两千多年前就说过:“教育的目的是让学生摆脱现实的奴役,而非适应现实。”而进入二十一世纪的今天,中国的教育还在全力做一件事,就是以适应现实为目标塑造学生。如今,各地的学区房都被炒到了天价。学区房也许可以买到父母们的心理安慰,但并不代表就能为孩子买到理想的教育。住在学区房里的孩子仍然在接受着死板的应试教育,仍然在一个压制天性的大环境下生活。

全球创客大会MakerFaire上,国外很多6、7岁的孩子已经能有自己的优秀作品展出。而我们的孩子还在用天价去争一个成为“书呆子”的名额。美国小学里,孩子们会针对问题整合多个变量,最后得出结果分析。而我们的大学里还在屡屡出现论文抄袭现象。我们的孩子差了什么?大多数中国学生,上学时出国留学则思维习惯难以适应。毕业后出国工作,曾经的优秀学生大多也只能从事技术工作,而无法成为精英。

所以我们的孩子究竟差了什么?中美K12教育方面的比较更多的突出了中美儿童在科学研究和创新科技方面的差距,深思之下你会发现这远非本质。何况我们大多数的孩子也并不一定以成为科学家和发明家为人生追求。英国哲学家、社会学家赫伯特·斯宾塞曾在《什么知识最有价值》一文中论述过:在知识和教育上,我们衡量的标准是“完满的生活”。什么是完满的生活?就是能够解决生活、工作中面临的种种问题。

而科学习惯是解决问题的首要思维基础。在科学习惯的惯性下,孩子在解决问题时会首先界定问题的种种条件,继而查找数据与资料或者搜索经验,然后形成并实施方案,从中发现问题并不断优化。而国内传统教育下的孩子们,由于缺乏对科学习惯的训练,因此思维僵化而偏执,没有辩证性。而且思考和实践都缺乏条理,容易无意识的忽略一些环节。例如在工作遗落问题条件而直接实施方案,这在任何项目策划中都是大忌,哪怕只是个校园小活动。

中国式教育长期以来忽略对孩子科学习惯的培养。正因为此,在国内独占鳌头的优秀企业和企业家,在全球化的经济市场中却并不占优势。当然,科学习惯不是唯一的本质差异。孩子们做出的惊人产品,除了科学习惯为思维基础外,还表现出极强的综合能力。“综合能力”一词经常作为一个极其抽象而宽泛的概念出现在国人口中,好像谁也不清楚都综合了什么。事实上,美国P21组织提出的能力模型早已给出了综合能力的具体方向。

图中可以看到,P21将21世纪人才应当具有的能力分为三大方向。经过对这三方面的重新整合,可以归结为六项基本能力:探究学习能力、思考解决问题能力、创意革新能力、科技实践能力、沟通合作能力、积极人格与价值观。这六项能力是我们解决学习、生活和工作中种种问题的必备素质。这些基本能力若得不到提升,孩子的学业进步及未来的职业发展势必受阻,“完满的生活”更是无从谈起。

框架图中,这六项能力的培养均需要一个绿色拱形的支撑,它所代表的便是关键学科。我们在这个角度上同美国相比,语言方面相对持平,数学甚至远远超过美国中小学生,唯独在科学上狠狠地败下阵来。美国如何培养科学习惯与综合能力?美国人在基础教育中对孩子能力的培养在他们的课表中就可以窥得一二。美国小学课表最突出和显著的特点就是科学课占有相当大的比重。

美国公立学校的孩子们,在一、二年级就在科学课中学习科学探究的思想,包括如何选题,科学研究的思辨、证明和取伪过程等。而到了四年级,他们将用一年的时间来专门训练科学探究的流程:问题-假设-验证-结论。反观我们的课表呢?我们的小学课程则以语文数学为主,其他学科倾向于边缘化,比重较少。然而,能力的培养无法脱离科学探究过程。

美国人的危机意识使他们早早地意识到了这一点,因此在2013年,《美国新一代科教育标准》(即NGSS)经过几年的研究和孕育终于面世。它对中小学的科学教育进行了整合和规划,并详细分为学科核心概念、跨学科概念以及科学与工程实践三部分进行行为预期,正是指向了科学习惯和能力培养。

学科核心概念根据NGSS,美国的科学课共分为四个领域:物理学、生命科学、地球空间科学、工程技术和科学应用,并细分出16个主题,以故事线的形式进行课程设计。从上图可以看到,16个主题中有12个是从小学就开始了不同程度的学习。这12个主题是较为基础的概念,从幼儿园到5年级循序渐进,并且为后续更为复杂的概念学习做好准备。

科学与工程实践在知识内容的角度上,科学课更多的强调对多个主题的探究,来提升学生的基本能力,并为科学习惯的培养提供良好的环境。而从能力上看,NGSS明确了在科学和工程实践过程中的能力预期,并将它们分为八个维度:在不同的年级,所学习的主题并不完全相同,在这八个方面的能力要求也不同,总体实现逐级进阶,螺旋式上升。跨学科概念由于科学课分为众多主题,那么主题间的整合便必不可少。

跨学科概念主要是帮助学生将不同科学领域中相互关联的知识组织成连贯的、条理清晰的基于科学的对客观世界的认知。况且,学生将科学和工程领域的知识放到项目中实施,也势必需要跨学科的抽象概念的组合与应用。除了课程内容之外,基础教育中对孩子能力的培养还体现在上课形式上。这是中美小学上课形式的简单对比:实践和探究依然关键词,但这远远不够,还借助了“项目式”。

在基于项目的学习中,学生除了将科学概念与六项能力相结合外,更需要我们最初提到的思维基础——科学习惯。解决整个项目的过程,就是对科学习惯的不断练习,也是对六项能力的不断内化。正是因为能力培养需要完善的课程体系和科学的上课形式,使得国内小学里主题零散的“课后一小时”难以发挥实质性的作用,孩子一时的乐趣却容易让家长忽视对孩子真正的能力培养。我们并不是非要望子成龙,望女成凤。

但是如果孩子想飞,我们应该为他插上一双翅膀。

FutureX科学教育的课程体系基于美国公立学校的科学课程体系及其课标NGSS,针对国内科学教育的种种问题,FutureX推出以下四个系列的课程:希望通过对科学探究和工程实践课程的系统学习来培养学生认识世界的方法和创造性解决问题的能力;通过聚焦于核心概念来掌握四个科学领域(物质科学,生命科学,地球与空间科学,工程、技术和应用科学)的重要知识;通过自主项目实践锻炼学生独立创新、自主实践和团队合作交流能力,通过高端国际交流项目打开学生国际化视野。

FutureX培养未来科技创新领袖!课程简介源自美国小学课程,市场占有率高达80%,40多个州采用其教材,深度结合NGSS课程标准,为21世纪人才需求提供输出。基于儿童已有经验和认知水平来设计课程,在物质科学、地球科学、生命科学三个科学领域内引导学生开展探究活动,掌握核心科学概念、跨学科共通概念以及科学、工程实践方法。课程尤其注重实践,知识的习得由探究活动而来,知识的应用由工程实践来检验。

在实践中,学生科技实践、思考与解决问题、创意革新、沟通合作等能力都将得到明显提升。工程实践系列课程形式探究式学习为主每节课围绕“焦点问题”(Focus Question )展开探究,引导学生用科学概念回答或解释核心问题。

课程内容注:40min/课时;2课时/周课程简介由美国工程教育协会与波士顿科技博物馆联合出品,历经3000小时的打磨,锻炼学生的批判性思维,提高创造力,为孩子未来的职业发展提供支持。12个精彩有趣的项目,结合学生的经历,通过项目式教学,培养学生的创造力,批判性思维,以及解决问题的能力。

自主项目课程形式项目式学习为主每个项目围绕一个相应的工程设计主题(如设计一座桥),通过故事线引入并了解相关原理,再开展自己设计,直至自己设计的产品成型并做成果展示。课程内容注:40min/课时;2课时/周项目简介我们鼓励学生在掌握一定的科学和工程基础之后,参加自主项目,在生活实际中发现问题,以科学研究或者工程实践的思路来探究问题、解决问题,教师作为导师来指导学生。

自主项目将锻炼并提升学生的独立创新、自主实践与团队合作能力。经过半年至一年的项目实施,我们将组织参与过科技创新大赛评审的专家对项目成果做评估,推荐优秀项目参加全国青少年科技创新大赛。国际交流项目项目简介与美国、以色列的学校合作,组织学员合作完成科技项目。通过高端国家交流项目让孩子体会全球文化及教育差异,打开学生的国家化视野。项目报名要求美国名校交流项目需要通过FutureX英语能力测试。

以色列的合作学校为以色列教育部下属天才学校,在校生均为当地智商和综合测试中前1%的学生。因此参加以色列天才营需要通过天才评估。FutureX科学教育的能力评估体系任何一个良好的教学过程,学练测评都缺一不可。在FutureX的课程中探究式和项目化教学将学练合一,测评体系则以六项基本能力为导向,通过过程评价与结果评价相结合的形式进行。其中,结果性评价既测评。

与传统测评不同的是,这里测评后只记录结果但不进行批改,然后与不同的学生策略相配合。整个过程中更侧重于引导学生思考,主动发现问题所在,并保证他们独立修正。而过程性评价则嵌入课堂,每一环节关注孩子的行为,并完成能力测评项表格。测评项包括课程环节表现以及整体表现,细化到对问题的注意、态度等等方面,综合分析学生各方面能力。校区地址您可以就近选择校区了解详情并免费体验。

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