中美科學教育深度對比——未來人才的正確打開方式

2021-02-19 環球科學

古羅馬著名哲學家西塞羅在兩千多年前就說過:「教育的目的是讓學生擺脫現實的奴役,而非適應現實。」

而進入二十一世紀的今天,中國的教育還在全力做一件事,就是以適應現實為目標塑造學生。

如今,各地的學區房都被炒到了天價。學區房也許可以買到父母們的心理安慰,但並不代表就能為孩子買到理想的教育。住在學區房裡的孩子仍然在接受著死板的應試教育,仍然在一個壓制天性的大環境下生活。

全球創客大會MakerFaire上,國外很多6、7歲的孩子已經能有自己的優秀作品展出。而我們的孩子還在用天價去爭一個成為「書呆子」的名額。

美國小學裡,孩子們會針對問題整合多個變量,最後得出結果分析。而我們的大學裡還在屢屢出現論文抄襲現象。

大多數中國學生,上學時出國留學則思維習慣難以適應。畢業後出國工作,曾經的優秀學生大多也只能從事技術工作,而無法成為精英。

所以我們的孩子究竟差了什麼?

中美K12教育方面的比較更多的突出了中美兒童在科學研究和創新科技方面的差距,深思之下你會發現這遠非本質。何況我們大多數的孩子也並不一定以成為科學家和發明家為人生追求。

英國哲學家、社會學家赫伯特·斯賓塞曾在《什麼知識最有價值》一文中論述過:在知識和教育上,我們衡量的標準是「完滿的生活」。

什麼是完滿的生活?就是能夠解決生活、工作中面臨的種種問題。而科學習慣是解決問題的首要思維基礎。

在科學習慣的慣性下,孩子在解決問題時會首先界定問題的種種條件,繼而查找數據與資料或者搜索經驗,然後形成並實施方案,從中發現問題並不斷優化。

而國內傳統教育下的孩子們,由於缺乏對科學習慣的訓練,因此思維僵化而偏執,沒有辯證性。而且思考和實踐都缺乏條理,容易無意識的忽略一些環節。例如在工作遺落問題條件而直接實施方案,這在任何項目策劃中都是大忌,哪怕只是個校園小活動。

中國式教育長期以來忽略對孩子科學習慣的培養。正因為此,在國內獨佔鰲頭的優秀企業和企業家,在全球化的經濟市場中卻並不佔優勢。

當然,科學習慣不是唯一的本質差異。孩子們做出的驚人產品,除了科學習慣為思維基礎外,還表現出極強的綜合能力。

「綜合能力」一詞經常作為一個極其抽象而寬泛的概念出現在國人口中,好像誰也不清楚都綜合了什麼。事實上,美國P21組織提出的能力模型早已給出了綜合能力的具體方向:

註:P21組織是美國公私合營的組織,有全球商政領導及教育界約500萬工作者。

圖中可以看到,P21將21世紀人才應當具有的能力分為三大方向。經過對這三方面的重新整合,可以歸結為六項基本能力:

探究學習能力、思考解決問題能力、創意革新能力、科技實踐能力、溝通合作能力、積極人格與價值觀。

這六項能力是我們解決學習、生活和工作中種種問題的必備素質。這些基本能力若得不到提升,孩子的學業進步及未來的職業發展勢必受阻,「完滿的生活」更是無從談起。

框架圖中,這六項能力的培養均需要一個綠色拱形的支撐,它所代表的便是關鍵學科。我們在這個角度上同美國相比,語言方面相對持平,數學甚至遠遠超過美國中小學生,唯獨在科學上狠狠地敗下陣來。

美國人在基礎教育中對孩子能力的培養在他們的課表中就可以窺得一二。

美國小學課表最突出和顯著的特點就是科學課佔有相當大的比重。

美國公立學校的孩子們,在一、二年級就在科學課中學習科學探究的思想,包括如何選題,科學研究的思辨、證明和取偽過程等。而到了四年級,他們將用一年的時間來專門訓練科學探究的流程:問題-假設-驗證-結論。

反觀我們的課表呢?

我們的小學課程則以語文數學為主,其他學科傾向於邊緣化,比重較少。

然而,能力的培養無法脫離科學探究過程。

美國人的危機意識使他們早早地意識到了這一點,因此在2013年,《美國新一代科教育標準》(即NGSS)經過幾年的研究和孕育終於面世。它對中小學的科學教育進行了整合和規劃,並詳細分為學科核心概念、跨學科概念以及科學與工程實踐三部分進行行為預期,正是指向了科學習慣和能力培養。

根據NGSS,美國的科學課共分為四個領域:物理學、生命科學、地球空間科學、工程技術和科學應用,並細分出16個主題,以故事線的形式進行課程設計。

從上圖可以看到,16個主題中有12個是從小學就開始了不同程度的學習。這12個主題是較為基礎的概念,從幼兒園到5年級循序漸進,並且為後續更為複雜的概念學習做好準備。

在知識內容的角度上,科學課更多的強調對多個主題的探究,來提升學生的基本能力,並為科學習慣的培養提供良好的環境。而從能力上看,NGSS明確了在科學和工程實踐過程中的能力預期,並將它們分為八個維度:

在不同的年級,所學習的主題並不完全相同,在這八個方面的能力要求也不同,總體實現逐級進階,螺旋式上升。

由於科學課分為眾多主題,那麼主題間的整合便必不可少。跨學科概念主要是幫助學生將不同科學領域中相互關聯的知識組織成連貫的、條理清晰的基於科學的對客觀世界的認知。況且,學生將科學和工程領域的知識放到項目中實施,也勢必需要跨學科的抽象概念的組合與應用。

除了課程內容之外,基礎教育中對孩子能力的培養還體現在上課形式上。

這是中美小學上課形式的簡單對比:

實踐和探究依然關鍵詞,但這遠遠不夠,還藉助了「項目式」。

在基於項目的學習中,學生除了將科學概念與六項能力相結合外,更需要我們最初提到的思維基礎——科學習慣。解決整個項目的過程,就是對科學習慣的不斷練習,也是對六項能力的不斷內化。

正是因為能力培養需要完善的課程體系和科學的上課形式,使得國內小學裡主題零散的「課後一小時」難以發揮實質性的作用,孩子一時的樂趣卻容易讓家長忽視對孩子真正的能力培養。

我們並不是非要望子成龍,望女成鳳。但是如果孩子想飛,我們應該為他插上一雙翅膀。

基於美國公立學校的科學課程體系及其課標NGSS,針對國內科學教育的種種問題,FutureX推出以下四個系列的課程:

希望通過對科學探究和工程實踐課程的系統學習來培養學生認識世界的方法和創造性解決問題的能力;

通過聚焦於核心概念來掌握四個科學領域(物質科學,生命科學,地球與空間科學,工程、技術和應用科學)的重要知識;

通過自主項目實踐鍛鍊學生獨立創新、自主實踐和團隊合作交流能力,通過高端國際交流項目打開學生國際化視野。

源自美國小學課程,市場佔有率高達80%,40多個州採用其教材,深度結合NGSS課程標準,為21世紀人才需求提供輸出。

基於兒童已有經驗和認知水平來設計課程,在物質科學、地球科學、生命科學三個科學領域內引導學生開展探究活動,掌握核心科學概念、跨學科共通概念以及科學、工程實踐方法。課程尤其注重實踐,知識的習得由探究活動而來,知識的應用由工程實踐來檢驗。在實踐中,學生科技實踐、思考與解決問題、創意革新、溝通合作等能力都將得到明顯提升。

探究式學習為主

每節課圍繞「焦點問題」(Focus Question )展開探究,引導學生用科學概念回答或解釋核心問題。

由美國工程教育協會與波士頓科技博物館聯合出品,歷經3000小時的打磨,鍛鍊學生的批判性思維,提高創造力,為孩子未來的職業發展提供支持。

12個精彩有趣的項目,結合學生的經歷,通過項目式教學,培養學生的創造力,批判性思維,以及解決問題的能力。

項目式學習為主

每個項目圍繞一個相應的工程設計主題(如設計一座橋),通過故事線引入並了解相關原理,再開展自己設計,直至自己設計的產品成型並做成果展示。

我們鼓勵學生在掌握一定的科學和工程基礎之後,參加自主項目,在生活實際中發現問題,以科學研究或者工程實踐的思路來探究問題、解決問題,教師作為導師來指導學生。自主項目將鍛鍊並提升學生的獨立創新、自主實踐與團隊合作能力。經過半年至一年的項目實施,我們將組織參與過科技創新大賽評審的專家對項目成果做評估,推薦優秀項目參加全國青少年科技創新大賽。

與美國、以色列的學校合作,組織學員合作完成科技項目。通過高端國家交流項目讓孩子體會全球文化及教育差異,打開學生的國家化視野。

美國名校交流項目需要通過FutureX英語能力測試。

以色列的合作學校為以色列教育部下屬天才學校,在校生均為當地智商和綜合測試中前1%的學生。因此參加以色列天才營需要通過天才評估。

任何一個良好的教學過程,學練測評都缺一不可。在FutureX的課程中探究式和項目化教學將學練合一,測評體系則以六項基本能力為導向,通過過程評價與結果評價相結合的形式進行。其中,結果性評價既測評。

與傳統測評不同的是,這裡測評後只記錄結果但不進行批改,然後與不同的學生策略相配合。整個過程中更側重於引導學生思考,主動發現問題所在,並保證他們獨立修正。而過程性評價則嵌入課堂,每一環節關注孩子的行為,並完成能力測評項表格。

測評項包括課程環節表現以及整體表現,細化到對問題的注意、態度等等方面,綜合分析學生各方面能力。

 

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