看美国如何构建人工智能课程体系？｜2018国际学校美国STEAM研修营（上）
连接改变教育
顶思2018国际学校美国STEAM研修之行进行中！看小思带来的前方报道！
文 ｜ 小萌
编 ｜Monica
由顶思TopSchools与世青教育公益基金共同领衔的“2018国际学校美国STEAM研修营团队，已在短短的5天内访问美国斯坦福大学和位于芝加哥近郊的Saint Bede Academy圣彼得学院（9-12年级）及Dimmick Elementary School（K－8），23位来自全国顶尖国际学校的STEAM负责老师们分别同斯坦福大学的教授、硅谷的人工智能创业团队及学校的校长、课程主任等就中美在STEAM教学上的理论和实践进行了深层次地交流和探讨。
K12人工智能课程观摩和探讨
2月4日早晨，STEAM研修团队一行抵达斯坦福大学校园内的李嘉诚知识研究中心大楼,来自硅谷当地的AI教育创业团队为现场的老师们展示了基于PBL课程设计和教学方法下的人工智能前沿技术在教学中的应用。
以Scratch和Python等编程语言作为技术支持，在教学中纳入正向心理学（源自哈佛大学）、设计思维方法论（源自斯坦福大学）以及社会道德，对学生塑造正确的人生观和价值观起到积极的影响作用。
以无人驾驶研发为项目案例，首先通过美国车祸高频率发生的数据来引发大家思考，是什么原因导致频繁的车祸发生？通过什么方法改进可以减少发生的频率？试想一下无人驾驶是否可以减少车祸发生的频率？接下来请设计你的无人驾驶产品（外观、功能、场景等），在实践操作中可以利用Scratch进行智能化编程，再利用相关组件拼装可以识别人脸、障碍物、红绿灯的智能机器人。
现场展示具有识别功能的智能机器人
同时由来自印第安纳大学的Kyle教授从学术研究方面提出，随着大数据时代的到来，未来将有越来越多的Data Science课程涌现，那么如何在标准大纲的课程体系上做到个性化STEAM教育，如何在项目学习上应用新技术，如何解决项目学习中的知识产权问题，这些都将是中美老师们共同面临的挑战。
设计思维
风靡全球的设计思维Design Thinking也是此次斯坦福大学之行中最值得期待的一个环节。
斯坦福的特邀导师Beverly为我们带来Design Thinking Workshop，从Design thinking的5个基本步骤：Empathy同理心－Define定义－Ideate设想—Prototype原型－Test测试，带领我们进入到一个场景中，分组进行角色扮演，发现问题然后再提出更有创意的解决方法，通过绘画、表演或者做手工的形式来完成每个人的任务。
这次上课结束后也引发在场的老师们的激烈探讨，经过交流，可以得知国内的K12国际学校的STEAM老师们其实已经在教学上开始引导学生主动思考了。通过设置一个项目背景，来让学生们进行角色扮演，设身处地的思考问题产生的原因，从而想出解决的方式。
这样的教学方式和步骤，在很大程度上已经是带着Design Thinking的思维逻辑进行了，这次通过现场的Design Thinking课堂学习，使得老师们更加明确Design Thinking这样一个创新的思维方式构架，有助于我们开展更加具有视觉化和社会化思考的项目教学。
d. school
既然体验了Design Thinking的工作坊，不免要来参观一下斯坦福大学著名的d. school了。
d. school全名叫Hasso Plattner Institute of Design，是知名设计咨询公司IDEO创始人、斯坦福大学机械工程学教授David Kelley在2004年创办的，因接受欧洲最大软件公司SAP创始人Hasso Plattner的捐助而得名。Design Thinking就是d. school推出的一种思维方式。
d. school一共有2层，一层主要用于办公、开会、开讲座和办展览，二层主要用于教学。在参观的途中，老师们对于项目研讨室的空间设计产生了极大的兴趣： 每个项目组都会有一块专门的可移动、可拆卸的白板墙，可以把项目的设计初稿、改进、最终设计稿都展示在这些墙面上，让整个设计的思维过程可以充分展示，并且还可以随时移动和更新。
d. school座右铭：“Nothing is a mistake. There’s no win and no fail. There’s only make.”
延续优良的美式教育血脉
Building character among students for over 100 years.
塑造学生个性超过100年。
”这句话出自于1890年建校的Saint Bede Academy圣彼得学院的Slogan。这次STEAM研修团队有幸受到圣彼得学院的邀请，在这所历史悠久的学校内观摩和交流中美的STEAM 课程2天。学校距离芝加哥1.5小时车程的Peru市内，现设置9-12年级，已拥有350名学生，大学升学率达到100%，在伊利诺伊州私立寄宿高中排名前三。
学院的现任督学Ted博士亲自接待并带领我们参观化学、物理、生物实验室，以及电脑科学教室，以及由校友捐赠的新建STEAM科学实验楼，将于今年5月份正式投入使用。
我们的目标是提供一种教育，不仅发展他们的头脑，并且加强他们的个性，准备迎接人生中的各种挑战。圣彼得学院的学术环境鼓励学生出类拔萃，无论是在教室内外。
——Ted博士
”STEAM课程中的基本设计方法和探索精神
在观摩了圣彼得学院STEAM课程的同时，来自中方学校队伍中的STEAM老师们也跃跃欲试，期望同美方老师进行一场教学上的切磋。
最后我方派出了来自上海万科双语学校的STEAM 课程负责人陈琰彦老师。陈老师在进行了短暂的30分钟超市物料采购后，在位于学校剧院的空地上开始了40分钟的科学Demo课堂。现场上课的学生们是来自国内的某民办初中的16位学生，他们此次在圣彼得学院参加为期12天的冬令营。
在刚刚结束了下午戏剧课的学生们，意犹未尽地来到陈老师的科学课堂。陈老师先以一个神奇的魔术表演“指尖的秘密”来开始第一轮的warm up, 首先考察一下学生们的观察力。此时圣彼得学院的7-8名美国老师已经围站在旁边，与我们一同现场观摩陈老师的课堂。
第二个实验是“硬币上的水滴”，学生用塑料滴管吸取杯中的水，自己掌握力度，数下每个硬币上可承受的最多的水滴数，这一轮其实是在考验学生的科学猜想。最后一个是拓展实验，陈老师先讲述了一个表面张力的原理，然后让同学们在牛奶中滴入不同颜色，来创造自己的魔幻盘。
课堂结束后，在和美方老师进行交流的同时，中美老师一致认可STEAM教学的初衷就是能够使用最基本的方式来进行对科学的探索，这样的探索学习是不受于设备、年龄、性别、国别等外在条件的限制的，是人人都可以学习和互动的，这才是STEAM教育的精神所在！
零距离体验美国高中STEAM课堂
一个上午的时间，老师们走进圣彼得学院的CS课堂和数学课堂，近距离的感受两节课堂上老师们的实时教学及学生的上课状态。不同于国内的CS课堂，圣彼得学院的CS课堂更注重CS与Engineering 的结合，利用CS技术去完成一个现实任务或设计。
来自上海民办尚德实验学校科学组科创负责人陈老师在与任课老师的交流中获知，有些学生在开始电路设计的时候可能还未接触过物理，CS老师也不会对电阻、电流、电压等概念进行解释，老师对学生的要求是：“Just do it.”
根据陈老师的教学经验来看，他认为在进行电路相关项目的时候能够对相应的物理概念进行解释的话会更有利于学生的探究学习，也更符合STEAM跨学科融合的理念。但不得不承认，将CS技术作为一个工具，让学生能够利用这个工具去创造或解决一些实际的问题，这才是开设CS这门课的初衷。
随后走入数学课堂中，学生们正在用电脑和图纸，通过函数来进行画图，和任课老师沟通后，才弄清学生们在进行测量来搭建一个过山车轨道，这个课题项目持续2周，学生们拿到这个项目指导后就开始根据上面给到的背景、要求等开始进行小组讨论和实施。
老师在进行一些引导教学的同时则根据一份非常细致的项目评估标准来评测每个学生每个阶段的分数。但正是这样一节课，对学生的各方面能力都提出了一定的挑战。自行阅读项目指导，同时要明白目的，还要研读评估标准，设计并优化方案。在实际操作过程中，对动手能力、数据采集、数据分析、数据处理、CS能力都有一定要求。最后通过计算机辅助，给出整个轨道的函数。可以看出，美式课堂注重解决实际问题。
相比而言，国内的学生们往往缺乏计划和思考，在拿到一个题目之后就开始行动，忽略项目的要求和标准，执着于追求最后的答案，可是却失去了科学学习中探索的乐趣。
关于圣彼得学院的更多精彩介绍，请关注顶思后续的专题报道。
中国K12阶段STEAM教学实施
具体案例分享
借此美国研修的机会，我们的团队中，也开展了一次内部的讨论，几位来自不同研究方向、不同学龄的STEAM负责老师也展开了教学案例分享：
来自无锡立特思库LTSK幼儿园的施教授分享了基于该平台实践基础上的幼儿STEM教育的再认识。
来麦田世界学院的创始人王庆分享STEAM教育模式下课程设计理念和评估体系设计，并且以幼儿园课程体系为例做了详细介绍。
上海市史坦默国际科学教育研究中心的王雪华秘书长介绍了上海市STEM+长周期实证教育研究基地项目的情况，并分享了参与项目的200所公办学校、教师在推进STEM教育实践过程中的一些问题、需求、案例和来自96所小学的实证数据。
来自人大附中的武迪老师从学校（校长）顶层设计、教师团队课程建设及学生成长三个方面简介了人大附中人工智能＋STEAM教育的前沿发展。
来自北师大高级研修学者的施永忠分享了STEM教育在学科课程中的具体运营以及综合实践活动课程的相关性比较，引领大家如何利用周边的社区、企业、家庭来构建STEM 教育生态圈。
我们的美国STEAM研修队伍仍在美国学途中，请持续关注我们后续的精彩报道！