STEM教学启示录：PBL、团队协作与学科整合
STEM的重要性已获越来越多共识，但我国STEM教育实践还处于起步阶段，哪种探索才符合我国STEM教育现状与未来呢？
STEAM和PBL都是当今国际教育领域的热点，也是大家在探索的新名词。对于STEM教育的理解，以及具体实践开展，国内各方都还在探索。
目前国内的STEM或STEAM教育中，还存在诸如缺乏学科基础深度研究，缺乏教育基础论证和正确引领，把创客、机器人直接看作STEM教育，照搬国外课程缺乏中国特色，过于注重硬件，缺乏课程建设等问题。
在本届RAISE亚洲国际学校大会上，专门设立了“国际学校的STEAM&PBL”分论坛。来自中外的资深教育者，就STEAM与PBL的理念与实践，以及两者的结合落地，带来了富有启发的经验分享。以下为诸位嘉宾带来的分享内容概述。
领科教育苏州校区
校长 王文
传统教学方式有很多的知识点，更多强调能够把知识点准确无误传输给学生。PBL模式则不同，是以学生为中心，老师作为引领者、推动者，让学生就某一个主题去探索、学习、发现、体验，最后实现学习目的这么一个过程，是体验和动手式的学习方式，提供了很多机会，让学生能在相关的背景中深入学习。
STEM是跨学科的教学内容，如果也用传统的灌输式的方式去教，就失去了意义，最好的教学模式是PBL式的。这是因为：
PBL有助于培养学生的跨学科学习思维。现代社会学科的概念很模糊，很多工作很难定义“跟哪个有关”，所以K12阶段，有跨学科学习的概念、实践，会对学生非常有帮助。
PBL能促进更深层次的知识链接。
PBL能培养学生学习STEM所需的探究技能。
PBL可以培养反思与元认知思维。
有意义的PBL教学具备三个特点：跨学科、严谨、以学生为主体。
尽管PBL的学习内容可以是专注单学科的，但是更是为多学科的整合提供了载体。PBL鼓励学生在知识之间建立有意义的连接，而不是让他们孤立地思考每个主题领域。但PBL并不是一定要跨学科，也可以从单学科做起。它的一个很好的特点就是它的灵活性，时间可以短一些，也可以长一些，参与的学科可以是一个，也可以理想化的是好几个。
根据十多年的实践和观察，学生从事项目研究时，是从探究开始行动。探究使学生获得深层次的知识，这些内容不仅是学术上的，同时也与现实世界的实际应用有关。但PBL并不是“玩”，而是带着明确教学目标的严谨教学。
PBL是以学生为主体的，但“学生为主体”后面有一个非常重要的东西，就是老师一定要去提前备课、引导课堂讨论、提问、主导活动、提供支持并评价结果。要想到哪些东西学生可能会有难度、有难点，学生可能会问到什么样的问题。
通过有意义的PBL可以获得有效的STEM教学。这样的教学对于老师也有更高的要求。需要教师额外的准备时间、额外的材料和资源、使用多种评价手段，老师自己必须学习新知识，在成为STEM教师之前，首先自己得是一名全新的探究式STEM项目的学习者。
设计项目要围绕一个核心学术内容，能够帮助学生更深层次地理解要教的东西，在这个基础上教会他团队合作能力，启发锻炼他的批判性思维、自主学习能力等。很多时候PBL没有达到预期的效果甚至是反效果，是因为没有把PBL做对，可能出现的问题包括：
“动手学习”和“趣味活动”被误解成PBL，这两种学习远远没有达到那种有深度的、有吸引力的学术学习，无法提高学生的学术成果；
当PBL执行不到位、或当教师首次尝试上PBL课时，会出现缺乏严谨性、评估和小组合作欠佳等情况；
不能教授学术内容的知识和技能，并发展更深层次的理解；
不符合课程标准等。
PBL需要设立一个比较高的标准：发现学生可以理解并解决的现实世界的问题；保证学生能触及这些问题；选择允许接受多种方法和解决方案的问题；选择一个以工程学为立足点的问题。
一个Engineering Design Process的流程大概是：确定问题，这是我们要解决的问题吗？收集信息，跟这个问题相关联的所有学科，会有的问题；看一看如何解决这个问题，收集可能的解决方案；设立一个模型、一个方案样板；评估与检测这个模型，看一看这个模型好不好，哪里需要改进；然后Refine，再形成方案；把你的方案解释给别人听，让别人能够理解。
Aoba日本国际学校
教学法专家
Edward Lawless
我们鼓励合作型的探究式的以学生为中心的学习教学模式，不只是让学生在毕业的时候可以拥有这些技能，并且让他们在一生当中都能够拥有这些技能。但探究式、引导式的团队学习方式在实践中还面临一些基本的挑战。
一是能动性。我们希望学生能成为自我驱动的学习者，但通常情况下，需要经过培训，通过教师传授来知道“如何学习”，而这需要很多时间。
我们希望学生能够享受开放式的学习体验，能够去学习在真实的生活场景当中应用的一些技能，但是要带着教学目的，并有教学内容。学生需要通过培训学会去提出有质量的问题，能够定位哪些事情各自有怎样的意义。
而这也需要老师做好课程设计。传统上，教师都是从教科书进行课程设计。但现在我们被要求换一个思路，放弃传统的教材去打造一个以学生为中心的活动式设计。这对老师是一个挑战。
对现在的家长来说也是一个挑战。他们可以看到PBL带来的收益，但也可能需要承担风险。他们需要把学习和考试看作一样重要，而这是一个非常大的文化变化。对于很多学生而言，尤其是在中学生，他们的未来基本上都是通过考试决定的。
二是合作。我们希望学生能够在很多不同情况下进行合作学习。现实生活当中，他们会碰到自己不喜欢的人，但是团队学习需要他们之间相互合作。
三是数字化。现在是数字化的世界，学生需要适应这种环境变化。他们要懂得利用数字工具来进行更有效学习而不是玩耍。在这样一个数字空间当中，学生能够去很好、自由地掌控自己。我们需要建立一个非常适合的、混合的学习环境。
Aoba日本国际学校集团
教育发展策略总监
Paul Lowe
我觉得相较于挑战，这些更是实践带给我们的礼物。我们需要时间去了解学生，有些学生会比其他学生更优秀。对于优秀团队协作而言，他们能够选择自己的团队，并且有自己的特点，而且他们有一个非常重要的态度，就是相信他们自己能够达到这一点。团队技能在团队当中是非常重要的，也是基础的。
此类的教学实践活动，例如每位学生需要去完整的讲述自己的故事的日语课堂，绘制一个思维导图，通过探究式的学习去做一个大的问卷调查，分担不同角色去完成一个音乐项目，与大学合作做一个环境保护项目。在团队合作学习的过程中，老师负责引导学生，而不是把答案直接告诉他们。
在混合的学习环境中，他们有一些数字作业，需要在网上查找一些信息。在阿布扎比的物理课，他们会用到教科书和其它资源。他们一起完成项目，共同完成一系列的测试，最后只完成一份报告，以及团队的测试反思。
还有一些公开的问题探究式的STEM项目，这些问题可以在现实生活中看见，例如关于两千只被陷在沼泽里的牛，关于海底探索，以及去制造一台机器，我们教学生的技能应该是他们一生都能使用，而不仅仅只是在学校里才能用到的。
优达学城中国区总经理
总经理 熊尚文
在过去两三年，我们看到人工智能正在改变我们的生活。在新加坡、旧金山、伦敦，可以看到有一些智能科技在帮助人们。在医院，人工智能已经在帮助我们的心脏功能，还有医生。在杭州有一些智能传感器，能够去智能控制杭州的交通系统。但这只是开始而已。
大家对人工智能有关的领域在过去两年兴趣高涨。我们分析现有的数据，可以分析下一阶段人工智能在哪些行业当中会发生巨大的变化。现如今AI已经开始取代传统的工作，例如医生、农民等。在未来5-10年，AI也会取代白领工作。律师、会计、医生、投行经理、交易员，乃至老师。未来10年-15年，AI会取代15%的工作。
那么我们面临一个很大的问题，就是如何让我们的后代，让我们的学生能够迎接这样一个全新的AI时代。机器将会做我们现在做的绝大部分工作，我们将如何应对？
1.挑战是可能的，实现是可能的。在过去几千年的历史当中，人类的历史发展一直都是通过不断拓宽边界驱动的。只有这种能力能够帮助我们遥遥领先于机器，并且战胜机器。所以我们能够去突破年龄的限制，无论是学习、经验、知识、技能，改变我们自身的技能。
2.终身学习。在当今世界中，我们现在所学习的一些技能，在学校、大学、在线的平台，已经是节奏越来越快。在未来我们需要去理解编程，理解如何与机器进行沟通，这是一个非常重要的问题，能够确保从大学毕业之后，我们不会被AI时代所抛弃。
现在的人们只需要一台连接网络的电脑，就能够参与到在线学习平台的学习，能够去给自己赋能，去学习他们所需要的技能，并且推动职场生涯的发展，塑造未来。
在今天的学校当中，“英语、中文”可能是比较重要的课程。在全球化的世界当中，会说英文、会说中文，肯定会带来大量的机会。但是在明天的世界，“机器语言”也是同样重要的。
圣彼得学院
课程总监 Daniel Marenda
在我从事教育行业38年决定退休之际，接到了圣彼得学院的邀请，去帮他们建立STEM项目。学院建立了一个富有启发性的STEM中心，很漂亮。
除了硬件，更重要的是提供创新性综合课程、不断更新教学方法，挖掘学生的领导力，培养他们的职业能力，培养新的技能来应对新的世界。
在过去我们更习惯于个体的教学方式，但现在更要注重团队协作教学。在团体协作中，他们可以碰撞出更明智的解决方案、做出更明智的选择，在不同的文化融合中合作，并在过程中获得更多的智慧和知识。所以团队协作学习，可以产生更多的知识，并且能够帮助学生在今天的社会中取得成功。这样的团队带着共同目标，分享责任并且每一个人的努力都能获得承认，共同探讨创造性的解决方案，共同应对挑战。
团队协作需要交流。学生必须要通过不同的方式交流，来获得他们所需要的信息，以及如何去展示自己的观点来达到他们的目标。这样的交流中需要分析、忍耐、开放和同理心等等，也需要交流技巧。这样的交流在学校逐渐多元文化的背景下也变得更为重要。
真实世界的问题解决项目，必须要融入到对学生的教育当中。学生可以参与到一些现实世界的真实项目，参与到其中的每一个环节，应用自己在学校中所学的知识和技能，用到具有创新型、创造性的技术和解决方案。
STEM或STEAM不是一个课程，它是一个教学理念。不能说去设计一个课程，然后向从事此工作的数十万人去兜售。我们需要看一看STEM和STEAM真正的核心是什么，并且把这种教学理念带到所有的课堂教学当中。STEM需要创造力，单纯购买教材并不能买来创造力。不论是实用的，还是异想天开的革新与发明，都是这种创造力的成果。
STEM需要课程的整合。不同的学科老师甚至可以在同一个课堂上，例如科学老师与艺术老师共同探讨“如何进行更好的课程设计和准备。”不同学科之间的老师相互之间进行交流，会产生很好的化学反应。让学生、老师之间相互合作是非常重要的。
在我们的课程理念当中，我们相信STEM是能够去帮助我们实现创造性的课程，相信这种非常有逻辑的思维方式，包括探究式的学习，让我们学生深入思考不只是表面、肤浅的一些问题。让我们的学生准备好成为具备创新思维的领导者，能够去很好的适应未来的生活、适应整个国家的需求，而不仅仅是满足于学校里面所学习的知识。
上海市史坦默国际科学教育研究中心
秘书长 王雪华
王雪华女士参与了分论坛后的圆桌讨论。在回答到底什么是STEAM，它的教育主旨是什么的问题时，王雪华认为，STEAM是从美国引进来，要去定义什么是STEAM的话，应该说，我们现在还是在实证研究的过程当中。
对于学生来说，STEAM带给学生“5+3”。这个“5”就是“五智”，“3”是通过这样的项目式学习，通过科技、艺术、工程，是不是可以让我们的生活变得更好，是不是可以让我们的孩子更好的生活。
生活当中任何一件事情，其实最终都是STEAM的，哪怕做一个小小的杯子，过程当中都有非常多的科学技术工程的整合。我们的目光、视野要有未来性、前瞻性，要看向未来，要跟未来科技发展，类似人工智能时代的到来要贴合。在我们的教育当中要把信息化、智能化的种子从小就播到孩子的心中。
主持人提到，嘉宾们在演讲中，都说到了“人与人、人与机器”等多方面的合作，但中国的传统和文化中不擅于合作，并向论坛嘉宾提问该如何解决这个问题？王雪华认为“合作”是一种素养，要深入骨髓可能要从小开始培养。教师专业发展当中，可以整合一些关于怎么样让孩子合作的工具给到老师在课堂当中运用。
合作的素养得从牙牙学语到蹒跚起步阶段就开始。早期教育的时候，老师在教学过程当中，要跟孩子自我谈话，要跟孩子平行对话。当孩子开始有合作意向的时候，我们老师就要给出合适的反馈。幼儿、学前教育阶段要培养合作意识，你发言要怎么样、我同意要怎么样，补充的时候要怎么样，有不同意见的时候要怎么样，当别人在讲的时候要怎么样。小学低年级需要老师帮助他去做分工，做不同的角色训练。到小学高年级的时候，类似这种“拼图”式的学习方法，在课堂当中的运用就会比较好。
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