全美最顶级高中的STEAM教育

学校不只是提供知识教学，对付考试的场所，更应该培养孩子们适应未来社会的能力。来源 | 原创科普编辑 | 申晴
STEAM教育注重培养学生的批判性思维、创造性解决问题、沟通与协作等核心素养。而这些，恰恰是我们学校传统教育方式相对缺乏的。在社会科技飞速发展的今天，越来越多的人逐渐达成一个共识：学校不只是提供知识教学，对付考试的场所，更应该培养孩子们适应未来社会的能力。美国国家科学院院长布鲁斯·艾伯特也认为，对于K-12阶段的学生而言，积极地参与科学实践比起死记硬背科学定理更加重要。

近年来，北京三十五中、杭州二中等很多国内中小学对STEAM教育进行探索，但STEAM教育在国内的发展还存在缺少战略高度的顶层设计、缺少打通学段的整体设计、师资队伍整体水平不高等诸多问题。今天STEAM在线为您介绍三所美国顶级STEAM学校，它们可能代表未来STEAM学校的发展方向，或许可以为我们提供借鉴。

全美第一高中的STEAM教育：培养探究能力、问题解决是核心

美国公立中学托马斯杰弗逊科技高中有全美第一公立高中之称，始建于1985年，坐落在美国首都华盛顿哥伦比亚特区市郊，学校以培养科技创新人才闻名全美乃至全世界，在全美教育界成绩斐然。
“注重学生能力培养，包括思辨能力、解决问题的能力、好奇心、社会责任感。”这些办学理念，在这里并不是一句空话，而是切切实实的贯穿在学校课程之中，学校为学生提供充满挑战性的课程，各个学科相互交融，共同创造一种创新的文化氛围。在这样以培养优秀的科技创新人才为目标的STEAM高中，学校更注重培养学生哪些方面的能力？

托马斯高中“不会在乎学生学会了什么，而关注与学生如何运用他们所学的知识和技能解决现实世界中存在的问题。”这在学校的心声考试中就体现的非常明显。而在学校学习的过程中，学校也是非常注重能力的培养而非知识的掌握，学校以培养探究能力为核心的教学目标和以问题解决为核心的教学模式颇为人称道。例如：
(1) 解决问题的能力，能够系统地、创造性地解决问题，解决方法可以在自然条件下模拟或试验;
(2) 批判性探索能力和研究能力，通过获取知识、批判性评价知识的价值，调查以前未知情形的能力，对不确定的现实作出判断的能力；
(3) 沟通、合作的能力；
(4) 在真实情境中跨学科思考的能力。

除了这些科学素养之外，学校还希望培养优秀科技人才应该正确的价值观，比如：
(1) 好奇心，能够容忍不确定性，从成功和失败中学习，培养终身学习的习惯；
(2) 社会责任感，对自己的行为负责，要有参与社会活动的能力，回报社会的意识；
(3)持续创新的能力和领导能力；
(4) 对于学术追求的内驱力，全球化的视野以及文化意识。
那么这些能力以及价值观的培养如何落地，如何渗透到课程当中？
在课程设置方面，托马斯高中的主要特点是多层次、多类型、以STEAM教育为核心，以培养探究能力为核心的教学目标。其课程设置的理念是用跨学科的方法最大限度地发挥每个学生的智力、技术和情感潜力。

具体来看，托马斯高中的课程包括：科学和技术、数学和计算机科学、人文科学、世界语言、艺术、体育。高年级除这些课程之外，学生可以根据自己的研究兴趣确定专修方向。培养学生的创新精神和实践能力贯穿于托马斯高中各年级、各学科的教学活动中。例如在九年级的科学课中，学生要掌握以下技能：
(1) 学会开展科学调查，收集、管理、分析和说明数据；
(2) 学会用科学的语言撰写科学报告；
(3) 学会运用数据库，识别并说明第一手资料的来源，评估信息资料的效用价值；
(4) 养成通向成功未来的道德习惯。
在所有的课程中，学生和老师都面临一个共同的主题：问题解决，特别是解决真实存在于现实世界的，这是托马斯高中教学的核心。例如，新生IBEDT综合课程的研究专题包括水质和土质研究、落叶林的健康生长、火晰蝎的迁徙等。
了解了托马斯高中的课程设置，我们再来看学校在学生管理、办学制度方面有什么特色？

1、导师项目
导师制是托马斯高中独有的指导学生开展科技研究的制度，即学生在开展科技课题研究时，可以选择校外机构的专业人士做导师，或参加校外机构所开展的研究项目，并在项目组的领导下完成课题研究。辅导导师的单位包括美国食品与药物管理局、国防分析研究所、乔治城大学医学中心、国家癌症研究所等20多家单位。每年6月，学校召开研究报告会，学生要在会上向家长、社区有关人士汇报其研究成果。

2、实验室研究
托马斯高中有13个专业化的科技研究实验室，包括天文学与天文物理、自动化与机器人、生物技术和生命科学等，每个学生都要有4年的科学实验室学习经历。这些专业化的研究实验室为托马斯高中培养科技创新人才提供了必要的硬件基础。

3、STEAM教育中的“A”
精英人才的成长离不开其人文素质的培养。人文、艺术学科，尤其是美术课程也是托马斯高中的强项，学生设计、写作和表演才能的培养也是学生培养非常重要的一部分。为了加强教师团队间的合作，为学生营造跨学科学习的环境，人文课程和科技课程各部分相互交叉。如十年级、十一年级的英语课程同社会研究相结合，学习世界文明和美国文明；7门外语课程在帮助学生掌握语言技能之外，帮助学生理解世界各种不同的文化信仰和价值观。

平民学校HTH：基于项目式学习的教育探险

相比于历史悠久的托马斯杰弗逊科技高中，HTH（High Tech High）的历史要短的多，学校于2000年在美国洛杉矶市成立，最初是一所特许学校，但是在成立之初就得到了比尔及梅琳达·盖茨基金会（BMGF）的大力支持。而就是这样一所平民学校，升学率却达到惊人的96%。
HTH的难得之处在于这所学校绝非任何意义上的贵族学校，生源也并非通过层层筛选出来的精英学生。而且学校也没有传统固定的教室，更没有课本和试卷，这所学校里，没有教科书、没有上下课铃声、没有考试，孩子们每天都忙于一些自主选择的特定项目，为了一年一度的大型展览废寝忘食。在外人看来，学生们似乎根本不是在“学习”。

但是，HTH绝对是很多孩子们心目中最“酷炫”的学校，因为它完全不是普通学校的样子，更像硅谷的创意公司，或者一个创客空间。
HTH的成功在于完全放弃了考试为目的的分学科教学体系，没有教材，没有考试，而且不会用“成绩”把学生和老师分成甲乙丙丁三六九等。
那学生如何上课呢？打破传统的教学模式，彻底采用项目制跨学科学习。
这很难，但是很好玩。“因为，学生可以通过多种多样的项目展示自己，一场戏剧、一部影片、一篇论文，甚至造一台机器都可以。”
我们来看看完全采用项目制学习后的学生是怎样上课的。
其实，在学科上，HTH也是有分类的，但与传统的分科有区别，历史、地理、英语等被归为人文类，物理、化学、生物等合为科学类。在校学习时间被分成6块，一个综合人文学科的双重块，一块数学，一块科学，还有两块分给选修课和其他（包括每周2次健身课，每周2次咨询）。

那么项目制学习如何有效的落实在学生日常学习中？HTH教育领导力学院院长 Laura McBain 曾在接受媒体采访时介绍了项目式学习的五个步骤。

• 第一步：开端。把项目介绍给学生，让学生对项目感到兴奋，设计各种各样的活动，让学生积极地参与。
• 第二步：提出根本性的问题。这些问题是长久的，持续性的问题，引导学生思考项目背后的意义，让学生们提出更多的问题。
• 第三步：头脑风暴。鼓励学生提出尽可能多的观点和解决方案。
• 第四步：批判性的评价。要让学生评价彼此的工作是非常关键的一步，这一步保证了工作的质量。
• 第五步：反复修改，反复提出新的设计。在这个过程中，学生要不断地问自己一些问题，通过这样一些问题来提高自己的设计。

那么，一个具备以上五个步骤的项目式学习什么样呢？我们可以从九年级、十年级学生的一门课程说起，而课程的内容竟然是——学掰面包。我们先来看看一名同学第一周的课程：

这个项目中，同学们一起制作和分析面包。他们将项目涉及的历史、社会、科学和数学，深度融合到每周的面包烘烤中：
在人文学科中，他们探讨了一个社会偏爱的面包类型，是怎样反映人们的价值观、获取方式和社会结构的；
在物理学中，他们设计和建造了踏板驱动的谷物研磨机和烤箱；
在数学中，他们模仿了谷物从种子到面包的变革过程，并在每个阶段分析不同的营养水平。
最后，学生做了一个成果展览会，还邀请家人和展览参观者，一起享用了一顿面包大餐。

斯坦福在线高中：通过在线学习给孩子个性化教育

所有的课程全部在线上学习完成，没有实体校舍，学生在家就能正常学习、考试、升学，学生可以在线与同学辩论，参加网络会议……
听起来有点不靠谱？而这正是斯坦福在线高中（Stanford Online High School，以下简称OHS）学生最平常的一天。这个学校的学生来自美国46个州，全球25个国家，分布在7年级到12年级。它不以年龄分学段，而是按照学生自身的能力。

在线教育的质量如何得到保证？来看看这所斯坦福大学成立于2006年的在线高中的成绩单：大学入学率100%，参与SAT的学生平均分为2144，AP考试的分数在3及以上人数占到96%，堪称美国顶级名校生的摇篮；2017年，美国权威院校资讯网站“Niche”发布全美私立高中排名，OHS为全美排名第一的在线高中，全美排名第四的STEM高中。

1、课程设置
斯坦福网络高中的课程被分为八类：核心、英语、人文、历史、古代&现代语言、数学、计算机科学和科学。除了核心模块之外，斯坦福网路高中课程的其他模块都包含有AP课程。我们会发现其课程分布中占比最大的是数学、语言和科学课程。我们从课程表中可以发现，课程总体上是呈现层层递进的状态，提供各种层次的课程供学生选择，满足各个阶段学生的需求。
斯坦福网络高中采用最新技术将学生汇集在虚拟课堂。在课堂中，学生可以举手、和同学和指导者交流，能够在屏幕上做笔记。旋转摄像头帮助学生能够最大程度地和自己的指导者和同学进行交流。
除了课程设计之外，让我们一起来看看在斯坦福网络高中学习的关键词：

2、翻转课堂
这种潮流，名为“翻转课堂”，顾名思义，就是把传统课上的教学，前置到课前，学生在家完成，传统课后的答疑和作业，前置到课堂，学生和老师一起完成，究其本质，学生不再是单向接受老师的灌输，而成为了学习的主人，所以称为“翻转课堂”。

3、大学式管理
OHS采取“全大学式管理”。首先，学生可以自己选择学习对应的课程。其次，从入学到选课，都以能力为标准，而不是以年龄为标准。例如，一个14岁的孩子，他的数学水平已经达到了高三的程度，而英语水品只有高一的程度，那么，就可以同时上高三的数学和高一的英语。这就能保证，课程难度始终略高于孩子的现有水平，有挑战性，又不至于学不懂，始终保持积极性。
“在线学习”的最大问题，就是缺乏监督。但OHS的在线课程虽然看似松散，其实有非常紧密的流程，用外力帮助孩子更好地管理自己——没有课前的认真学习，课堂上就只能变“哑巴”——老师不允许蒙混过关，会要求每个学生发言，小组讨论时，也必须主动提出问题，抛出想法。
这种学习模式和考勤、打卡还不同，它让孩子回到学习的本质，知道自己为什么要学习，自己学到的每个知识点是为了什么而服务，从而激发内在的驱动力。

4、学习社区
OHS经常组织线上活动，但如果你以为，学生们只能在线交流，那可就错了。在课余时间，师生都在不遗余力地组建活动：公益实践、异国聚会、文化之旅，一样都不落下。
为了更高效地组织，OHS也像其他中学一样，有正式学生会，同样是由选举诞生，还创办了70多个奇奇怪怪的社团，比如模拟股票社、机器人社、企业家俱乐部等等。
每周，全体学生都可以参与到学生会举行的视频会议，为社团建设、公益实践、娱乐活动出谋划策，然后相约见面。
三所顶尖的STEAM学校，着力点不同，却在整体上呈现出如下趋势：

1、学校不只是提供知识教学，对付考试的场所，更应该注重学生能力培养，包括思辨能力、解决问题的能力、好奇心、社会责任感。
相对弱化了教师作为纯粹教学者的角色，更为强调教师的引导性作用。从“教-学”向“教-导-学”转变，更加强调促进学生的独立思考。

2、基于项目式学习的、跨学科的教育，更有助于激发学生的学习兴趣，培养内驱力。

3、科技的发展让课堂环境逐步突破单一化的传统教学空间，开始出现虚拟空间层面的全日制教学，信息技术以“嵌入式”的状态逐步和教育相结合。
这些变化正在向我们抛出了一个信号，那就是“未来已来”，教育更应该培养孩子们适应未来社会的能力。
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