未来Family/美国 V.S.台湾 STEM教孩子解决问题

文╱张德龄

短短几年,人工智慧(AI,Artificial Intelligence)蔚为风潮。未来,谁能掌握技术科技,谁就是赢家。明确的说,科技就是国力,也就是竞争力

过去几年,从美国出发的STEM(意即Science科学、Technology技术、Engineering工程、Math数学教育成为一股潮流,不过,随着人工智慧来临,仅有的科学领域并不足够,更进阶的是要以科学为基础,拓展到艺术人文设计等跨领域学习(从STEM到STEM+)。

未来的教育,绝不会仅限於单一面向,而是跨领域整合性学习,并且能够真正解决现实生活中的问题,激发更多的创意与想像,发挥孩子最大的潜能。其中,STEM会是核心之一,由此核心跨领域整合,将成新主流。

全球科技发展领头羊美国,如何布局下一个世代的科技教育?《未来Family》派采访团队远赴矽谷芝加哥,探访美国科技教育的第一现场,报导美国STEM+教育的现况

采访团队拜访了排名美国前10大的STEM名校伊利诺州立数理中学、让原本学习兴趣低落学生转为热情的小学P.A. Walsh STEAM Academy等,看看科技大国美国如何思考培养未来科技人才

另外,台湾在多项国际评比中,数理表现都赢美国很多,但这表示台湾的STEM教育做得很好吗?《未来Family》也采访了台湾的专家学者,归纳整理出三大重点,同步扫瞄台湾现况,帮助家长读者快速掌握STEM教育在台湾实施的情形

理想的未来教育 教孩子解决现实生活问题,激发创意与想像

未来的教育,绝不会仅限於单一面向,而是跨领域整合性学习,并且能够真正解决现实生活中的问题,激发更多的创意与想像,发挥孩子最大的潜能。

其中,STEM会是核心之一,由此核心跨领域整合,将成新主流。

世界高科技重镇矽谷,Google的自驾车来往穿梭在大街小巷。第一次看到的观光客可能会赶快拿起相机拍照,当地则居民则早已司空见惯。自驾车来临的日子指日可待,若你问一位10岁的孩子:「将来想开什么车?」「等我长大,根本就不用自己开车了!」他会这么回答。

短短几年,人工智慧(AI,Artificial Intelligence)已蔚为风潮。当Alpha Go一一击败柯洁李世石等世界棋王,IBM的Watson成功诊断出连医生都没检查出来的罕见癌症……,我们这一代,很可能成为人类历史上,首批由人工智慧取代大量人力的时代

科技就是国力,就是竞争力

未来,谁能掌握技术与科技,谁就是赢家;明确的说,科技就是国力,也就是竞争力。全球科技发展领头羊美国,如何布局下一个世代的科技教育? 《未来Family》派采访团队远赴矽谷及芝加哥,探访美国科技教育的第一现场。

早在2012年,美国前总统欧巴马即喊出,STEM(意即Science 科学、Technology 技术、Engineering 工程、Math 数学)是未来教育的主要方向,在借用外国人才之外,也扎根培养更多美国国内高科技人才。

隔年,欧巴马加码提倡「提升下一代青年学子科学指标(NGSS,National Generation Science Standard)),特别加强科学教育,更着重科学的应用与关联性,提升学生科技能力。更重要的是,改变老师教导方法,连结最新的科技新知与应用。

过去几年,从美国出发的STEM教育成为一股潮流。不过,随着人工智慧来临,仅有的科学领域是不够的。面对未来工作可能被机器人取代的危机,在这样颠覆的时代,大家开始反思21世纪该有的教育方式

美国近年大力推广跨领域学习,产、官、学全都积极投入。(左起:费利蒙学区课程总监Linda Anderson、 学区数学科学课程经理Susan Lemke、学区科学课程督导Katy Carter、费利蒙市经济处长兼创意长柯凯莉Kelly Kline)

AI时代颠覆了教育的观念

创新工场董事长李开复最近出版的新书《人工智慧来了》引起轰动,他特别接受《未来Family》采访谈AI时代来了,必须颠覆许多教育的观念。AI没有审美观,无法从事艺术、诗歌、文创、哲学,以及跨领域的工作,最重要的是每个人要有自己的「人格魅力」,有同理心,发挥人最大的潜能。

《Human are underrated: What High Achievers know that Brilliant Machines Never will》作者高汶(Geoffrey Colvin)指出:「当科技逐渐取代与主导我们的工作型态以及人与人之间的关系,唯有更加掌握人性的优势,才能成为世界上最有价值的人。」也就是开发人类的右脑,包括创造力、想像力、整合思惟的能力、情商能力等。

「过去几年,这样的思惟在美国成为教育界的主流,我们相信如此能帮助学生进行更多的批判性思考,增广科学知识,成为下一代的创意发明家。」圣塔克拉拉STEAM办公室主任时广(Esther Tokihiro)这样说。三年前,位于矽谷重要城市圣塔克拉拉的教育局特别成立办公室,大力推广这种跨领域的教育方式。

以科学教育为基础的跨领域学习渐成主流

今年三月,《未来Family》采访团队来到美国,拜访当地教育官员和许多学校,了解最新教育趋势。我们特别观察到,过去几年,愈来愈多学校与教育单位开始重视以科学教育为基础的跨领域学习,以主题教学为方法,让学习更有意义,更贴近现实的世界,并运用最新的科技方法,包括3D列印、机器人、程式编写等。更重要的是,让孩子对科技更有兴趣,尤其特别鼓励女学生的参与。

这是一场结合政府、学校、企业、社区、新创公司,全力推行以科学为基础的跨领域学习。在矽谷东湾的加州制造业大本营费利蒙,大力推崇创客教育,他们和工厂合作,让学生可以参观学习,了解实际的操作情形。旧金山南边一家新创公司设计创意教材,他们与许多学校合作,提供创意教学。甚至连美式足球旧金山49人队基金会也参与其中,从足球工学、足球数学、足球物理到足球场设计,让学生在生活中学习,每年造福6万名学生。

当然,学校与老师还是教学的第一现场,愈来愈多新学校就此诞生。

去年九月,圣荷西(San Jose)一所全新的实验中小学Steindorf STEAM School(大班到八年级),一开办就爆满,还必须排队候补。这所学校在传统的阅读、写作等一般课程之外,安排了更多的创造启发课程、实验,以科学为基础的多项技能。课程中融入更多的手做,并且整合各科教学,以主题式的学习方式,让孩子在学期中的某段时间,共同去解决或探讨一个问题。

该校的校长史维博(Kristi Schwiebert)认为,跨领域教学最重要的是「整合」。「我认为整合非常重要,不论是所谓的art(艺术)或是engineering(工程)。你不能因为孩子很会画画,就说他有艺术天分,只专注在某一领域;应该说,每个孩子都能在很多领域能够很成功。」她分享,在班上有很会绘画的学生,也有很会设计机器人零件的孩子,他们在团队中互相学习

愈来愈多学校与教育单位重视以科学教育为基础的跨领域学习,以主题式教学为主,运用最新的科技方法,让学习更有意义,更贴近现实的世界。

跨领域的整合式学习,打造创业家精神

跨领域的整合式学习其实概念并不新,很多学校很早就秉持这种理念。位于洛斯奥图(Los Altos)的Bullis实验学校 (大班到八年级)从12年前就开始,他们注重科学与艺术人文跨领域学习,从幼稚园大班开始,就教导小朋友设计思考的概念,从发掘问题到研究,制作原型,从小训练完整的思考模式

Bullis实验学校利用跨领域的主题式教学,将各种知识融入其中。例如,小二有一堂数学课是让孩子自己设计一个州(美国的一州)。他们必须团队合作,运用数学和社会科的知识,例如运用数学几何网路建立城市的建筑物和商业;运用地图技巧学习创建公路和交通系统,不但学到平行和交叉路线,同时要能确保符合驾驶需求。

设计思考是跨领域学习中,很重要的元素。两年前,另一所公立实验高中Design Tech High School正式成立。这是由一群史丹佛的校友家长发起,课程由史丹佛大学研发的设计思考方法,透过合作、同理心和构思创意,以及团队成功,让学生实际解决现实生活中的问题。第一届学生的任务之一,就是共同设计能够容纳550名学生和30位老师的未来校园。

解决问题、突破困境、整合资源的能力,也正是创业家的精神。矽谷许多创业家(例如YouTube创办人陈士骏、美食评鉴网站Yelp 创办人Russel Simmons)都来自IMSA(Illinois Math and Science Academy)这所公立高中。IMSA也入选全美STEM十大高中。这所校龄30年的公立高中不但重视科学教育,更融入整合性人文教育,给予学生发明与创造的弹性与空间。

跨领域的整合式学习,教导孩子设计思考的概念,从发掘问题到研究、制作原型,从小训练完整的思考模式。

未来的教育要能解决现实生活问题,激发创意与想像

「以科学为基础的跨领域学习,不是我们来做个科学实验就好,而是要解决现实的问题。其中的『A』(特别是设计思考的过程)为什么重要?因为透过整合与学习,可以学到4C加上2P的能力,包括合作(collaboration)、沟通(communication)、批判性思考(critical thinking)、创造力( creativity)、解决问题(problem Solving)和提案管理(project management)。 」Tokihiro说。

未来的教育,绝不会仅限於单一面向,而是跨领域整合性学习,并且能够真正解决现实生活中的问题,激发更多的创意与想像,发挥孩子最大的潜能。其中,STEM会是核心之一,由此核心跨领域整合,将成新主流。

未来,谁能掌握技术与科技,谁就是赢家,明确的说,科技就是国力,也就是竞争力。

【什么是STEM+?】

这种以科学为基础,拓展到艺术、人文、设计等跨领域学习(从STEM到STEM+),加上A (art),即是STEAM。A代表艺术、设计,加上H (humanity),即是人文;加上E(entrepreneurship),即是创业精神;加上SE(social and emotional),即是情感与社交,可以无限延伸。

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