编者按：20世纪60年代，英国逐渐放弃传统主义教育模式，进行进步主义教育的探索。所谓的传统主义就是当下中国正在实践的教育理念，即教师作为课堂的权威，负责全班统一教学，学生通过高强度的记忆和大量的练习巩固所学知识。然而，这种教育的后果是中国学生普遍缺乏创造力。鉴于此，很多学校开始引进国外先进的教育理念，其中兴起于美国的STEM教育近年来风靡中国校园，那么STEM教育给老师带来哪些新的挑战，中国STEM教育的薄弱的环节在哪里？
日前，搜狐教育智见分享了一篇美国马萨诸塞大学波士顿分校终身教授严文蕃的文章（点击阅读详情），他认为中国向美国学习STEM教育，最核心的、最需要花力气的还是在“工程”与“技术”上面。今日为您推荐一篇英国的STEM教育专家Mike Lloyd在北京十一学校STEM教育工作坊期间的发言。他认为，工程设计并不由老师直接教授，而是在识别问题、思考方案、方法探索等八个步骤出发，优化STEM中工程设计的内容。对于老师来说，在STEM教学中要掌握画图、编程、善于引入等新技能。
STEM教育中的工程设计课可通过这八个步骤优化
过山车的设计是STEM教育中一个入门级别的项目，大多数学生都坐过过山车，在STEM教育中学生对这个项目很感兴趣。这项设计用到的材料很简单，只需要普通的纸板就可以完成，成本很低。
STEM教育的特点就是把各门学科的知识综合应用。在设计过山车时，学生会用到科学科目中的势能、动能等知识，例如只要轨道向心力加速度大于等于重力加速度，球就不会从轨道上掉落；在技术方面，学生需要思考过山车是如何在轨道里面运动的；在数学方面，设计过山车会用到几何内容。在STEM教育中，老师不会直接教授工程方面的内容，但是会利用工程的工作流程进行STEM教学。
第一，要识别出问题；
第二，认识到设计的局限；
第三，进行头脑风暴，想出解决方案；
第四，完成整个设计构思；
第五，探索不同的方法；
第六，锁定最终的设计思路和方法；
第七，建立模型；
第八，不断改进这个设计。
这八个步骤就是进行工程设计的流程，老师可以通过这八个步骤优化STEM中工程设计的内容。所以，在教育中并不需要真的设立工程方面的学科，完全可以通过STEM教育来直接实施。
因此，仅仅是设计一个过山车，就可以将科学、技术、工程和数学四门学科的知识综合应用。但是，教师在教学时，并不是一开始就直接让学生设计，而是要有一个引入。比如，问学生“如何让一个圆珠在轨道里面不停地运动”。还可以给孩子看一些视频、图片，激发他们的兴趣，自然而然地带入到本次课堂的话题。其实，不管是简单的项目还是相对较难的项目，关键是学生能从中学到什么，其它都是次要的。
如何通过简单的方式把各学科知识结合？
STEM教学实行项目制，学生最终的成果就是产品，教学机器就是学生制作的一款产品，可以改变学生的提问方式。在课堂中，有的学生意识到，上课同学问老师问题，老师要花很长时间进行讲解，并且，有的问题是重复的，这就形成了教学机器的设计理念。学生综合运用电脑编程、计算机科学和电子科学的知识，最终制作了这款产品。这个教学机器下面有一些按钮，代表了学生要问的问题，学生只需要按这个按钮，就可以得到老师的回答，并且可以重复听。这样就节约了老师的时间，也满足了学生的需要。但是这款产品涉及的知识难度较大，是STEM项目中很复杂的一个项目。
如何通过简单的方式把各学科的知识结合在一起，再来看一个简单的例子：上图是结合太阳系中行星的运动制成的动图，这些光点所代表行星的顺序和它们距离太阳的距离有关，蓝光是地球距离为一个地球年，水星闪烁的速度是地球的五倍，所以距离太阳比地球近五倍。最后的行星是闪烁的最慢的。这就是利用 的教学更加直观的为孩子们讲述太阳系的内容。
STEM教学，老师需要哪些新技能？
1、作为老师，最需要掌握的STEM技能首先是画图。
老师只需要会简单的素描即可，不需要非常复杂。再者，老师画正视图、侧视图和俯视图的能力也是非常重要的。通过画图，可以直观地给学生展示产品的构造，好让学生更好地将图形应用到实践当中。
2、老师要善于引入。有了画图能力之后就要把纸上的想法在现实中实现，一开始可以中卡片或者纸来做模型，在STEM教育中光用卡片或者纸就可以做很多事情，
比如在设计桥梁时，可以首先给学生展示一张普通的A4纸可以做成多么坚固的桥梁，可以承受一个人的重量。这样一来，就可以激发学生的兴趣。虽然这样的引入很简答，但是跟桥梁的载重原理是一样的。
3、另一个重要技能是编程。
现在很多学校将编程作为必修课，让老师感到非常畏惧。其实编码也可以变的非常简单。老师可以借助一些编程软件，辅导学生进行编程。另一种比较复杂的方式就是让孩子们改变现有的编码，可以借助现有的程序，通过修改程序，达到想要的目的。比如说，一项JAVA程序已经写了一些代码，可以让小球不停地跳动；学生可以先读懂这些代码，通过将代码的正数改为负数，改变球运动的方向。所以在STEM教育中要与生活紧密的结合，并且通过通俗易懂的方式传达给孩子们这些知识。
STEM教学中最需要克服的难题
所以STEM就是一种思维的方式，我们在STEM教育过程中犯的一个错误就是总是在思考要教什么样的内容，但是STEM的精髓就是一种思维方式。因此，STEM项目主张的不是老师教什么，而是学生学什么，怎么学。学校需要注重孩子创造力、创新想法的培养与保护，需要从抽象的讲座式的学习进行转变，学生不再是单纯地在课堂接受抽象知识，而是让孩子们真正动手实践，将知识运用出来，在合作中解决现实中的问题。
STEM强调学科的融合，把学生的主动权交给学生，让学生去探索，这对中国老师来说是一项挑战。因为在传统的教育中，老师是课堂的权威，通常会把现有的知识灌输给学生，让学生自己掌握，省去了学生自己探索的过程。其实，这个过程才是学习中最重要的。
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