我們生活的時(shí)代繽紛多彩：科學(xué)教育的趨勢(shì)和機(jī)遇

我曾經(jīng)做過(guò)一名科學(xué)教師，目前在英特爾公司工作，就我個(gè)人而言，我覺(jué)得沒(méi)有什么職業(yè)比作為一個(gè)教師能給世界帶來(lái)的影響更大了，這也是為什么我認(rèn)為教師都是理想主義者的原因。每一位教師都有自己的理想和愿望，他們把更有意義的內(nèi)容和未來(lái)帶給了我們的下一代。

作為教育工作者，我們生活在一個(gè)非常有趣的時(shí)代，充滿了各種挑戰(zhàn)。在這個(gè)演講中，我主要想跟大家分享我近期對(duì)科學(xué)教育的一些見(jiàn)解，同時(shí)因?yàn)槲以谟⑻貭栕稣n程設(shè)計(jì)的工作，所以我也會(huì)介紹一些能夠支持科學(xué)教育更好地開(kāi)展的相應(yīng)資源。按下來(lái)我還會(huì)介紹在美國(guó)新的科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)下，我們?cè)谡n程方面有什么變化，我相信這個(gè)會(huì)對(duì)教師在開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)課程時(shí)有所幫助。最后我也會(huì)談?wù)劷處熢谙鄳?yīng)的課程設(shè)計(jì)當(dāng)中應(yīng)當(dāng)擔(dān)任什么樣的角色。

對(duì)英特爾而言，科學(xué)和科學(xué)教育是我們工作的一個(gè)重心，無(wú)論是科學(xué)教育的學(xué)生還是科學(xué)教育的教師，都是我們支持的重點(diǎn)。眾所周知，英特爾是由3位科學(xué)家共同創(chuàng)立，科學(xué)教育已經(jīng)融入英特爾的基因之中，這也是我們看重科學(xué)教育的原因。我們希望能夠通過(guò)計(jì)算技術(shù)，讓地球上的每一個(gè)人都生活得更加美好。作為一個(gè)跨國(guó)公司，英特爾深深地理解科學(xué)教育對(duì)支持創(chuàng)新、社區(qū)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)進(jìn)步的意義所在，英特爾也深刻地認(rèn)識(shí)到今天的學(xué)生會(huì)是未來(lái)社會(huì)的創(chuàng)新人才。

我們也認(rèn)識(shí)到了科學(xué)教育所面臨的一些挑戰(zhàn)。同在中國(guó)的情況不同，我們看到美國(guó)的一些數(shù)據(jù)顯示，工程師和技術(shù)人才的工作出現(xiàn)了大量空缺。每年在美國(guó)畢業(yè)的工程和技術(shù)類的畢業(yè)生數(shù)量是12萬(wàn)人，而相應(yīng)的崗位空缺則是40萬(wàn)個(gè)。英特爾最近開(kāi)展了一項(xiàng)調(diào)查研究，希望能夠解釋為什么美國(guó)的學(xué)生對(duì)工程類的職業(yè)不太感興趣，也不愿意在中學(xué)的時(shí)候選擇工程類課程進(jìn)行學(xué)習(xí)。我們對(duì)近1000名13～18歲的美國(guó)青少年作了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)：三分之一的學(xué)生從來(lái)沒(méi)有考慮過(guò)將來(lái)選擇工程類的職業(yè)作為他們未來(lái)的職業(yè)，甚至還有近三分之一的學(xué)生從沒(méi)有意識(shí)到當(dāng)今社會(huì)還有與工程相關(guān)的工作，五分之一的學(xué)生根本就不知道作為一個(gè)工程師對(duì)這個(gè)世界會(huì)有什么樣的貢獻(xiàn)。當(dāng)然調(diào)查中還有一個(gè)好消息，就是如果能夠更多地介紹工程是什么、工程師通常都會(huì)做什么樣的工作、他們的收入會(huì)有多少等情況，有44％的學(xué)生或許會(huì)考慮選擇工程技術(shù)作為他們未來(lái)的職業(yè)?；诳茖W(xué)教育面臨的這樣的前景和挑戰(zhàn)，英特爾通過(guò)支持鼓勵(lì)學(xué)生參加科技類的競(jìng)賽、對(duì)學(xué)校和教師進(jìn)行相應(yīng)的表彰以及為科學(xué)教師提供專業(yè)發(fā)展的相關(guān)資源等，幫助和推動(dòng)科學(xué)教育的發(fā)展。

目前美國(guó)正在開(kāi)發(fā)一個(gè)新的課程標(biāo)準(zhǔn)，我認(rèn)為沒(méi)有什么比設(shè)定一個(gè)新的課程標(biāo)準(zhǔn)更直擊人心，課程標(biāo)準(zhǔn)和框架告訴我們教育的目標(biāo)是什么，它規(guī)范了我們未來(lái)需要作出的嘗試?，F(xiàn)有的美國(guó)科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)是大約15年前發(fā)布的，在過(guò)去的15年中，不僅科學(xué)在飛速發(fā)展，人類學(xué)習(xí)的方式也因?yàn)榧夹g(shù)的發(fā)展而在不斷變化，因此我們也意識(shí)到開(kāi)發(fā)一個(gè)新的課程標(biāo)準(zhǔn)的必要性。按照計(jì)劃，新的美國(guó)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)將于2013年春天發(fā)布。我在這里跟大家分享一下今年7月看到的這個(gè)課程標(biāo)準(zhǔn)的框架。

新的課程標(biāo)準(zhǔn)框架展示了工程教育和科學(xué)教育在課堂上的深度融合，對(duì)我來(lái)說(shuō)，看到科學(xué)教育和工程教育之間的聯(lián)系是非常激動(dòng)的。我們知道有些學(xué)生愿意做一些工程類的探索研究，而有一些學(xué)生更愿意做科學(xué)研究方面的工作。新的課程標(biāo)準(zhǔn)激勵(lì)科學(xué)教師去嘗試了解部分科學(xué)和工程的相關(guān)概念，需要科學(xué)教師能夠更好地定義工程和科學(xué)教育。

新的課程標(biāo)準(zhǔn)框架是如何連接科學(xué)與工程的呢？這里列出了8條科學(xué)與工程實(shí)踐相關(guān)聯(lián)的條款，分別是：①提出假設(shè)（對(duì)科學(xué)），確定需要解決的問(wèn)題（對(duì)工程）；②制訂并使用模型；③計(jì)劃并實(shí)施調(diào)查；④分析并解讀數(shù)據(jù)；⑤使用數(shù)學(xué)和計(jì)算思維；⑥思考答案（對(duì)科學(xué)），設(shè)計(jì)解決方案（對(duì)工程）；⑦進(jìn)行論證；⑧獲取、評(píng)估并交流信息。這些可能是大家熟知的。比如第1條，當(dāng)開(kāi)展科學(xué)研究時(shí)，學(xué)生會(huì)傾向于提出一些假設(shè)的問(wèn)題，而對(duì)工程類的項(xiàng)目而言，學(xué)生是從嘗試去解決一個(gè)實(shí)際存在的問(wèn)題開(kāi)始的，他們首先要知道問(wèn)題是什么，然后不斷完善，想出解決方案。從第2到第4條是學(xué)生進(jìn)行工程類和科學(xué)類的項(xiàng)目研究需要共同經(jīng)歷的，比如他們要去開(kāi)發(fā)、應(yīng)用一些模型，需要去做一些項(xiàng)目的預(yù)期，同時(shí)要做相應(yīng)的調(diào)查研究。無(wú)論是工程類還是科學(xué)研究類的學(xué)生研究項(xiàng)目，都需要分析和闡明數(shù)據(jù)，同時(shí)學(xué)生要用數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)的相關(guān)知識(shí)和思維方式分析解決問(wèn)題。到了第6條大家會(huì)看到對(duì)科學(xué)研究而言，學(xué)生需要去解釋他們的發(fā)現(xiàn)，而在工程項(xiàng)目中，學(xué)生則需要去設(shè)計(jì)相應(yīng)的解決方案。

為科學(xué)教育開(kāi)發(fā)適應(yīng)的課程是一個(gè)非常重要的挑戰(zhàn)。今天我想跟大家分享英特爾即將在中國(guó)推出的兩個(gè)科學(xué)教育課程。第一個(gè)是《設(shè)計(jì)與發(fā)現(xiàn)》，這個(gè)課程為課外教育和校內(nèi)教育的學(xué)生提供了豐富的學(xué)習(xí)內(nèi)容，讓他們了解與工程相關(guān)的知識(shí)。我們希望能夠借助這樣的課程，向?qū)W生展示工程教育和工程類項(xiàng)目的美妙所在。我們希望借助與學(xué)生生活相關(guān)的案例和課程，告訴他們工程對(duì)生活的意義。在這門課程中有10個(gè)相應(yīng)的工程設(shè)計(jì)的步驟，學(xué)生可以根據(jù)這些步驟，一步一步地完成他們的課程學(xué)習(xí)。目前，這門課程已經(jīng)完成了在中國(guó)的本地化，并將逐步在中國(guó)推廣。

在過(guò)去的幾年中，英特爾一直致力于開(kāi)發(fā)一些在線的學(xué)習(xí)課程，我們希望通過(guò)課程開(kāi)發(fā)相應(yīng)的在線活動(dòng)，更好地適應(yīng)在線學(xué)習(xí)這樣一種趨勢(shì)。每一門課程的學(xué)習(xí)時(shí)間大約是10～15個(gè)小時(shí)，課程圍繞著英特爾。未來(lái)教育項(xiàng)目的一些核心理念展開(kāi)。我們很快會(huì)在中國(guó)推出一門新的課程《科學(xué)課堂中的探究式學(xué)習(xí)》，希望能夠?yàn)樾W(xué)高年級(jí)和中學(xué)的科學(xué)教師提供更多的支持，把更真實(shí)的探究式學(xué)習(xí)模式帶到課堂中。

另外一個(gè)科學(xué)教育的趨勢(shì)，是關(guān)于數(shù)據(jù)分析的技能，這在科學(xué)研究的實(shí)驗(yàn)室里很常用。首先需要做出一些科學(xué)調(diào)查的模型，調(diào)整其中的變量，并仔細(xì)地收集數(shù)據(jù)。學(xué)生需要分析數(shù)據(jù)，在同伴間分享結(jié)果，最后得出相應(yīng)的結(jié)論。但因?yàn)榻處熗庇谝髮W(xué)生在并不充裕的時(shí)間內(nèi)完成所有的數(shù)據(jù)分析，學(xué)生通常會(huì)在收集數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)的過(guò)程中完成得比較匆忙?；谶@樣的原因，我們?cè)谠诰€學(xué)習(xí)中提供相應(yīng)的模型和數(shù)據(jù)，使學(xué)生能夠更好地開(kāi)展他們的研究，通過(guò)這些可視化的數(shù)據(jù)分析工具幫助學(xué)生了解、學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析的整個(gè)過(guò)程。我們也希望通過(guò)這樣一個(gè)課程，更好地幫助學(xué)生解讀分析數(shù)據(jù)。我們常常會(huì)因?yàn)闀r(shí)間、資源等原因，找不到相關(guān)的、足夠充分的數(shù)據(jù)來(lái)開(kāi)展科學(xué)研究項(xiàng)目，我相信借助這樣的一些工具，會(huì)幫助大家在科學(xué)研究的課堂當(dāng)中做得更好。

當(dāng)我們談到下一代的美國(guó)科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，也有必要看一看科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)對(duì)未來(lái)教師有什么相應(yīng)的要求。作為教師，我們的工作是為了更好地幫助學(xué)生，通過(guò)我們的課程設(shè)計(jì)和課堂傳授，幫助學(xué)生理解學(xué)習(xí)內(nèi)容，而設(shè)計(jì)課程單元以及在課堂當(dāng)中更好地輔助學(xué)生掌握學(xué)習(xí)的技能就是教師的首要工作所在。讓我們來(lái)看看基于這樣的一個(gè)認(rèn)識(shí)，教師在設(shè)計(jì)和傳授課堂教學(xué)時(shí)需要注意什么。

首先，學(xué)習(xí)科學(xué)和學(xué)習(xí)方式發(fā)生了變化，以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)方式，已經(jīng)不是一個(gè)新的概念。有調(diào)查顯示，在學(xué)習(xí)過(guò)程中需要讓學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主人，積極地參與和掌控整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程。因此在課程設(shè)計(jì)中，我們會(huì)考慮學(xué)生的參與程度，思考怎樣激發(fā)他們持久的興趣和學(xué)習(xí)的動(dòng)力，這是非常重要的。

課程和內(nèi)容方面會(huì)有什么樣的發(fā)展趨勢(shì)呢？在現(xiàn)今社會(huì)中，課程教育的內(nèi)容越來(lái)越豐富，這些內(nèi)容不僅是出版商或是課程專家制訂的，實(shí)際上教師和學(xué)生也在參與制訂。在評(píng)測(cè)方面會(huì)有什么樣的趨勢(shì)呢？顯而易見(jiàn)，我們?cè)谧餍纬尚缘脑u(píng)測(cè)。通過(guò)這樣的一些評(píng)測(cè)（包括同伴之間的相互評(píng)測(cè)），我們可以看到學(xué)生在學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出的進(jìn)步和面臨的挑戰(zhàn)，通過(guò)評(píng)測(cè)我們會(huì)了解為什么要學(xué)這些內(nèi)容、下一步要學(xué)什么和學(xué)得怎么樣等。談到課堂管理的發(fā)展趨勢(shì)，在現(xiàn)在的科學(xué)學(xué)習(xí)中，課堂時(shí)間和學(xué)習(xí)的空間已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化，學(xué)生有了新的學(xué)習(xí)模式。對(duì)教師而言，我們必須要自問(wèn)，怎樣通過(guò)一種更好的方式讓學(xué)生在這種新的環(huán)境下學(xué)習(xí)，尤其是面對(duì)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。但是從哪里開(kāi)始呢？我想告訴大家，我們要告訴學(xué)生學(xué)會(huì)如何去問(wèn)問(wèn)題。

在英特爾未來(lái)教育的核心課程中，我們會(huì)花費(fèi)很多的時(shí)間幫助教師設(shè)計(jì)問(wèn)題。我們希望通過(guò)這樣的一些問(wèn)題設(shè)計(jì)，幫助教師更好地設(shè)計(jì)自己的教學(xué)方案。最近我聽(tīng)到了一段對(duì)兩個(gè)專家的訪談，里面的內(nèi)容讓我覺(jué)得很有趣，這兩名專家寫了一本書叫做《改變一下：教會(huì)學(xué)生問(wèn)問(wèn)題》（Make Just One Change：TeachStudents to Ask Their Own Questions）。在訪談中，這兩位專家給出了很多提問(wèn)的方式，其中一位專家提出的框架設(shè)計(jì)的方法可以用來(lái)教會(huì)學(xué)生如何提問(wèn)。在這個(gè)方法中，教師把學(xué)生分成不同的組，提出一連串的思考問(wèn)題，然后讓學(xué)生做一些頭腦風(fēng)暴，使他們盡可能地多問(wèn)一些問(wèn)題。在頭腦風(fēng)暴的激蕩后，學(xué)生可以在同一組內(nèi)分享自己?jiǎn)柍龅膯?wèn)題。然后每一組學(xué)生要分析自己和各自的同伴提出的問(wèn)題，做一定的排序，最后總結(jié)提煉出他們要問(wèn)的問(wèn)題。這個(gè)過(guò)程對(duì)學(xué)生是非常具有挑戰(zhàn)性的，但也是很有意義的。通過(guò)這樣的一種提問(wèn)方式，可以激發(fā)學(xué)生的思考，在提問(wèn)過(guò)程中增加更多的互動(dòng)，對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容也會(huì)有更深刻的理解。

談到未來(lái)教學(xué)內(nèi)容的趨勢(shì)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)因?yàn)樾录夹g(shù)的發(fā)展，數(shù)字化的內(nèi)容成為讓課堂變得更豐富、更互動(dòng)的輔助性介質(zhì)。出版商開(kāi)發(fā)了很多具有互動(dòng)性的電子書籍，包含指導(dǎo)教程、視頻、模擬實(shí)驗(yàn)室和生動(dòng)活潑的問(wèn)題等。這些課程內(nèi)容有很大改變，它將評(píng)測(cè)直接嵌入到課程內(nèi)容中，能夠?qū)崟r(shí)反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。但是，實(shí)際上教師也在使用一些新的在線課程內(nèi)容開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行課程內(nèi)容的開(kāi)發(fā)，如免費(fèi)的電子書制作工具和電子閱讀器可以支持教師發(fā)表電子版教案。同時(shí)，教師還可以把很多豐富的在線課程內(nèi)容資源整合在一起，開(kāi)發(fā)出適應(yīng)自己學(xué)生的課堂教學(xué)內(nèi)容，通過(guò)這樣的團(tuán)隊(duì)合作，教師們開(kāi)發(fā)的內(nèi)容會(huì)更加豐富多彩。

教師們有沒(méi)有想過(guò)學(xué)生自己也能開(kāi)發(fā)一些學(xué)習(xí)的資源和內(nèi)容呢？在讓學(xué)生開(kāi)發(fā)這種資源的過(guò)程中，他們可以變成科研工作者、記者、攝影師，他們把這些資源整合在一起，能夠開(kāi)發(fā)出很好的課程內(nèi)容。

還有一個(gè)很好的案例，我們把它稱作是顛倒式的課堂學(xué)習(xí)方式。在顛倒式的學(xué)習(xí)課堂中，教師把課程的基本概念、基本內(nèi)容，通過(guò)錄像的方式放到互聯(lián)網(wǎng)上，學(xué)生可以在家里或者是在到學(xué)校的路上通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)在他們的手機(jī)或電腦上完成課程的學(xué)習(xí)。當(dāng)他們到達(dá)學(xué)校時(shí)，在原本應(yīng)該聽(tīng)教師傳授這些內(nèi)容的課堂上，他們把相應(yīng)的知識(shí)做集體的應(yīng)用和練習(xí)，這時(shí)教師可以更好地為他們進(jìn)行輔助。我們都知道知識(shí)的應(yīng)用比知識(shí)的傳授更為重要，這種學(xué)習(xí)方式給了教師更多的時(shí)間和機(jī)會(huì)來(lái)輔助學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)和實(shí)踐。

學(xué)習(xí)科學(xué)的大量文獻(xiàn)已經(jīng)證明了團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)是非常重要的，學(xué)生以團(tuán)隊(duì)的方式學(xué)習(xí)知識(shí)，能夠幫助他們更好地理解相關(guān)的概念。Justin是英特爾首席技術(shù)官，我們?cè)?jīng)有機(jī)會(huì)邀請(qǐng)他為英特爾的教師作一個(gè)在線的講座，在講座的最后有教師問(wèn)他作為英特爾首席技術(shù)官他認(rèn)為對(duì)高中學(xué)生而言最重要的21世紀(jì)技能是什么？Justin毫不猶豫地回答是“團(tuán)隊(duì)合作”。團(tuán)隊(duì)合作和同伴之間的互相幫助，這種互動(dòng)是科學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程的核心所在，它也應(yīng)該是我們教師和學(xué)生的教學(xué)方式的核心。現(xiàn)在，因?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)資源的發(fā)展，我們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)上可以找到很多相應(yīng)的資源幫助教師和學(xué)生互動(dòng)，開(kāi)展團(tuán)隊(duì)合作學(xué)習(xí)，讓學(xué)生們能夠方便地與自己的導(dǎo)師分享觀點(diǎn)，就像面對(duì)面在學(xué)習(xí)一樣，能夠得到相應(yīng)的反饋意見(jiàn)。

Anne Batey女士30年的教育生涯開(kāi)始于中學(xué)化學(xué)和物理教師，后來(lái)轉(zhuǎn)入教師培訓(xùn)方面的教育資源開(kāi)發(fā)。自2004年以來(lái)，Anne Batey女士一直擔(dān)任英特爾公司企業(yè)事務(wù)事業(yè)部K－12教育計(jì)劃的K－12課程與教學(xué)內(nèi)容經(jīng)理。她負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)和管理英特爾。教育項(xiàng)目的系列課程和內(nèi)容，包括備受重視的英特爾。未來(lái)教育項(xiàng)目專題課程（Intel。Tech Element Course），支持教師用20多種語(yǔ)言在全球開(kāi)展21世紀(jì)教學(xué)實(shí)踐。Batey女士擁有教學(xué)設(shè)計(jì)和課堂經(jīng)驗(yàn)方面的背景，因此在制訂英特爾的K－12教學(xué)內(nèi)容時(shí)，會(huì)重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)基于研究的最佳實(shí)踐的實(shí)際應(yīng)用。她還是英特爾《設(shè)計(jì)與發(fā)現(xiàn)》（Designand Discovery）課程的設(shè)計(jì)者與貢獻(xiàn)作者，該課程現(xiàn)已在中國(guó)完成本地化，并將逐步推廣。