從中英教學(xué)差異淺析STEAM教育理念對(duì)雷達(dá)氣象學(xué)課程教學(xué)的啟示

摘" 要：STEAM教育理念對(duì)新時(shí)代人才培養(yǎng)具有重要意義，具有跨學(xué)科性、情境性、協(xié)作性和技術(shù)化等特點(diǎn)。文章主要通過對(duì)比中英教學(xué)在中英教育理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)評(píng)價(jià)方式三個(gè)方面的差異，得出STEAM教育理念對(duì)于雷達(dá)氣象學(xué)課程教學(xué)建設(shè)的啟示，其中包括建議課程設(shè)置具有情境性的課題、豐富教材的表現(xiàn)形式等。研究結(jié)論表明，STEAM教育理念能夠提高教師的教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，有助于我國教育事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

關(guān)鍵詞：雷達(dá)氣象學(xué)；STEAM教育理念；中英教學(xué)差異

中圖分類號(hào)：P412；G642" " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " 文章編號(hào)：1673-7164（2024）35-0082-04

一、研究背景

STEAM是Science、Technology、Engineering、Art和Mathematic五個(gè)單詞首字母的縮寫。STEAM教育作為被引入國內(nèi)并成為我國科技與工程教育的重要教育理念和方式，能夠提升學(xué)生能力，對(duì)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)有重要作用。［1］STEAM教育作為當(dāng)今世界各國提升核心競爭力的重要戰(zhàn)略，將科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)有機(jī)結(jié)合，強(qiáng)調(diào)多學(xué)科的交叉融合，被寄予了打破傳統(tǒng)教育制度框架、促進(jìn)新時(shí)代人才培養(yǎng)的厚望。STEAM教育將重心放在特定的真實(shí)情境問題上，利用多門學(xué)科知識(shí)等教學(xué)內(nèi)容，以實(shí)現(xiàn)掌握跨學(xué)科知識(shí)、獲得綜合能力和培養(yǎng)高階思維能力的三個(gè)層級(jí)的精細(xì)化教學(xué)目標(biāo)。作為最先提出STEAM教育理念的國家，美國已經(jīng)在多個(gè)地區(qū)展開了相關(guān)的課程建設(shè)和項(xiàng)目，并取得了一定的成果。［2］近年來，我國也逐漸開始圍繞STEAM教育理念開展了多個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目。并且受此影響，我國對(duì)于STEAM教育理論的研究也不斷增加。但是，如何在課程之中有效地實(shí)現(xiàn)STEAM教育理念還有待更進(jìn)一步地研究和探索。

在大學(xué)教育教學(xué)各個(gè)方面，由于中英兩國有著不同的價(jià)值體系，使得兩國形成了不同的教育理念。中英課堂教師與學(xué)生交流方式明顯不同，這直接導(dǎo)致了學(xué)生學(xué)習(xí)效果差距明顯。為了取得更好的教育水平，在當(dāng)今全球化發(fā)展的時(shí)代，辯證地分析中英教學(xué)差異，為推動(dòng)教育發(fā)展與進(jìn)步指明了方向。

“雷達(dá)氣象學(xué)”是在大氣科學(xué)概論、大氣探測(cè)學(xué)課程的基礎(chǔ)上開設(shè)的，是一門研究天氣雷達(dá)探測(cè)氣象目標(biāo)的基礎(chǔ)理論、探測(cè)方法、資料分析和反演，以及對(duì)各種天氣系統(tǒng)監(jiān)測(cè)等方面內(nèi)容的課程。其不僅是大氣科學(xué)類學(xué)生的專業(yè)課程，也是氣象預(yù)報(bào)的核心課程。通過本課程，讓學(xué)生系統(tǒng)掌握氣象雷達(dá)的探測(cè)理論，對(duì)雷達(dá)氣象學(xué)的基本理論有深刻理解和掌握，為今后的預(yù)報(bào)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。雷達(dá)氣象學(xué)作為一門與大氣物理學(xué)、大氣探測(cè)學(xué)、天氣學(xué)交叉的課程，范圍主要囊括了科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四個(gè)方面，不僅學(xué)科綜合性強(qiáng)，而且知識(shí)覆蓋面廣。因此，該課程具有較大的難度。例如在課堂教學(xué)中，需要對(duì)一些雷達(dá)觀測(cè)設(shè)備展開詳細(xì)的分析說明，教授其背后的運(yùn)作原理。但大氣科學(xué)專業(yè)屬于理學(xué)一類，對(duì)于機(jī)械設(shè)備構(gòu)造方面的工學(xué)知識(shí)，許多學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中存在較多的困難。而STEAM教育理念能夠激發(fā)學(xué)生的各種創(chuàng)新能力，有助于雷達(dá)氣象學(xué)的課程開展。同時(shí)由于國外開始進(jìn)行雷達(dá)氣象等相關(guān)研究的時(shí)間要早于國內(nèi)，是值得借鑒和學(xué)習(xí)的對(duì)象?；诖耍狙芯繉闹杏⒔虒W(xué)差異角度淺析STEAM教育理念，為雷達(dá)氣象課程教學(xué)改進(jìn)提供一定的參考。

二、中英教學(xué)差異及啟示

（一）教育理念的差異

由于文化背景的不同，兩國教育者產(chǎn)生了不同的教育理念。在中國，教師往往傾向于在課堂講授知識(shí)，一步一步引導(dǎo)學(xué)生按照要求去做，導(dǎo)致留給學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新的空間相對(duì)較少。在英國，教師與學(xué)生之間可以直接稱呼名字，不僅極大地拉近了教師與學(xué)生間的距離，而且也讓學(xué)生更有勇氣向老師發(fā)問。英國課堂中，受老師鼓勵(lì)，當(dāng)學(xué)生遇到不理解的內(nèi)容時(shí)會(huì)主動(dòng)打斷老師，并提出一些自己的見解，與老師展開討論。［3］通過互動(dòng)交流，可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，促使學(xué)生主動(dòng)進(jìn)行思考，從而更好地消化知識(shí)點(diǎn)。由此可以看出，中式課堂相比英式課堂缺少了活躍的課堂氛圍，師生互動(dòng)不夠深入，無法很好地將學(xué)生帶入相對(duì)應(yīng)的知識(shí)環(huán)境中。在過往的雷達(dá)氣象學(xué)課程中，學(xué)生在學(xué)習(xí)雷達(dá)觀測(cè)設(shè)備時(shí)依舊以教師單向輸出大量的設(shè)備結(jié)構(gòu)信息與公式推導(dǎo)為主，導(dǎo)致學(xué)生難以深入思考，領(lǐng)會(huì)到其中的內(nèi)核。這不僅將課堂變成了大學(xué)物理和高等數(shù)學(xué)課，而且也違背了雷達(dá)氣象學(xué)課程的教學(xué)意義。

根據(jù)STEAM教學(xué)理念，教師應(yīng)著重于實(shí)踐育人，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)進(jìn)行多學(xué)科的交叉學(xué)習(xí)，從而突破原有的知識(shí)框架，建立更寬廣的視野。因此，在實(shí)際教學(xué)之中教師可以適量增加符合STEAM教育理念的課堂互動(dòng)，加強(qiáng)課堂效果。這類課堂互動(dòng)在設(shè)置時(shí)首先可以明確本堂課學(xué)生需要掌握的知識(shí)與技能，即教學(xué)目標(biāo)。關(guān)于教學(xué)目標(biāo)的確定，中英兩國也存在些許差異。英國教師往往能夠站在學(xué)生角度，將教學(xué)預(yù)期以學(xué)習(xí)成果的形式體現(xiàn)出來，也因此能夠?qū)W(xué)習(xí)成果產(chǎn)生更多思考，并且也被要求設(shè)定時(shí)以SMART原則為準(zhǔn)。［4］SMART分別代表著Specific（具體的）、Measurable（可測(cè)量的）、Achievable（可達(dá)到的）、Realistic（現(xiàn)實(shí)的）、Timed（有時(shí)間規(guī)定的），能讓教師在制訂學(xué)習(xí)目標(biāo)時(shí)清晰明確地指向設(shè)計(jì)的中心。不同的是，我國教師設(shè)計(jì)時(shí)更多是將教學(xué)預(yù)期包含在教學(xué)目標(biāo)之中。因此，有必要在雷達(dá)氣象學(xué)的課程設(shè)置中遵守SMART原則，并且將學(xué)習(xí)成果、教學(xué)目標(biāo)獨(dú)立分開。在確定本次的教學(xué)目標(biāo)之后，需要設(shè)置一個(gè)主題作為STEAM教學(xué)的核心。這個(gè)主題不僅要做到與學(xué)習(xí)目標(biāo)相匹配，而且還要能夠極大程度地激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)探索的興趣。最后再基于所選主題設(shè)計(jì)富有情境性的課堂互動(dòng)內(nèi)容，促使學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐和探索。情境性能夠?yàn)閱栴}的解決提供一定的背景，既能讓學(xué)生感受到書中知識(shí)其實(shí)就隱藏在生活中不曾注意到的角落，也能更快將學(xué)生代入問題之中，減輕了一定的難度。例如在天氣學(xué)課程實(shí)習(xí)中，學(xué)生會(huì)直接面對(duì)各種雷達(dá)回波信息，因此，教師在課堂互動(dòng)的設(shè)置時(shí)可以嘗試采用某一次典型天氣現(xiàn)象或天氣過程的雷達(dá)信息，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考。在此過程中，學(xué)生能逐漸淡化大氣科學(xué)專業(yè)的理學(xué)與雷達(dá)設(shè)備的工學(xué)之間的邊界，達(dá)到鍛煉學(xué)生跨學(xué)科學(xué)習(xí)能力和豐富學(xué)生視野的目的。此外，學(xué)生也能夠憑借肉眼觀測(cè)到天氣現(xiàn)象或天氣過程來理解原本“無形”的雷達(dá)信息，對(duì)雷達(dá)設(shè)備原理能夠產(chǎn)生更為深刻的理解。

（二）教學(xué)內(nèi)容的差異

英國高校通常不會(huì)為每一節(jié)課設(shè)定專用教材，教材的內(nèi)容和形式由任課老師自由選擇。例如斯克萊德大學(xué)的學(xué)生在課堂前會(huì)準(zhǔn)備好任課老師提供的講稿和筆記本電腦，棄用了傳統(tǒng)意義上的教科書。［3］通過此方式，首先，教師能夠在授課過程中向?qū)W生推薦多種資料和文獻(xiàn)，讓學(xué)生對(duì)領(lǐng)域內(nèi)多個(gè)學(xué)者的不同研究有所了解，達(dá)到開闊視野、豐富知識(shí)的目的。其次，教師通過在自由選擇和編排的教材中對(duì)于行業(yè)最新內(nèi)容進(jìn)行引入，除了完成知識(shí)的系統(tǒng)性學(xué)習(xí)，還可以讓知識(shí)更具有前沿性。既能讓學(xué)生方便快速地了解行業(yè)內(nèi)的最新發(fā)展成果、新動(dòng)態(tài)、新方向等，也能讓學(xué)生跟上時(shí)代和科技發(fā)展的腳步，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和問題解決能力。在中國高校，大多課程都有一套固定教材，留給任課老師的選擇余地相對(duì)較少。其中，不少教材較為陳舊，內(nèi)容與現(xiàn)今的發(fā)展脫節(jié)較為嚴(yán)重，無法及時(shí)反映學(xué)科的最新發(fā)展。STEAM教育理念推崇將多個(gè)領(lǐng)域有機(jī)結(jié)合，強(qiáng)調(diào)多學(xué)科的交叉融合。結(jié)合中英教學(xué)內(nèi)容差異發(fā)現(xiàn)中國高校使用固定的教材，學(xué)生缺乏更加廣闊的知識(shí)攝入來源，進(jìn)而導(dǎo)致難以與其他領(lǐng)域相聯(lián)系，而且無法提供足夠的實(shí)踐機(jī)會(huì)，阻礙了學(xué)生的創(chuàng)新思維和問題解決能力的培養(yǎng)。在后續(xù)的雷達(dá)氣象學(xué)課程中，可以嘗試采用STEAM教育理念，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和創(chuàng)新能力。教師可以在固定教材的基礎(chǔ)上，引入更多與雷達(dá)氣象學(xué)相關(guān)的最新研究和應(yīng)用案例。例如，可以讓學(xué)生閱讀一些最新的科研論文，了解雷達(dá)氣象學(xué)的最新發(fā)展和應(yīng)用，或者邀請(qǐng)一些從事雷達(dá)氣象學(xué)研究或應(yīng)用的專家，向?qū)W生做客座講座或研討會(huì)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性。

在課程設(shè)置方面，英國高校比較注重發(fā)展學(xué)校特色，打造既具有學(xué)校特點(diǎn)又與社會(huì)發(fā)展相適應(yīng)的課程。目前我國有些高校為了增加課程數(shù)目，隨意模仿其他高校課程，導(dǎo)致課程設(shè)置和教學(xué)內(nèi)容同質(zhì)化、單一化，不僅不符合自己所在高校的發(fā)展路線，而且也不利于本地學(xué)生的學(xué)習(xí)?，F(xiàn)今，我國的就業(yè)形勢(shì)已經(jīng)在一定程度呈現(xiàn)較為嚴(yán)峻的局面，許多高校學(xué)生出現(xiàn)了畢業(yè)即失業(yè)的現(xiàn)象。綜合分析來看，造成此結(jié)果的因素有許多，其中便包括了我國高校的教育方面。部分高校教師在課程內(nèi)容安排時(shí)，并未考慮將其與社會(huì)發(fā)展現(xiàn)狀相結(jié)合，難以培養(yǎng)真正符合社會(huì)需求的學(xué)生。一旦學(xué)生在學(xué)校里學(xué)到的知識(shí)與社會(huì)需求不相適應(yīng)，便會(huì)加劇原本就已困難的就業(yè)形勢(shì)。而且無論是理科還是工科，教師大多偏向于基礎(chǔ)理論知識(shí)的講解，對(duì)于知識(shí)的實(shí)踐運(yùn)用較少，導(dǎo)致學(xué)生動(dòng)手能力不強(qiáng)，出現(xiàn)眼高手低的情況。對(duì)于理工科專業(yè)來說，與理論教育一樣，實(shí)踐教育也是十分重要的。例如機(jī)械制造及自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)操作等專業(yè)實(shí)踐性較強(qiáng)，因此還需要重點(diǎn)提升學(xué)生的實(shí)踐操作能力。

在STEAM教育理論中，教師主要將重心放在特定的真實(shí)情境上，體現(xiàn)出與社會(huì)發(fā)展和需求相結(jié)合的重要性。在教師教授過程中，通過將課程內(nèi)容與現(xiàn)今社會(huì)行業(yè)的需求相結(jié)合，能夠提供更具實(shí)際意義和應(yīng)用性的教學(xué)體驗(yàn)。在當(dāng)今的雷達(dá)氣象學(xué)發(fā)展中，社會(huì)需求主要體現(xiàn)在對(duì)于能利用雷達(dá)氣象學(xué)專業(yè)知識(shí)進(jìn)行預(yù)報(bào)工作的人才中。因此，在未來教學(xué)之中可以嘗試帶領(lǐng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的雷達(dá)氣象學(xué)知識(shí)對(duì)實(shí)際的天氣預(yù)報(bào)結(jié)合，甚至對(duì)雷達(dá)觀測(cè)站進(jìn)行參觀，直接感受雷達(dá)設(shè)備的壯觀場(chǎng)面和預(yù)報(bào)員運(yùn)用雷達(dá)的整個(gè)過程。以此，學(xué)生不僅能夠?qū)W習(xí)和應(yīng)用科學(xué)知識(shí)，也能夠理解理論知識(shí)如何與現(xiàn)實(shí)世界的問題和需求相連接?？偟膩碚f，STEAM教育理論通過將教學(xué)內(nèi)容與真實(shí)世界的情境和需求相結(jié)合，為學(xué)生提供了一個(gè)豐富且有意義的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。它不僅能夠幫助學(xué)生深入理解和掌握知識(shí)，也能夠培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐技能和生涯技能，為他們未來的學(xué)習(xí)和職業(yè)生涯做好準(zhǔn)備。

（三）教學(xué)評(píng)價(jià)方式的差異

英國高校對(duì)于學(xué)生能力的評(píng)價(jià)是多元、全面的。英國對(duì)于學(xué)生評(píng)價(jià)包括平時(shí)作業(yè)、課堂表現(xiàn)、小組項(xiàng)目、口頭報(bào)告以及期末考試等多個(gè)方面，能夠很好地將學(xué)生的知識(shí)理解、應(yīng)用技能、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、口頭表達(dá)和獨(dú)立思考等多個(gè)方面納入評(píng)價(jià)體系。這種全面的評(píng)價(jià)方式可以更準(zhǔn)確地反映學(xué)生的實(shí)際能力和學(xué)習(xí)進(jìn)度，而不僅僅是他們的知識(shí)記憶能力。我國高校學(xué)生成績考核比較單一，主要由平時(shí)成績和期末考試組成。雖然我國高校對(duì)于平時(shí)成績的考核一般也包括平時(shí)作業(yè)、考勤等方面，但在學(xué)生能力表現(xiàn)方面仍有所欠缺。我國高校期末考試大多數(shù)都采用閉卷考試。在出題來源上，不少期末考試試題是出自教材中的原題。在此情況之下，許多學(xué)生會(huì)采取考前突擊、死記硬背的方式來讓自己過關(guān)，并且閉卷考試強(qiáng)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)答案，在一定程度上不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的開發(fā)。英國更加注重于綜合性和設(shè)計(jì)性，以論文和課程設(shè)計(jì)的方式為主，主要在于培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生能力。［5］其中通過課程設(shè)計(jì)的方式，學(xué)生能夠自主查閱相關(guān)書籍和文獻(xiàn)，增強(qiáng)自我學(xué)習(xí)能力與知識(shí)面。相比于傳統(tǒng)的閉卷考試更具有代表性。

英國的教學(xué)評(píng)價(jià)方式包含了多種多樣的考核方式，能夠?qū)W(xué)生能力進(jìn)行較為全面的評(píng)估，從而在后續(xù)教學(xué)活動(dòng)中，能夠增加一些新的有效考核方式。但是，這并不是需要我國高校教育全部引入課程設(shè)計(jì)的方式。在當(dāng)前教育背景下，可以嘗試將課程設(shè)計(jì)和期末閉卷考進(jìn)行平衡占比，全方位考核學(xué)生能力。課程設(shè)計(jì)的考核方式在一定程度上符合PBL方法，即基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，解決基于實(shí)踐的、真實(shí)的問題，讓學(xué)習(xí)具有情景性。課程設(shè)計(jì)可以分為個(gè)人考核和小組考核兩種。在小組考核中，學(xué)生進(jìn)行團(tuán)隊(duì)合作，共同完成項(xiàng)目任務(wù)。這不僅可以培養(yǎng)他們的團(tuán)隊(duì)合作和溝通能力，也可以讓他們理解和體驗(yàn)不同學(xué)科和角色在解決問題中的重要性。STEAM教育理論中的跨學(xué)科學(xué)習(xí)和實(shí)踐探索理念，可以在這種考核方式中得到很好的體現(xiàn)。對(duì)于雷達(dá)氣象學(xué)課程而言，教師可以設(shè)置安排學(xué)生設(shè)計(jì)和實(shí)施一個(gè)小型的氣象雷達(dá)觀測(cè)項(xiàng)目，這需要他們運(yùn)用物理（理解雷達(dá)的工作原理）、工程（構(gòu)建和調(diào)試?yán)走_(dá)設(shè)備）、計(jì)算機(jī)科學(xué)（處理和分析雷達(dá)數(shù)據(jù)）和氣象學(xué)（理解和解釋雷達(dá)觀測(cè)結(jié)果）等多學(xué)科的知識(shí)和技能?；诖说恼n程設(shè)計(jì)具有跨學(xué)科性、情境性、協(xié)作性和技術(shù)化的特點(diǎn)，能夠有效鍛煉學(xué)生跨學(xué)科學(xué)習(xí)能力、溝通社交能力和解決實(shí)際問題能力。

三、結(jié)語

在國際教育變革、國內(nèi)跨學(xué)科教育、社會(huì)跨界人才三方面的發(fā)展背景之下，對(duì)于具有跨學(xué)科人才的需求不斷提升。STEAM教育理念有助于培養(yǎng)出既具備扎實(shí)學(xué)科知識(shí)，又能適應(yīng)社會(huì)發(fā)展、具備創(chuàng)新思維和問題解決能力的跨學(xué)科人才。這對(duì)于滿足社會(huì)對(duì)于跨界人才的需求，提升國際教育競爭力具有重要意義。通過分析中英教學(xué)差異，得出STEAM教育理念對(duì)于我國高校教育方面所存在的問題，其中包括情境性、協(xié)作性、多學(xué)科交叉學(xué)習(xí)三個(gè)方面，為進(jìn)一步建設(shè)優(yōu)質(zhì)課堂提供了便利。在雷達(dá)氣象學(xué)課堂中，STEAM教育理念不僅幫助學(xué)生跨越原本的學(xué)科邊界，與計(jì)算機(jī)類、工程類學(xué)科進(jìn)行交叉學(xué)習(xí)，而且讓學(xué)生深入理解和掌握知識(shí)，培養(yǎng)實(shí)踐技能和生涯技能，為他們未來的學(xué)習(xí)和職業(yè)生涯做好準(zhǔn)備。未來本研究將會(huì)對(duì)所分析出來的內(nèi)容在雷達(dá)氣象學(xué)課堂中開展更進(jìn)一步的探索和試驗(yàn)，助力我國教育更進(jìn)一步發(fā)展。

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（責(zé)任編輯：邵秋露）

基金項(xiàng)目：2022年度廣東海洋大學(xué)校級(jí)本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程項(xiàng)目“‘課程思政’示范課堂—雷達(dá)氣象學(xué)”（項(xiàng)目編號(hào)：PX-5223394）；2021年省級(jí)質(zhì)量工程項(xiàng)目“海洋與大氣拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的改革與實(shí)踐”；2021年省一流專業(yè)—大氣科學(xué)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：010306032201）。

作者簡介：常舒捷（1988—），女，博士，廣東海洋大學(xué)海洋與氣象學(xué)院副教授，研究方向?yàn)楹Ｑ笈c大氣相互作用；范伶俐（1971—），女，博士，廣東海洋大學(xué)海洋與氣象學(xué)院大氣科學(xué)系系主任，教授，研究方向?yàn)闅夂蚣皻夂蜃兓?/p>