探究科技-校内外科技教育整合的兴华创新实践.pdf

兴华科学技术教育协同创新平台 Rise-China STEM Education Alliance 探究科技 ── 校内外科技教育整合的兴华创新实践 罗星凯 广西师范大学科学教育研究所 所长、教授 桂林兴华科学教育研究院 创始人、理事长 xingkailuo@vip.163.com www.risechina.org 探究科技  兴华  创新实践  探究科技 LOREM IPSUM DOLOR 桂林培训随记20161018 沈轶明 发表于 2016-10-18 20:39:00 今天，抵住了桂林美景的诱惑，竭尽专注力上完了一天的课。当 然由于课程的丰富精彩，美景的诱惑力也随之递减了。收获满满之 余，也谈点随想。上午很佩服自己，居然能认真听了三小时的物理 课。黄老师把物理与音乐结合，在不经意间把课堂渐变成了音乐会， 绝对下足了功夫花尽了心思。的确，真正想做好一件事，用心一定 是前提，特别是我们的教育事业。很多时候，我们被抹 杀的不仅是显性的创造力，在思维模式的深 处，或许更需端正的是一种态度。 英国诗人、诺贝尔文学奖得主艾略特 （T. S. Eliot,1888-1965）的著名诗句： Where is the life we have lost in living? 生活的海洋里，我们失去的生命在哪里？ Where is the wisdom we have lost in knowledge? 知识的海洋里，我们失去的智慧在哪里？ Where is the knowledge we have lost in information? 信息的海洋里，我们失去的知识在哪里？ 愚人真言 互联网时代，获得信息很容易，但 信息的量剧增，常常淹没了知识，人们 不得不问：信息的海洋里，我们失去的 知识在哪里？ 知识经济时代，获得知识也不难， 但知识的量太大，常常淹没了知识获取 的方法和过程，人们不得不问：知识的 海洋里，我们失去的智慧在哪里？ 愚人真言 面对这样的挑战，教育不能不做 出改变，如果我们传递了信息而没有 教会学生知识，教了知识而没有教学 生获取知识的智慧，那么，学生日后 甚至考试以后就将那点知识和信息忘 光之后，还能留下什么？ 愚人真言 教育如果能像爱因斯坦所期望 的那样“使所提供的东西让学生作为 一种宝贵的礼物来领受”，就能真正 留下什么。而要达成这样的目标，只 是教知识的教育肯定是苍白无力的， 即使能智慧地教知识现在看来也不够 了。 愚人真言 因为面对“生活的海洋里，我们 失去的生命在哪里？”之类的呐喊， 今天的教育不能无动于衷，而应该成 为引领学生未来人生的灯塔。教育如 果自降为受教育者眼前功利的敲门之 砖，学生日后面对变化的时代、多元 的社会和漫长的人生，何以安身立命？ 愚人真言 十九世纪美国著名哲学家 威廉·詹姆斯一语道破了真谛： “本世纪最伟大的发现是：人 类可以经由态度的改变，而改 变整个生命。” 在花了 二十八 亿，忙 了八年 之后， 已忘记 我们想 发现的 是什么 了。 探究科技 兴华  创新实践  探究科技 兴华科学技术教育协同创新平台 Rise-China STEM Education Alliance We call ourselves RISE-China Science Education Team at Guilin Most of our students will be future science or/and technology teachers 兴华科学技术教育协同创新平台 Rise-China STEM Education Alliance 何为兴华平台？ 她的名字为何叫“兴华”？ Li River Living in Guilin, we have to do This is Guilin where we live science education beautifully. The Solitary Beauty Peak inside Elephant Trunk Hill in Li River Campus of Guangxi Normal University —The Symbol of Guilin  2000年6月，中国大陆首个校级科学教育研究 所正式成立，次年创办官网 http://www.edu.cn/jiao_yu_yan_jiu_144/20060323/t20060323_129191.shtml  2005年兴华科学教育网risechina.org上线 兴华科学教育团队─ 科学教育真义探寻者 建设创新型国家，提高公民科学素养是治本之道。 真正意义的科学教育，不仅注重科学知识 与技能获取，而且讲究获取知识与技能的 过程；追求科学方法领悟、科学态度形成 和科学精神培育，即科学素质的教育养成。 科学素质教育的理想之力，在广西师范大学聚集起一个 志存高远的学术集体──兴华科学教育团队。他们立志 在山水“甲天下”的桂林，打造出可以与之媲美的科学 教育。 探究科技  兴华 创新实践  探究科技 1. 前十年执着坚守“精神国防” 奋力营 造“小气候” 摆脱学科生存窘境 从自制教具发烧友 到科技教育创客的 兴华创新实践之路 一代名师 朱正元先生 ---江苏师范学院 （现苏州大学） 名言 坛坛罐罐当仪器 拼拼凑凑做实验 江西师范大学 周中权先生 ─我的导师 刘炳昇先生---南京师范大学 探究问题 用摩擦的方 法使物体带上了 电，又如何将它 所带的电荷转移 到验电器或其它 物体上去呢？ 探究问题 在怀疑验电器漏 电时，将绝缘块 垫在验电器底座 下面，这样做对 防止验电器漏电 有没有可能有效? 中学物理疑难实验专题研究 主讲人：罗星凯 科学教育本科专业必修课，since 2011 物理学本科专业指定选修课，since 1997 物理学本科专业必修课，1994-1996 物理教育、科学与技术教育专业硕士研究生专业基础课 计划学时：54 兴趣理想 日久弥坚 苦中作乐 乐此不疲 ’93桂林中外物理教师学术交流会 （外方代表38名、中方代表159名） ’ 93GPT 会议活动 之一：桂 林七星公 园水火箭 发射 水 火 箭 ’93GPT活动之一：桂林七星公园水火箭发射 ‘99 国际物理教师学术交流会 ‘99 International Conference of Physics Teachers & Educators August 19～23, 1999 at Guangxi Normal University Guilin, China 国外正式代表94名，来自19个国家；国内正式代表117名 ’99ICPE桂林会议上，吸引了1000多中小学 师生及家长参加的“Public Lecture” ’99ICPE桂林会议上，吸引了1000多中小学 师生及家长参加的“Public Lecture” 广西师大2008级本科生尤海军、陈春禧、周晓庆 和2011级硕士生陶世海、王来的“新型二级水火箭” 和“改进型射猴演示器”分获第八届全国优秀自制教 具展评一等奖和二等奖。 参观日本名古屋科技馆（1991年） 参观美国俄亥俄COSI科技馆(1996年) 摄于英国伦敦科学博物馆（1996年） 参观德国Flensburg大学Fiesser教授创办 的科学博物馆PHÄNOMENTA (1996年) 现实：校内、外科学教育 表现出的追求差异巨大 活动 操作 作品 Hands-on 已有知识 创新知识 Focus on existed knowledge Focus on Innovation & Creation 课堂 读书 成绩 Listening, reading & memorizing • 学校科学教育 目的究竟何在？ • 校外科学教育 目的究竟何在？ Inquiry Thoughts, Views, and Strategies for the K-5 Classroom 原著：〔美〕国家 研究理事会 翻译：罗星凯 李萍昌 吴 娴等 出版：人民教育出版社 Inquiry Thoughts, Views, and Strategies for the K-5 Classroom 原著：〔美〕国家 研究理事会 翻译：罗星凯 李萍昌 吴娴 等 出版：人民教育出版社 （2003） 科教达人？ 知识与技能 能力与特长 情感态度价值观 2008年初，加入中国科协“科技馆活动进校园” 项目，团队成员在合肥科技馆开展科学互动活动 合肥科技馆项目合作学校的科学课堂 与广西科教馆项目合作紧锣密鼓 The 1 of 20 most favorable science education projects for visitors to the 2014 National S&T Fair The RISE developed “A Super Shoot the Moon” was selected as one of 20 most favorable science education projects for visitors to the 2014 National S&T Fair 2. 近十年身体力行“素质教育” 勇敢超 越“大环境” 闯出科学发展之路 改革开放以来中国大陆 初中综合科学课程发展风雨历程  1987年东北师大附中率先开始 的零星、小规模实验  1991年浙江开始以省为单位的 推进实验 浙江省初中综合科学课程实施概况 全省的实验过程，大致可分为论证决策、实验 试点、相持攻坚和稳步推进等四个阶段。 1. 论证决策阶段（1988年至1991年） 2. 实验试点阶段（1991年至1993年） 3. 相持攻坚阶段（1994年至1996年） 4. 稳步推进阶段（1997年至今） 摘自：浙江省教育厅报告，“坚定信心，扎扎实 实地推进综合课程改革”，《科学(7-9年级)》新课程 实验工作研讨会，2003年9月24-26日，教育部基础教 育司，北京，国家教育行政学院 改革开放以来中国大陆 初中综合科学课程发展风雨历程  1987年东北师大附中率先开始 的零星、小规模实验  1991年浙江开始以省为单位的 推进实验  2001年基础教育新课程 从7个国家级实验区开始的实验 全国《科学（7~9年级）》新课程实验基本情况统计表 年度 2001 2002 2003 新增学 生数 涉及实验区 深圳南山、长沙开福、宁夏灵 3.0万 武、内蒙乌海、山西曲沃、大 连金州、山东高密 吉林、山西、河南、湖北、新 22.5万 疆、内蒙、浙江、四川、北京、 辽宁、福建、湖南 山西、江西、河南、湖北、山 52.6万 东、深圳、浙江、四川、北京、 云南、福建、辽宁、湖南 兴华团队与众多同仁 结缘于科学教育的故事 • 《科学（7-9年级）》课程实验 风雨中受命主持专业支持工作 （2003年） 灵武启动会上马彦平局长讲话 深圳南山实验区项目工作启动会 项目组与长沙开福区教育局、教研室领导坦诚对话 《科学（7-9年级）》课程实验专业支持团队 与内蒙乌海海勃湾区同仁“深夜沙龙”后合影 改革开放以来中国大陆 初中综合科学课程发展风雨历程  1987年东北师大附中率先开始的零星、小规模实验  1991年浙江开始以省为单位的推进实验  2001年基础教育新课程从7个国家级实验 区开始的实验  2010、2011年武汉市和深圳市先后退出 初中科学实验，全国初中综合理科课程s 似乎退回到了2001年前的格局。 3. 后十年深深扎根“终端用户” 智慧开 拓“新航道” 领跑素质教育突围 However， what is a beautiful science education? 广西普通高中新课程创新实验 ──国际视野下践行《通用技术》 课程理念的本土行动 罗星凯 广西师范大学物理科学与技术学院 www.risechina.org xingkailuo@vip.163.com 国培计划（2010）项目招标，广西师大成为 当年全国唯一中标高中物理示范性项目单位 国培的十五天里，我们无时无刻不在 享受着罗星凯教授设计的丰厚、甜美 的精神大餐。这期间……，让这道大 餐的味道达到了无与伦比的程度。 可是，平心而论，走出国培， 由于现实中众所周知的原因， 又有多少机会、多大程度允许 新的理念转化为教育行为。...... 此次国培，不但让我学到了 有生以来最为珍贵的东西， 同时…，更让我有了一种跃 跃欲试的冲动和激情。 探究科技──广西普通高中 《通用技术》课程创新实施行动 探究科技──广西普通高中 《通用技术》课程创新实施行动 探究科技──广西普通高中 《通用技术》课程创新实施行动 探究科技──广西普通高中 《通用技术》课程创新实施行动 探究科技──广西普通高中 《通用技术》课程创新实施行动 探究科技──广西普通高中 《通用技术》课程创新实施行动 STEM Education Workshop Thaksin University, July 14-16, 2015 STEM Education Workshop Thaksin University, July 14-16, 2015 90 active participants (pre-service & in-service teachers) and 120 observing participants (undergraduate students) Attention focused totally on group working Attention focused totally on group working While contest so active and exciting involvement by so many students While contest so active and exciting involvement by so many students Busy working with smiling More smiling while presenting their works More smiling while presenting their works More smiling while presenting their works More smiling while presenting their works Their writing and pictures drawing is as beautiful as smiling Their writing and pictures drawing is as beautiful as smiling Smiling while Collaborating TIAN Roping & XU Hui YU Sirong & XU Yang The Arrow inquiry learning activity developed by RISE students team While contest so active and exciting involvement While contest so active and exciting involvement While contest so active and exciting involvement by so many students 深化改革的 顶层设计 教师教育困境下 我们的战略选择 培养科学素质教育实践人才（2009~） 培养探究教学型教师（2000-2008） 培养研究型教师（1993-1999） 兴华科学教育团队 www.risechina.org 兴华科学技术教育协同创新平台 Rise-China STEM Education Alliance 以科学技术探究 为核心的科技素养教育攻坚 探究科技  兴华  创新实践 探究 我们目前正在帮助学生为现 在不存在的工作做好准备， 使用还未发明的技术，解决 我们现在尚未知晓的问题。 Thus we are currently preparing students for jobs that do not yet exist, to use technologies that have not yet been invented, and to solve problems that we don't even know are problems yet. 《高效学习：我们所知道的理解性教学》 是美国斯坦福大学教授、奥巴马政府现行教育政策改革团队 领导人琳达·达林-哈蒙德(Linda Darling-Hammond)与布里 基·巴伦(Brigid Barron)等7位知名学者花了十多年时间开展学 习研究的成果。他们基于人是如何学习的理论观点，聚焦于 阅读与素养、数学、科学这三大主要学科领域，从理论和实 践层面探索了“理解性教学”的教学形式(基于项目学习、基 于设计的学习和基于问题的学习)， 韦钰 中国工程院 院士 教育部 前副部长 我们面临着的问题是：我们今天 教的学生，将来要用我们不知道的知 识去解决我们不知道的问题，而且是 在国际竞争的背景下。 Inquiry and the National Science Education Standards A Guide for Teaching and Learning 原著：〔美〕国家 研究理事会 翻译：罗星凯 等 出版：科学普及出版社 Inquiry Thoughts, Views, and Strategies for the K-5 Classroom 原著：〔美〕国家 研究理事会 翻译：罗星凯 李萍昌 吴 娴等 出版：人民教育出版社 Inquiry Thoughts, Views, and Strategies for the K-5 Classroom 原著：〔美〕国家 研究理事会 翻译：罗星凯 李萍昌 吴 娴等 出版：人民教育出版社 探究科技  兴华  创新实践  探究 科技 科技 ------STEM：科学、技术、工程与数学 STEMX：STEM + X Science*：大科学（包括科学、数学和 技术） Education has no higher purpose than preparing people to lead personally fulfilling and responsible lives. For its part, science education— meaning education in science, mathematics, and technology —should help students to develop the understandings and habits of mind they need to become compassionate human beings able to think for themselves and to face life head on. http://www.project2061.org/publications/sfaa/online/intro.htm  科技 ------- 综合理科3.0 走向深度融合的综合科学 有技术含量的科学，有科学含量的技术 综合理科1.0 科学 = 物理 + 化学 + 生物 + 自然地理 综合理科2.0 技术 = 信息技术+ 通用技术 综合理科3.0 融合式STEM(Integrated STEM) 探究科技 ─ 可以是有技术含量的科学课， 可以是有科学含量的技术课。 探究科技 ─ 可以是有技术含量的科学课， 可以是有科学含量的技术课。 必须是让厌学的孩子喜欢、 好学的孩子着迷的探究课。 探究科技 ≠ 科技探究 兴华创新实践——坚守与突破  教育理念（科学素质教育理念二十余年坚守，迎来 “大众创业、万众创新”时代机遇）  师资培育（“新兵蛋子”变身“科技教育创客”） 兴华创新实践育人模式 兴华创新实践——坚守与突破  教育理念（科学素质教育理念二十余年坚守，迎来 “大众创业、万众创新”时代机遇）  师资培育（“新兵蛋子”变身“科技教育创客”）  课程体系 探究科技——中国的STEM教育 中国教育到底怎么啦？ 基础教育 深陷应试窠臼 “针插不进、水泼不进”—“它反映了中学教育的 —个根本性的问题：应试已成为学校教育的全部目的和 内容，而不仅教育者(校长、师)以此作为评价标准，而 且也成为学生、家长的自觉要求，应试教育的巨网笼罩 着中国中学校园，—切不能为应试教育服务的教育根本 无立足之地。而应试教育恰恰是反教育的。” 《钱理群告别教育》，南方周末，2012.9.18 教育的意义-董仲蠡 http://v.qq.com/x/cover/dx0xrt983wwlhu9/g0334vv4kgg.html 兴华创新实践——坚守与突破  教育理念（科学素质教育理念二十余年坚守，迎来 “大众创业、万众创新”时代机遇）  师资培育（“新兵蛋子”变身“科技教育创客”）  课程体系（探究科技——中国的STEM教育）  行动智慧 从被人为边缘化的课程出发 向回归教育本质进发 The RISE Stratege for Pursing a Beautiful Science Education: Departure from the Marginalized Subjects: 从被边缘化课程向回归教育本质进发 兴华 科学技术教育协同创新平台 Rise-China STEM Education Alliance The Course Hierarchy The Course Hierarchy The Course Hierarchy The Course Hierarchy 舍 abandon 得 gain They are Originally White Swan 田若平，我也是天鹅？ Tian，Am I also Swan？ 兴华创新实践——坚守与突破  教育理念（科学素质教育理念二十余年坚守，迎来 “大众创业、万众创新”时代机遇）  师资培育（“新兵蛋子”变身“科技教育创客”）  课程体系（探究科技——中国的STEM教育）  行动智慧（从被边缘化的课程出发向教育本质进发）  体制创新（“兴华平台”—— 科技素养教育创新创业孵化器） 兴华 科学技术教育 协同创新平台 探究科技 ─ 是科技素养教育资源、师资和 评价难题的整体解决方案。 “探究科技”主要包括 “兴华科学探究乐园” “兴华创新实践” “兴华科技运动会” 探究科技 科学与技术融为一体的课程， 动手动脑又动心的探究学习， 孩子们流连忘返的幸福生活。 科技素养教育近二十年的兴华创新实践 阶段1：科学探究学习的理论与实践研究  科学探究学习的本质  学与教活动设计  教学实施过程  科学探究学习测评  科学探究教学资源建设 高远理念，“迷你”实现 小通 材材 大巧 用用  低成本、低门槛  Mini小型、灵巧  高智慧  高教育价值 例 二 款 智 能 小 车 A型：用传感器、计算机技术 实现的智能机器人小车 B型：用 ？实现的智能 ？小车 例 二 款 智 能 小 车 B型：用 ？实现的智能 ？小车 例 二 款 智 能 小 车 四个普通 轮子之一 一个特 殊轮子 这个特殊轮子的转动 平面与其它四轮垂 直，安装得略高于 其它四轮，使之在 平面行驶时并不触地 …The educational value of such experiments is often inversely proportional to the complexity of the apparatus. — J. C. Maxwell …实验的教育价值常常与仪器的复 杂程度成反比。 自制仪器常出故障，却有许多优越 之处，其中最重要的一点是，我们和学 生们，敢于拆卸它，修理它，因为它是 我们自己做制作的。 ——（麦克斯韦） 例3 古怪串联灯泡的秘密 L1 L2 K1 K2 ~ ~ L1 L2 K1 K2 ~ 几位澳门物理教师的解释（2008.7.8） L1 L2 ~ K1 K2 几位澳门物理教师解释（2011.6.14） L1 L2 ~ K1 K2 澳门实验教师的表现 （2016.6.7） 小小的探究实验 大大的观念改变 例4 观察一个玩具显示的现象 所想到的科学和科学教育问题 一种奇巧的显示 交流市电特性的方法 实验原理的实质：透过空间位置的 变化就把二发光管在时间上交替发光的 信息显示了出来。……也就是说，在不 同时间发光的二极管被定位在了空间的 不同位置。从而… 提高全民科学素养： 校内外科学教育都 义不容辞、大有作为 科学素养教育： 统一的目标、让我们 走得更远 谢谢各位！ 19世纪末，美国康乃尔大学的教授做过一 次有名的青蛙实验。他们把一只青蛙冷不防丢 进煮沸的开水锅里，在那千钧一发的生死关头 里，青蛙用尽全力，一下就跃出了开水锅，安 全逃生！ 半小时后，他们使用同样的锅，在锅里放 满冷水，然后把那只刚刚死里逃生的青蛙放到 锅里，接着用炭火慢慢烘烤锅底。青蛙悠然地 在水中享受“温暖”。 慢慢地，青蛙感觉不妙了，必须奋力逃命， 却发现为时已晚，欲跃乏力，全身发软，只能 呆呆地坐以待毙。