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大发国际体育 他山之石 | 在新西兰,科技重新建构了传统课堂
2020-01-11 13:09:36   来源:admin   

大发国际体育 他山之石 | 在新西兰,科技重新建构了传统课堂

大发国际体育,本文刊载于《三联生活周刊》2019年第22期,原文标题《新西兰科技课堂:孩子建构知识》

在科技课堂里,老师的权威地位不再,师生之间更像是一种合作的关系。

记者/吴丽玮

科技课越来越重要(视觉中国供图)

5岁科技启蒙课

“omgtech!”是新西兰一家为中小学生提供科技课程的社会机构。上周末,我去参观了他们在奥克兰交通与技术博物馆开办的一场低龄入门课,面向5~7岁刚入学的孩子们。

课上一共七八个孩子,大家席地而坐。老师是一位戴棒球帽、留络腮胡、散着长发的年轻人,他介绍说,自己在大学教书,教的科目是科学,今天将会跟大家一起玩一些科学小游戏。

“谁听说过led?”他问道。

只有两个小朋友举手,在两人磕磕巴巴的答案中,他们说到了“发光”和“电”两个关键词。

紧接着,这位男老师开始向小朋友们分发led小红灯和纽扣电池。“今天我们要用它做一只带开关的手电。”led小红灯有两根导线,“你们可以看到,其中一条导线比另一条要短一点,一条通向电池的正极,一条通向负极。把它们分别跟电池的两边连起来试试。”看着手里的led小红灯很快就亮了起来,刚上小学的孩子们一个个都露出了笑脸。

“灯泡虽然亮起来了,但是我们需要一直用手握着。我们能不能做一个开关来控制灯泡呢?”男老师从工具箱里拿出纸箱裁成的小纸片和一卷导电布胶带,“我们可以做一个电路。电路(circuit)跟圆圈(circle)听起来很像,电路也是一个圆圈,但是这个圈里,电子只能朝一个方向跑,不能往回倒退,只有在led的正负两极跟电池的正负两极相应地连接之后,电子才能跑过去,电路才能连通。”

他教小朋友把纸片对折,将导电布胶带缠在纸片外侧的一圈,解释说导电布可以让电子通过。接着小朋友们开始将电池固定在纸片一端的导电布胶带上,试好led的正负两级,将其中一根导线跟纸片另一端的导电布绑在一起,这样当把纸片压住后,另一根导线碰到电池,小灯就亮了起来,一松手,电路连接断开,相当于给小灯成功地安装了开关。

看着小手一张一合,led灯泡忽亮忽灭,小朋友们都很兴奋。男老师顺势介绍下一个更好玩的makeymakey,这是一个将技术和艺术组合在一起的电路板游戏。

makeymakey是麻省理工学院的两个研究生设计的。它把一个像游戏机手柄的电路板跟导线、人体以及电脑连接。“led里面只有一块小小的芯片,但是这块电路板上有成千上万的芯片”,男老师说,“我们可以把导线上的弹簧夹夹在电路板上的不同区域,另一端连接不同的介质,看看能不能让电流通过去。”

makeymakey可以通过这块电路板实现很多任务,在电脑上打字、玩“超级玛丽”、让电脑摄像头定时拍照等,这天男老师选择了在电脑上弹钢琴的任务。

电路板上“上、下、左、右”四个键分别指示电脑屏幕上的钢琴琴键,导线一端夹在四个键的区域内,另一端可以尝试连接各种物品。操作的时候,人体的一只手握住电路板上一个区域的导线,另一只手触碰这些连接的物品,看看是不是都可以奏响屏幕的乐声。

老师准备了纸杯、缠着绒布的柔软铁丝、香蕉、锡纸、抱枕、木块、橡皮泥等,有些可以听到“叮叮咚咚”的声音,有些则不行。不过老师并没有做什么解释,只是让孩子们一直在尝试各种乐趣。

一个半小时课程的最后一部分是学习机器人的简单编程。

“机器人是什么?你们在生活中见过机器人吗?”当孩子们坐回地垫上后,老师启发大家进行思考。机器人可以通过指令代替人类完成工作,孩子们能理解这一点,但是他们几乎都不认为机器人出现在了自己的生活里。老师对此不置可否,只是告诉大家学习机器人的意义,“未来的世界将会发生巨大的变化,生活中有很多工作将会被机器人所替代。而你们将来可能会是机器人的设计师、制作人,可能会驾驶宇宙飞船,也可能去做很多现在还没有出现的工作。”

说完,他掏出一只手掌大小的小蜜蜂玩具。小蜜蜂的背上有“前进、后退、左转、右转”四个方向的按钮,按键确认好路线之后,按“go”键,小蜜蜂就会按照指令开始移动。

地上提前贴好了白色胶条路线,小朋友们需要输入路线信息,保证小蜜蜂能够顺着胶条走完全程。这对五六岁的孩子来说并不算简单。有些孩子只计算了前几步,小蜜蜂停在了半路;有些中间输错了一步,即便后面的指令全部正确,小蜜蜂也走不回去。这些都是程序设计的一些要点所在,老师提示小朋友们,“如果发现出错了,不但要改正错的地方,它后面的部分也要跟着改。”在尝试中,有些小朋友发现“后退”也不失为一个好办法,小蜜蜂在路线上来来回回,路线设计出现了更多的可能性。

“当你输入指令之后,小蜜蜂会按照你的命令行动。你觉得家里的洗衣机是这样的吗?你可以设定时间、水量、冷水热水等。”老师在指导的时候提示道,或许孩子会因此更加理解机器人的含义。

omgtech! 课程

前科普阶段

新西兰小学的低年级里,科技课所占的比重不大,而且由于小学所有的课程都是由班主任一人教授,像omgtech!这样的社会力量在科技内容上进行补充就显得更为必要。

omgtech!的联合创始人米歇尔·狄金森(michelle dickinson)是在新西兰中小学生中间家喻户晓的科学名人。她更为人所熟知的名字是纳米女孩(nanogirl),在youtube上拥有一档同名的科学节目,教小朋友们发现和尝试身边的科技活动,同时也在学校和剧场举办趣味科学表演,她还曾在中国几座城市的中小学里做过类似的演出。

米歇尔拥有纳米科学的博士学位,同时也是奥克兰大学工程系高级讲师,但她做的最多的工作是向低龄学生进行科普。“科普的第一步是让孩子觉得科技不枯燥,很好玩。”米歇尔告诉我,“当然有趣是远远不够的,能让他们了解这些好玩背后的东西才是我们的目的。”

“很多人会担心孩子迷上电脑游戏,但如果能向他们展现游戏是如何制作的,让他们自己去设计游戏,这就把负面的影响转化成了积极的影响。”米歇尔说,像scratch、thinkercad、hourof code等在内的在线编程软件都很适合低龄学生使用。“当你自己编一个游戏出来给朋友们玩,你会觉得非常骄傲。买来的游戏都是现成的,不能更改,但你现在可以按照自己的意愿来制作,这种感觉很酷。”

米歇尔承认,电子设备对学龄前的小朋友会有一些负面的影响,“它的色彩可能会过于艳丽,画面比较复杂,这会让孩子不够专心,所以我们还没有对特别小的孩子引入电子设备”。但科学话题的介入却不分年龄。她出过一本名叫《厨房科学菜谱》的书,广受好评,里面介绍了50种使用厨房常用材料就可以操作的科学实验,比如用苏打、盐和洗碗液可以做一座喷发的“火山”。“我一直觉得接触科学不仅仅是学校里要做的,家长对孩子在这方面的引导也很关键。”米歇尔把这本书放在了厨房用书的类别下,想让那些经常购买此类书籍的妈妈们和祖父母能够在架上关注到这本书,进而可以带回家给孩子做科学实验。

米歇尔随身带着一些有趣的小工具,分分钟就可以现场演示科学小实验。在底部打洞的一次性塑料纸杯上拴一根麻绳,用干燥的纸巾在上面捋一捋,声音稀松平常,但如果沾了水再捋绳子,就会听到“吱吱”的声音,“我管这个游戏叫‘鸡叫’”。米歇尔是英国人,她说小时候家里很穷,父母没买过什么像样的玩具给她,但父亲却在她8岁时教她如何电焊,还教过她如何使用摩尔斯密码,于是她学会了在日常物品中寻找乐趣。

“在新西兰,小朋友在幼儿园里玩的大多都是开放性的材料,大自然里的树叶、花朵、木头,或者是水、沙子等。没有人提前规定好游戏的方法和结果,孩子在玩耍的过程中能够充分发挥创造力,这其实给长大之后学习科技打下了一个很好的基础。”米歇尔说,“他们更习惯于自己去探索科技现象背后的东西,而不是局限在一个既有的结果。从低科技含量的工具开始,不断滋养内在能力,随着年龄长大逐渐引入高科技含量的工具后,他们借此理解现实、融入现实的能力也将会持续。”

项目制

在升入小学高年级及进入初中后,学校里的科技课开始变得丰富而专业。

纽兰兹中学(newlands intermediate school)是惠灵顿一家普通的初级中学,但主管科技课的老师玛丽安·马姆斯特拉姆(marianne malmstrom)因为教学经验丰富,周围很多更优质的学校都会定期组织学生来向她学习。

新西兰的初中只分七年级和八年级两个年级,孩子年龄在12~13岁上下。每个学年,他们会分别选择4~5门科技和艺术课,内容包括机器人、乐高编程、烹饪科学、软材料和硬材料等科目。

玛丽安主要负责的是数字技术课,我去采访的时候,恰好是隔壁学校的一群学生来这里上课的时间。孩子们坐在各自的电脑前,每个人的屏幕上显示的都是完全不同的内容,有的在使用3d绘图工具制作发动机的草图,有的在为自己的幻灯片添加图片和文字,还有的在光明正大地打电脑游戏。玛丽安有时走来走去看看他们的进展,有时坐在办公桌前忙自己的事,学生们偶尔会端着电脑跑过来请教问题,或者询问能否使用教室里的编程工具和照相摄像设备。

玛丽安把她的课程特征归结为半项目制。“学期初,我会给他们一张表格,左侧一栏是教师主导的课程内容,右侧一栏是学生主导,任由孩子们进行选择。”玛丽安会在学期的第一节课让孩子们任意使用教室里的设备,“3d打印机、摄像机、机器人、电路板等,孩子们想尝试什么都可以,他们往往会在讨论中从不知所措变得非常兴奋。经过了第一次的尝试,我要求他们在第二堂课上给我一个选择,是按照我的课程安排完成一学期的课,还是自己有什么感兴趣的项目。”

这一学期玛丽安制定的项目是使用imovie做视频短片,具体包括写剧本、准备道具、拍摄过程和视频编辑。如果学生自己另有想法,她会帮助他们确定目标、说明理由、梳理已经具备的知识、明确需要获取哪些新知等。“学生的想法有时会过于不切实际,我们需要经常讨论目标该往哪里去,如果遇到困难,我会引导他们可以去哪里获取相关的知识。”

玛丽安认为项目制的学习对科技课来说尤为重要。“让·皮亚杰的理论认为,孩子是知识的建构者,而不是被动的接受者。”玛丽安有超过40年的教学经验,最初是在幼儿园当老师,后来进入了小学和初中,“在我刚当老师的时候,个人电脑才刚问世不久,真正投入课堂中使用又是很多年后的事了。最开始,电脑无比巨大,学校有一个专门教大家使用电脑的老师,新技术还远远没有到爆发的时候。直到imovie的出现,在我看来这是革命性的。以前我们觉得制作电影是专业人士所为,现在我们可以制作属于自己的影片,学生们对此积极性非常高涨,学习拍摄和编辑的理论和技术都非常的快。从此之后,我决定放手给他们更多自由,在完成自己项目的过程中,孩子们会积极建构自己的知识体系。”

我在纽兰兹中学恰好遇上了玛丽安的学生组织的一场分享会。当地一家科技公司与玛丽安的课堂合作,由公司提供一部分开发资金,使用微软的hololens平台进行vr项目开发。学生展示的vr项目中,在教室里天马行空地加入了很多形象:猫、火箭、地球,还有进行一系列动作的人物。科技公司未来将会把学生的设计投入到产品应用当中。“当我们把学习变成一个真实存在的产品之后,跟社区、企业的互动就会更持久和有力量,这是我所期待的校园学习的一种延续。”玛丽安说。

重组教室

达蒙·卡希(damon kahi)是新西兰科技培训机构the mind lab的讲师。作为培训全国中小学老师及讲授研究生课程的专业公司,达蒙在其中的工作是为这些相关从业人员提供更多的思路,让他们可以应用在日常的教学过程中。

“来the mind lab培训的都是教龄很长的老师,他们很一致的反馈是,原来在教室还能做这么有趣的事,自己的教学方法也被更新了,好像重新回到刚刚工作的时候。”达蒙在办公室里向我展示他上课时会使用的教具,机器人、3d打印机、电路板、开放性网站资源等,“其实我们在给老师上课和老师给孩子上课的方式上没有什么区别,基本的原则就是让他们觉得好玩”。

他拿一个叫makeblock的机器人让我学习如何给它输入指令。电脑屏幕上使用的是一种模块化的编程语言,只需要知道基本的语言结构,就可以为机器人输入动作指令和行进的速度及时间。“这种机器人使用范围非常广泛,从一年级到高中生,不同年龄都可以找到适用的方式。”听到他说一年级小朋友也能编出一些程序,我陡然紧张起来,因为我不熟悉那些指令的单词,犹犹豫豫很怕编错了出丑。达蒙看到我有些迟疑,退到后面留我一个人慢慢考虑。“千万别紧张,只要你觉得好玩就行。做错了也没事,每一次错误都是一个有益的尝试。”

机器人的行动速度因电量不同而产生变化,在编写程序的时候需要不断试验某个动作持续的时间,才能逐渐接近目标任务。“通常情况下,我们会有两人一组操控同一个机器人。”达蒙说,其中一个人负责在电脑前输入程序,另一个人在场地上进行测试,“电脑前工作的人看不到场地上机器人行动的情况,该如何调整,需要听场地搭档的描述。”达蒙说,这么设计的目的是为了让两人进行合作。“以我个人的理解,科技是最需要合作精神的领域。世界上所有的科技发明,没有哪一个是单靠自己就能完成的,人们都要与他人交流,相互交换观点,也许你的一句话能激发我的灵感。而且,任何项目的完成都是需要团队合作来实现的,即便是一块小小的芯片,也可能是众多公司各种先进经验的结合。”

与之相比,技术本身的价值反倒是需要重新估量的。“虽然我是科技课的老师,但是我有大量技术是不会使用的。即便是在一个行业有20年工作经验的人,也会有很多行业内不懂的技术问题。现在技术更新的速度太快了,学生们不可能在课堂上掌握所有的知识,老师需要在课堂上做的是让学生理解科技,比如知道机器人的工作原理是什么。”达蒙说。

他给我展示的模块化编程语言就是一个典型的例子,不会写程序,但是使用模块仍然可以制作出指令。“这种可视化的编程语言,不但可以给孩子使用,也可以给那些不会写程序的大人来编程。”达蒙说,“我不认为课堂上应该教那些最新、最先进的科技成果,因为它们可能很快又会被淘汰。反倒是一些早已过时的东西很值得慢慢体会,比如编程语言c++,现在看起来这是一种爷爷级别的老技术了,但是它很经典,也是编程的入门基础,让人很容易理解编程究竟是怎么一回事。”

达蒙是一个科技重度发烧友,市面上每出现一款新的电子设备,他都会尽快收入囊中。他的子女们也都是从小就浸淫在科技环境中。“我很喜欢在线创作歌曲,有时候很兴奋,会招呼孩子们跟我一起庆祝。”小女儿5岁时,他给她买了一台ipod,因为女儿很喜欢听音乐,有了ipod之后,她学会了在itunes里下载歌曲。在他家里也不禁止孩子玩电脑游戏。“我会找一些拼写字母、数字、图形配对的电子游戏给小女儿玩。我的大儿子每天会花很多时间玩游戏,他在游戏世界里理解了很多现实,同时他很喜欢艺术,所以他希望自己以后的事业能将二者结合起来。”

“我认为科技改变了很多学生的命运,我为什么要反对它?”达蒙说自己有读写障碍,以前学普通编程的时候,经常会出现读写错误和其他问题。但是使用模块编程程序之后,问题就简单多了,只要阅读几个简单的字,把一些不同颜色的色块组合在一起,就可以实现编程。“来培训的一个老师跟我说,她有一个学生甚至拼不出自己的名字,但是他学会使用scratch之后,可以轻松地绘图、做动画、编程序,这让他建立了极大的自信,喜欢去学校了,再也没有同学认为他智商有问题。我们都因为科技才获得了成就。”

在达蒙看来,科技的意义不仅仅是其本身,更在于重新建构了传统的教室。“传统课堂上,学生只负责回答问题,不能挑战老师的权威。但其实学生的想法并不比老师差,每个人都应该有权利发出自己的声音。有什么好的办法跳出那种固有的思维模式呢?我觉得科技可以改变这种状况。”

在科技面前,老师提供的将是推动的力量。“老师做得最多的是给孩子一个方向,尤其是当学生感觉到迷失的时候。除此之外,大家是一起探索的合作关系。无论正确还是错误,只要让学生自己去发现去尝试就好。尤其在科技领域,失败反而是更值得庆祝的事,我会在学生失败的时候给他很大的赞美,因为他在这个过程中获得了很多宝贵的经验和知识,而成功反倒显得没什么。”达蒙说。

科技也更能整合传统课堂的知识获取方式。达蒙说道:“机器人跟数学天然就有很多联系,比如测量和计算;3d打印跟阅读和拼写也有很多结合,当你仅仅阅读了文字之后,脑子里会想象出一个属于自己的形象,3d打印可以让文字形象化;那些直观的绘图、视频软件就更加不用说了。”

科技当然会有负面的社会影响。沉浸在手机和电脑虚拟世界中无法自拔的与世隔绝,恰恰与达蒙所言的“合作”背道而驰,这是科技无法避谈的消极影响。此外还有网络暴力和网络垃圾的泛滥,这些对青少年造成的影响都毋庸置疑。“但就像一个学游泳的人无法离开水一样,培养未来高科技时代的国际公民意识,不了解科技基本原理,脱离了当下的科技环境,那也是绝不可能实现的。”达蒙说。

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