作者:武夷山 来源:中国科学报 发布时间:2018-1-12
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美国教授为何倡导工程教育进中小学

 

■武夷山

【火星漫游车在火星上漫步,算是最令人叹为观止的工程伟业了吧?可是,美国国家航空航天局(NASA)在宣传中,却称之为“科学奇迹”;后来,火星车出了点问题,NASA就称其为“工程故障”。】

IoannisMiaoulis(扬尼斯·米亚奥利斯)是希腊人,1984年赴美求学,在塔夫茨大学同时获得机械工程博士学位和经济学硕士学位,毕业后留校任教,曾任该校机械工程教授、工学院院长和副校长。自2003年起至今,他担任波士顿科学博物馆馆长。他竭力提倡在中小学开展工程教育。2017年,他在一次接受美国国家工程院院刊《桥梁》的采访时,列举了将工程教育引入中小学的5条理由。

首先,加强技术素养的需要。我们身边98%的事物是人造的,不理解这些事物,就不能算是有文化、有素质的人。

其次,工程学是将项目教学法和解决问题导向引入课堂的最佳学科。这是唯一可以将各种东西——科学、技术、艺术、经济学,等等——熔为一炉的一门学科。它有利于将孩子们组织到团队里,解决其共同关心的问题。

再次,提高相关性。目前的数学和科学课程的讲授方式与孩子(尤其是十几岁的孩子)们的兴趣点不相关。为什么十几岁的孩子会失去对科学和工程的兴趣?很简单,因为十二三岁的孩子只对自己及其朋友感兴趣,全世界各地的孩子莫不如此。而现在的数学与科学教学与孩子们的日常生活基本不搭界,尤其是城里的孩子,你给他们讲树木、火山等等他们不熟悉的事物,他们能有多大兴趣呢?女孩感兴趣的,往往是能给社会提供价值的领域,比如在美国,医学院一半的学生是女生,兽医学专业85%的学生是女生。她们还比较青睐生物医学工程和环境工程。也就是说,女孩更关注相关性。只要我们能设计出相关性较强的课程,就能把孩子吸引住。

第四,职业引导。据调查,在美国现有的工程师中,72%有着职业为工程师的亲属或亲戚。这样,已经做了工程师的人起到了榜样作用。在美国,好些人对工程师有误解,以为工程师就是火车司机之类的。比如,火星漫游车在火星上漫步,算是最令人叹为观止的工程伟业了吧?可是,国家航空航天局(NASA)在宣传中,却称之为“科学奇迹”;后来,火星车出了点问题,NASA就称其为“工程故障”。这样,老百姓怎么会高看工程师职业呢?孩子们怎么会梦想成为工程师呢?所以,应该将工程教育引入中小学。让孩子们知道工程学到底是怎么回事,才会改变“上一辈的亲戚中有人做工程师,下一代人才会选择工程师职业”的局面。

第五,改变女孩不适合搞工程的刻板印象。塔夫茨大学工学院对男女生的录取是一视同仁的。但在进校后的第一次工程设计测验(需要空间想象,画出三维示意图)中,一般是男生的成绩较好。这不能归结于基因差异,因为经过一段时间教学培训后,男女生的测验成绩就没有差异了。问题在哪里呢?密歇根理工学院的一项研究表明,男女生在工程科目上的成绩差异,与其从小玩什么玩具有关。20世纪90年代中期,米亚奥利斯在读到这篇研究论文后,就到著名玩具厂商“玩具反斗城”去参观。他吃惊地看到,“玩具反斗城”面向男孩经销的是建筑拼装玩具、乐高、K’NEX(一种智慧拼装玩具),等等,都涉及3D视觉化、解决问题、搭建之类的任务,而面向女孩经销的玩具则是各种芭比娃娃、塑料制品“小马宝莉”(还配有梳理宝莉尾鬃的梳子)。梳马尾长大的女孩,与搭建东西长大的男孩,在3D视觉化技能方面自然有很大差异,根本不是基因的事。现如今,孩子们都玩电子游戏,则男孩的3D视觉化技能也一落千丈了。

米亚奥利斯不仅仅是倡导,而且在做实事。他率领自己的学生在他家附近的一所中学培训教师,设计课程,开展工程教育。他从各种渠道申请到了约200万美元,为这所中学建立了世界一流的实验室。一名女生自己设计了一个项目请他做顾问,后来她以优异成绩从高中毕业,考上宾州的哈弗福德学院,同时攻读生物学和历史专业。毕业后她去了坦桑尼亚,建立了基金会,筹措来经费为当地的中小学建科学实验室。她这个举动显然是以米亚奥利斯为榜样。后来,她将基金会交给当地人管理,自己回到美国,在斯坦福大学获得博士学位,目前在明尼苏达大学当教授。这个女孩只是米亚奥利斯在中小学拓展工程教育的“成果”之一。后来,很多大学(包括国外的大学)都来向米亚奥利斯取经,因为他们也想在中小学工程教育方面一显身手。

《中国科学报》 (2018-01-12 第7版 作品)
 
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