六龄童编程让机器人跳舞,STEM教育扩至幼儿科技教育领域

澎湃新闻记者 徐笛薇 实习生 刘芸 邓琪

2017-05-18 15:34 来源:澎湃新闻

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人工智能时代已经来临。新材料、3D打印、AI、VR、脑学、基因⋯⋯新一轮技术工程革命正促进技术科学发展,再次将人类社会推进向前。
“我们的孩子怎样更好地为未来社会做准备?最重要的是,他们应该学会怎样控制机器而不是被机器所控制。”13日,在华东师范大学“人工智能与未来教育”公益论坛上,美国人工智能专家Mitch Rosenberg展示了一个出自6岁孩子之手的波斯舞者机器人。通过与舞蹈家合作,这个孩子利用编程让机器人能跳一段真正的波斯舞蹈。
这也是美国1986年首次提出STEM教育概念后,STEM逐渐从本科延伸到中小学,如今在幼儿科技教育领域发展的真实写照。“机器人只是取代了传统的玩具,比如黏土和旧式积木。”
2016年,我国教育部就将跨学科学习(STEAM教育)写入《教育信息化“十三五”规划》。目前,北上广深等地已经开设了STEM课程。
2016年2月,新加坡160个学前班开始试点幼儿STEM套件。
幼儿早期学STEM最佳
13日,Mitch Rosenberg告诉澎湃新闻(www.thepaper.cn),“认知科学和经济学的最新研究都发现:教授STEM最好的时期是在幼儿早期,即在儿童早期,STEM获得的投资回报最大。”
STEM由Science(科学)、Technology(技术)、Engineering(工程)和Mathematics(数学)的首字母组成,致力于以学生为主体,以项目为基础,以小组为单位进行跨学科知识融合,鼓励学生发展一种问题解决式、探索发现式学习的课程模式,培养学生的综合科技素养、解决问题的能力以及合作能力。
近年来,在加强STEM教育的同时,美国教育界产生了新的呼声,要求将艺术(Arts)纳入全国性教育战略中,将STEM转变为STEAM。STEAM的核心教育理念包括编程、排序、建造、传感器以及变量等。
然而,如何使孩子在幼儿阶段也能接受STEAM并获益呢?
塔夫茨大学Eliot-Pearson儿童学习与人类发展部教授Marina Umaschi Bers是Mitch Rosenberg的合伙人。据2016年她发表于《国际技术与设计教育杂志》(《International Journal of Technology and Design Education》)的论文显示,通过在幼儿园到二年级的60名儿童中使用机器人套件并结合编程语言,团队在为期8周的课堂上完成了机器人课程。结果表明,从幼儿园前一阶段开始,孩子们就能够掌握基本的机器人套件和编程技巧,而较大的孩子能够在相同的时间内使用相同的机器人套件,掌握更复杂的概念。
根据研究,Marina认为,教授幼儿STEM的最好方式就是把抽象化的概念变得具体并可触摸。还要把STEM教育与艺术、历史等其它课程结合在一起,尤其是阅读和识字。“重要的是让孩子们知道教育不是枯燥的计算,而是关于创造力”。
Marina的博士生导师是近代人工智能领域的先驱者之一的Seymour Papert教授。Seymour教授是美国麻省理工学院人工智能实验室的创始人,发明了LOGO编程语言。其最重要的学习理论即只有当学生做主时,最好的学习才能够实现。
Marina教授进一步拓展了导师的理想,如今,她发现,编程或计算机语言已经成为一门新的语言,应该用教授英文或语文的方式来进行教学。
基于Marina的研究成果,她和Mitch Rosenberg花了15年开发了一组机器人套件来帮助4-7岁的早期儿童进行STEM学习,制造、装饰他们自己的机器人。Mitch Rosenberg表示,许多同行的学术研究证明,该系统能够提高孩子的STEM能力,比如,在两周内幼儿园小朋友的排序能力能提升62%。
全球STEM热深入中小学
2014年,新加坡政府公布了“智慧国家2025”的10年计划。2015年,新加坡信息通信发展局(IDA)推出PlayMaker计划。
据Mitch Rosenberg介绍,2016年2月,新加坡160个学前班开始运用PlayMaker,数量约占10%。孩子们可以使用木制块创建一系列指令(程序),告诉机器人要做什么,非常适合幼儿测序,估算,解决问题和规划技巧。一年之后,成果显著。调查结果显示:除了提升科技素养,93%的老师认为孩子的毅力、创造力、创新力等得到了提升;90%以上的老师都希望在教室里继续使用这些玩具套件。
“孩子们应该通过‘做’科学来学习科学知识。”在2017年上海国际幼教年会的国际视野专场上,新加坡惠洛克学院执行理事Beth C Fredericks也提出,锻炼科学数理思维的教学方式STEM同样也可以应用到幼教方面。
Beth认为,在儿童早期发育过程中,多个感官同时发育,因此在锻炼大脑、学习科学的时候,应该通过触觉、嗅觉等其他感官一起刺激大脑发育。而在这个过程中,幼师可以起到为孩子提供观察和探索材料的作用,通过问题引导孩子,并鼓励孩子积极讨论畅所欲言。
近年来,美国、澳大利亚、香港及欧洲诸国的教育部门也都有加强了STEM教育战略的推广和落实。
2016年,我国教育部将跨学科学习(STEAM教育)写入《教育信息化“十三五”规划》。规划中指出有条件的地区要积极探索信息技术在“众创空间”、跨学科学习(STEAM教育)、创客教育等新的教育模式中的应用,着力提升学生的信息素养、创新意识和创新能力,养成数字化学习习惯,促进学生的全面发展,发挥信息化面向未来培养高素质人才的支撑引领作用。
目前,北上广深等地已经开设了STEM课程。2016年8月,北京八一学校举行了STEM教师培训暨新学年STEM课程启动仪式,成为北京首家开设STEM课程的公立学校。据《新闻晨报》2016年11月报道,上海已有近100所学校引进STEM课程。此外,国内一些教育培训机构也开始试水STEM教育。
2016年8月,教育部长江学者特聘教授石中英接受《环球时报》采访时表示,当前中国对STEM教育政策层面重视还不够,实际开展也确实有难度。首先是师资力量欠缺;其次是教学设施未达到相应水平;此外,STEM教育以项目实验为主的方式,在中国推行也很难。STEM教育在中国还有很长的路要走。
【对话】
“让女孩也喜欢上编程”
澎湃新闻:你认为STEM在全球如火如荼最重要的原因是什么?
Mitch Rosenberg:当STEM在全球日益受到重视的今天,最主要的原因是家长们觉得这个跟未来的工作机会是挂钩的。我们的教育方式确实要改变,全世界都面临这样的挑战。
澎湃新闻:在幼儿STEM教学中,最重要的环节是什么?
Mitch Rosenberg:在孩子早期阶段,教STEM不仅仅是教授STEM能力,而是让他们热爱和喜欢上STEM,不要认为学习是一件恐怖的事。尤其对女孩来说,怎么让她们喜欢上编程?可触摸的套件起了作用,女孩们可以随意装饰打扮自己的机器人。另外,也可以把STEM教育跟识字教育结合在一起,用自己制造的机器人完成心爱书籍中主人公所作的事情。
澎湃新闻:让满4岁的小朋友就能感受编程乐趣的秘诀是什么?
Mitch Rosenberg:最好的方式就是用具体的、儿童能够理解的材料和其它教学相结合。比如可以使用木块编程,而不是老式的键盘或屏幕。我们设计的套件今后将由国家资助科学基金会商业化并在全球范围内推出。
责任编辑:李敏澎湃新闻报料:4009-20-4009   澎湃新闻,未经授权不得转载
关键词 >> STEM,编程,机器人,人工智能

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