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STEM与历史的图解概念
布莱恩·斯塔夫/特斯波特
综合研究

通过STEM与历史的结合培养批判性思考者

通过让学生探索科学发现的历史,我们让他们以更多的惊奇和怀疑来看待自己的世界,并引导他们思考因果关系。

2020年7月31日

对许多科学教师来说,上课前一天晚上常常充满焦虑,因为他们想办法让第二天的课更吸引人。但教师可以使用的工具并不完全相同。

一些教师拥有配备3D打印机的创客空间;有些则不然。有些教师有很强的科学背景,而另一些教师则没有。一些学校的供应室备有锥形烧瓶和高性能显微镜,但更多的学校没有。所有学生都需要成为批判性的思考者,而优秀的STEM教学可以培养这一点。但批判性思维的发展并不仅仅取决于一个奇特的创造者空间、一个享有盛誉的科学学位或丰富的资源。

在STEM中培养批判性思维的一种创新方法是添加一点历史。STEM诞生于模仿生活实际运作方式的愿望通过合并四个核心学科:科学、技术、工程和数学。在现实世界中,这些学科经常无缝地协同工作,而且很少大张旗鼓。

但是如果我们想让孩子们成为未来的科学家,我们需要让他们了解过去。通过这样做,我们揭开了科学进步的神秘面纱,揭示了其混乱的历史现实;我们向学生展示科学是如何进行的;我们有机会聚焦那些从历史中脱颖而出的科学家,从而邀请更多的学生进入科学世界。

科学故事的力量

从历史角度分享科学的最佳方式之一是讲述伟大的科学故事。故事是有粘性的:研究表明,人类是天生的,例如,通过将科学发现与引人入胜的叙述捆绑在一起来构建信息,有助于大脑融入新概念。通过这种方式,故事就像传送带一样,使课程更加激动人心,并携带重要信息。

但好故事也有另一个目的。通过观察过去的发明如何影响现在的生活,学生们学会了整体思考。例如,如果向他们展示时钟如何加速生活,或者计算机如何改变人类的思维方式,那么他们就可以看到技术如何塑造文化,甚至改变我们的时间感。通过这种方式,STEM超越了它的典型极限,在学生的头脑中不仅与其他技术,而且与所有学科和研究领域相互关联。

揭示发明的意外后果

十多年来,我一直在寻找一本既能提供发明的历史背景又能提供发明的社会背景的书来讲述科学故事,但运气不太好。我强烈地感受到这种缺失的培养批判性思考者的方法,于是我决定写作我们的炼金术,这是一本关于发明以及它们如何改变生活和社会的书。在这本书中,从汉尼拔·古德温牧师到家庭主妇贝西·利特尔顿等众多鲜为人知的发明家的生活被展现出来,并突出了这些日常发明改变生活的许多方式。

有时,这些发明的结果是有意的,但在更多的情况下,它们并非如此。例如,学生们将看到电报使用电力在远距离快速传递信息。但他们也会意识到电报有一个缺点:它不能同时处理许多信息。电报局鼓励顾客保持简短的信息。很快,报纸在新闻编辑室使用电报,编辑们告诉记者们要写得简洁。简短陈述句的使用是一种报纸文体,一位记者后来写了许多名著,他的名字叫欧内斯特·海明威。

那么,这里就是一个例子,一种技术,电报,如何改变了语言,并导致了世界上最著名的文学风格之一,这个层叠和不可预测的结果的教训可以延伸到推特和短信如何改变现在的语言。当历史被纳入STEM时,学生们学习科学,但他们也了解科学更广泛的影响。

利用过去塑造未来:一项练习

我们培养批判性思维技能的一种方法是将技术置于显微镜下。让学生思考发明,比如他们的手机或Instagram或互联网,并思考他们如何对生活产生更广泛的影响。学生可以创建所有变化的列表,要求他们不仅思考物质世界的变化,而且思考不太有形的想法和概念的变化,如人类心理学和信仰体系,并将学生分成小组讨论和分享他们的发现。或者,你可以提出一个反事实:要求学生创建一个发明历史的时间线,以及第二个时间线,就好像发明从未发生过一样。如果手机从未被发明,会发生什么?

显然,答案没有对错之分,但这些任务要求你的学生用更多的惊奇和怀疑来观察世界,并使他们的头脑思考因果关系。

更深入地看一看:假设你让你的学生研究互联网对现代生活的影响。互联网确实极大地改变了人们的生活。首先,我们可以轻松地听音乐、看视频、获取信息和相互联系。让你的学生分组讨论上网前后的生活,然后画一幅画或写一篇短文。他们可以回答这样的问题:人们是如何得到他们的消息的?他们是怎么相互联系的?人们是如何听音乐的?互联网之前,不同主题的信息存储在哪里?下一步可能是看看互联网的利弊,特别是社交媒体。更多的联系是帮助我们还是伤害我们188体育网址平台?互联网是把我们联系在一起还是把我们分开?互联网让人们更容易还是更难找到真相?

一旦学生们对以这种方式思考技术产生了兴趣,你可能会让他们扮演未来学家的角色。让他们考虑一些发人深省的问题:如果社会媒体是基于“喜欢”和“跟随”,我们将来会是什么样的社会?我们会听拥有数百万粉丝的流行名人的演讲,还是会听拥有更少粉丝的专家的演讲?传播虚假信息会更容易吗?然后,学生们可以画一幅画,写一篇文章,或者制作一段视频,反映互联网的社会影响,以及在有或没有他们提出的解决方案的情况下,未来的生活会是什么样子。

吸引未来公民

虽然STEM技能本身在我们这个技术发达的世界越来越重要,但STEM也是一条让学生成为批判性思考者甚至未来公民的途径。通过将科学置于更广泛的历史和文化背景中,我们可以提醒学生科学发明如何在我们不断演变的文化甚至道德信仰体系中发挥作用。通过给学生们空间来评论发明,我们给了他们塑造未来的技能。

然而,要让孩子们提出难题,关键的第一步是给他们讲好的科学故事。一旦学生们更多地了解STEM是一个更大结构的一部分,他们将拥有更清晰地看到世界的技能,以及提出棘手问题所需的镜头。这种方法与威廉·莎士比亚(William Shakespeare)的智慧是一致的,他在几个世纪前曾说过,“过去就是序曲”。他绝对正确,因为如果我们是细心的观察者,古老的故事为我们提供了一幅通向未来的地图。

Ainissa Ramirez是一位材料科学家,也是《化学》一书的作者我们的炼金术:人类和物质如何相互转化(麻省理工学院出版社)。

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