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国家重提:学好数理化,打遍天下都不怕!如何系统性培养理工娃?

2019-10-27 16:33:00   【浏览】616

据说-

根据美国国家科学基金会的统计,“未来十年中,近80%的工作需要求职者具备某种形式的数学和科学技能”。

事实上,当今美国企业最需要的工作,尤其是核心500家公司的工作,也与科技相关。科技行业的高薪和福利吸引了大量人才加入,it领域更是占据主导地位。

学好数学、物理和化学不怕周游世界。这句话并没有过时,但更重要的是。

有远见的父母都想把他们的孩子培养成社会未来需要的人才。然而,我们在科学与工程教育中遇到了什么样的问题?

中国儿童有很好的数学基础,但这主要体现在他们的成就上,并且有有限的东西可以转化为核心技术。...

中学的学科教育——数学、物理、化学、生物学等——被分成不同的学科,但现实生活中的问题并不是按照学科来设置的。...

简而言之,在科学和工程学习中,我们的孩子更容易接触书本知识,缺乏综合能力。解决这个问题的核心是“干细胞教育”。

Stem代表科学、技术、工程和数学。它不是四个学科,而是一个整体——从划分到综合,从知识教学到实践应用,从理论公式到现实世界的回归。

那么,我们如何引导不同年龄热爱科学和工程的孩子系统地培养干细胞素养呢?我们邀请了四位stem教育专家,他们与数百名儿童一起学习,并观察他们的成长。他们肯定能回答你父母的问题。

第一阶段

在小学八年级练习和解决问题是非常重要的。

解决方案:边做边创建类

杰森·范,范家军

未来城市青年干细胞教育实践体验中心首席执行官

工程师,国家一级建造师,纽约大学全奖获得者

每个孩子都不缺乏好奇心和探索能力。在更小的时候,孩子们喜欢吐泡泡,去他们手指边的任何地方。事实上,他们正在通过“接触”来探索,以建立对现实世界的形式、规律和关系的理解。

因此,在幼儿时期培养儿童的数学思维不仅要学习知识点,而且要具体实用,通过动手来感知世界。例如,乐高,简单的机器...都是很好的启示。

这样,孩子们可以继续他们的兴趣,并运用他们积累的经验来解决实际问题,更好地了解世界,当他们到达小学高年级或进入初中。

杰森说,各种各样的pbl学习、夏令营和机器人项目可以在儿童游戏和科学的碰撞中释放新的知识。

(未来城市与南京雨花台中学合作周)

例如,未来公爵玩的“frc机器人”项目最受13岁以上儿童的欢迎。Frc目前是世界上最顶尖、技术难度最大的年轻机器人比赛。Frc不仅是一个机器人竞赛,也是中学生应该具备的所有茎品质的展示舞台。

你必须在工程方面有天赋才能参与机器人项目吗?

组建frc团队就像创办一家小公司。不仅需要制造机器人,还需要编程、领导力、成本控制、商业规划和赞助。除了操作员,还想战略家、数据分析专家。

例如,frc有一个路演,要求学生在公共场合发言,用清晰而有说服力的语言解释他们的团队和产品。这培养了他们的项目管理能力和语言表达能力。

每个孩子每年都可以承担不同的任务,大胆突破自己的能力,面对困难,全面提高自己的能力和识字能力。

女孩学习机器人合适吗?

许多人在选择是否参加这项活动时会放弃,因为男性多于女性。来自星河湾双语学校的上海女孩程依娜两年前迷上了frc,因为她喜欢科学。

她说,“作为女孩,像男孩一样,我们一起在机器上工作,一起从C语言中学习java,坐在一起讨论程序框架,在地面上测试程序结果,一起绘制3d模型,从一个组件绘制到整个机器底盘,男孩可以做什么,女孩也可以做什么。

女孩有什么优势吗?如果更整洁地布置电缆和更仔细地画线是一个优势,那么它就是优势。"

(伊娜和她的frc团队)

未来的城市鼓励自我发现和自我认知,不要求孩子们在来之前有科学和工程方面的天赋。只要他们在尝试后发现创造和合作的乐趣,那是最合适的。

除了培养孩子的综合科学素养,机器人项目也有助于未来的进一步研究。

对于海外人士来说,参加国际frc竞赛直接有助于知名大学的申请,也是必要的。对于高考来说,vex机器人项目是中国教育部批准的白名单活动。vex项目是Xi交通大学、上海交通大学和同济大学自主招生调查的基础。

第二阶段

8-12年级拓宽学术宽度和深度

解决方案:国际学术竞赛

乔伊斯先生

翰林学院联合创始人和国际竞争领袖

平台上的受训人员总数超过2000人,所有学科都有国家甚至全球领先的成果。

进入中学后,学习的中心应该转向严肃的学术研究。由于它的高选择性,未来的大学招生官员几乎可以通过竞赛结果立即确定学生的学术水平。

许多父母和孩子不理解竞争,总是觉得它是功利的或僵化的。但是乔伊斯认为这里也是比赛的好地方。

首先,竞争是一个学习的机会,给孩子们一个在某个时间节点前完成一系列学习任务的时间目标,这可以很好地帮助他们解决从明天到明天的拖延问题。

第二,国际学术竞赛不仅是关于写作问题,而且是关于培养综合素质。不太喜欢竞争的孩子也可以“专注于参与”。

为什么国际学术竞赛能全方位培养孩子的素质?

第一是学科知识。没有学科知识作为基础,那些更高的人将是空中楼阁。

中国的许多比赛,如奥林匹克数学,都非常深奥和棘手。然而,国际竞赛,如美国数学竞赛(amc)、美国生物奥林匹克竞赛(usabo)等“学科竞赛”,考试范围广泛,将涉及大学的一些学术内容。如果他们得到一个好的排名,他们将证明他们的孩子在这个领域比他们的同龄人有更广泛和更坚实的知识储备。

第二是科学素养,包括逻辑思维和怀疑主义:逻辑思维帮助孩子判断客观的对与错,而怀疑主义给你寻找真相的动力。数学模型竞赛,如美国高中数学建模竞赛(himcm),实际上非常考验科学素养,因为这种竞赛的目的是思考过程,而不是思考结论。

最后,解决问题的能力,例如理解和转换问题的能力,检索某个问题的信息的能力,自学的能力,等等。一些顶级科研竞赛,如丘成桐奖、英特尔isef和谷歌全球科学论坛,允许学生以提交研究报告的形式参与竞赛,这是培养他们解决问题能力的好机会。

例如,有一个孩子对生物学非常感兴趣。他在学术研究竞赛中的研究主题是“龙虾尾的抗冲击能力”。为了解决这个问题,他需要合理地安排时间,阅读各种文件,设计实验,收集数据并直观地表达出来,然后再发表。所有这些都真正训练了孩子的综合技能。

许多家长认为这项比赛只适合有特殊才能的孩子。事实上,事实并非如此。国际比赛更多地取决于孩子们是否对这个主题感兴趣并愿意探索它。

各年级如何科学地规划竞赛?

从小学到一年级,乔伊斯建议孩子们应该首先增加他们对stem的兴趣,参加更有趣的课外活动,还要注意他们的英语能力,为将来参加国际比赛打下良好的基础。擅长数学的孩子可以参加一些数学思维竞赛,比如数学联赛。

初中第二天之后,比赛将有更多的规划选择。科目可以参加各种数学、物理、化学、计算机商业竞赛、数学模型等。对于学习和研究类别,主要根据学生的兴趣和爱好来选择主题。

到了3年级或以上以及1年级或2年级,时间也就足够了。乔伊斯的翰林学院(Hanlin College)也将在这两个领域进行统一规划,从整体上提高儿童的知识、实践能力和思维能力。

第三阶段

10-12年级学业成绩的综合提高

解决方案:科研项目

王逍遥

头脑风暴研究所研究中心主任

哥伦比亚大学公共管理硕士;北京大学原培学院/郭关学院理学学士

在上述学术和研究竞赛之后,让我们来谈谈下一个项目——科学研究。

在高中阶段,孩子们应该加深对这门学科的兴趣,以大学所需的能力为参照,提高他们的学术素养和科研能力。

什么时候开始科学研究更合适?

科学研究对儿童的知识水平有一定的要求。从头到尾完成整个项目需要一定的时间。因此,王逍遥老师认为,有了适当的计划,你可以从高中入学的第一年开始,多休假参加科研,这样当你可以申请这个季节的时候,你就不会着急了。

在查看了许多优秀儿童的申请案例后,我们发现大多数被精英学校录取的儿童在高一就开始了他们的科学研究,这不仅可以证明他们对科学研究的坚持和热情,而且有助于找出差距,填补差距。

头脑风暴学院的学生王是一名热爱计算机的高中生。她一进入高中,就在为计算机竞赛做准备,但她发现自己在应用方面的知识不足,尤其是动手和研发方面,不够好,很难参加竞赛。

因此,她参加了“人工智能中心顶级学术项目”的科研项目。经过几个月的学习和小组合作,她成功地制造了一个“商务谈判机器人”。

她说,在完成项目的过程中,她不仅巩固了自己以前的专业知识,还运用了自己的知识并有了自己的产出。她也对人工智能有了更深入的理解,并取得了很多成就。

(王学生在科研课程中与教授互动)

为什么商业艺术的孩子应该通过科研项目来提高他们的竞争力?

谈到培养“科学与工程”的孩子,它似乎把文科和实质性研究区分开来。然而,科学研究不是数学科学的专利。

首先,我们的社会出现了许多多学科的专业,这种融合和交叉是以自然科学为基础的。

例如,传统社会学在应用中也强调数据分析和其他技能。近年来,非常流行的金融工程和金融数学专业是利用计算机实现数学模型,从而解决与金融相关的问题。

虽然工业实践中只需要应用跨学科的学科,但学校的教学内容发展相对缓慢。因此,如果学生能够通过科研项目提前了解未来工作的实际情况并加以实践,他们一定会提高自己的竞争力。

例如,集体智慧研究所的成员徐参与了关于“定量评估”的科学研究项目。在项目结束时,需要一个数据分析案例,该案例由python、金融数据分析知识和绘制数据包完成。

他说他平时学到的是更多的书本知识。这次他从头到尾都感受到了这个过程。他实际上应用了训练代码能力并检查了大量数据。他的搜索能力大大提高了。

徐的科学研究顾问不仅是腾学校的教授,也是世界顶级投资银行的高管。在交流中,他学会了什么时候以及为什么在实际操作中使用什么软件。他非常高兴对未来的金融工作有了基本的了解。

其次,总的来说,中国中学阶段的研究偏向于理论,特别是对文科儿童而言,他们基本上经常读书,但轻视“技能”的培养。

但事实上,即使是纯粹的书面工作,无论是写新闻、报道还是分析,它都有其固有的技能,如观察问题的能力、运用理论知识进行分析的能力、表达文字的能力...都需要特殊训练。

例如,头脑风暴研究所的学生丁主修英语。这个专业比较广泛。如果你将来不遵循专业的语言方向,就很难从课程学习中培养更多的技能。

丁的兴趣是跨文化交流。她发现许多人无法与来自另一种文化的人很好地交流,尽管他们的外语非常流利。因此,在哈佛导师的指导下,她以电影《未来》(Coming)为主题研究了语言与文化的关系。

丁童得出结论,语言的形成与思维和文化密不可分。如果没有全球化思维,交流总是会有障碍。最后,她用完整的研究报告和论文展示了自己的成就,并在此过程中培养了许多科学探究的“技能”。

中学生为什么要参与科学研究?

对于中学生来说,谈论发展“专业技能”可能还有一段距离。那么,为什么高中生应该积极参与科学研究呢?我们与viax科学研究和教育部门进行了深入讨论。

辛西娅小姐

维亚克斯高级科研背景推广导师和海外留学计划导师

从伦敦政治经济学院毕业后,学生们已经在剑桥大学、伦敦政治学院、伦敦大学学院等地注册。

首先,中学生正处于选择未来方向的关键阶段。通过学术研究,孩子们可以真正意识到所有专业都在学习什么,他们将来会有什么样的工作条件。

例如,viax的学生madeline起初不知道她真正喜欢什么。后来,她接触到了数据科学的研究课题。从她感兴趣的足球比赛开始,她通过数据建模研究了足球比赛时间和胜率之间的关系。

在学习和研究的过程中,她发现自己对数据科学充满了好奇心,并逐渐明确了自己未来计算机和数据科学的发展方向。

因此,科研项目不仅提供知识,而且引导和激发学生学习的积极性和创造性。

第二,是否有良好的科研经验和科研能力是每个顶尖学校默认的录取标准。

高等教育的使命是为社会进步和产业创新提供理论支持和前沿基础。因此,学校希望从优秀学生中选拔出有能力继承学校遗产的人才,并在科研上取得重大突破。

因此,他们最重要的标准之一是学生的“学术能力”。

许多家长会错误地认为学术是指学校成绩和标准化考试。然而,对于高分数的标准化结果有固定的方法。大量的训练可以使学生在一定水平上稳定地玩。

因此,“软技能”和“结果输出”能更好地反映学生的可塑性和真正的学习能力。

例如,viax的学生和高中生emily对生物学中“再生基因”的话题感兴趣,这是高中无法获得的知识,所以她选择课外科研项目。

在导师的指导下,她了解到一个名为dn/ds的概念是一个可以测量整个基因库中再生基因变化的量。通过这个值,可以分析再生基因的进化过程。

在整个科学研究过程中给她印象最深的是,在导师安排的目标研究中,她意外地发现了一组数据,这是一个超出预期范围的统计规律。找到这些数据后,导师也非常兴奋,说这可能代表了一个新再生基因的特征规律。于是艾米丽继续探索,找到更多的理论来支持她的推测,并写了一篇论文。

最后,她的论文被一个国际会议所接受,她也收到了许多向科学期刊投稿的邀请。与此同时,她还收到了埃默里大学梦想学校的教育邀请,获得了这项科研成果。


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