中小学工程技术教育
WORKING FOR AN INNOVATION DEAL USA IN THE 21ST CENTURY
This page builds a link to the Scholar STEAM K12 Plus site, my web site on the subject of K-12 STEAM (science, technology, engineering, arts and mathematics) improvement in the United States, with a strong focus on K-12 engineering and technology education. The creation of this web site is a logical extension of my research on the issue as a National Center for Engineering and Technology Education Fellow (funded by the National Science Foundation) at the University of Georgia (2007-2009), the publication of my Vision Paper titled Proposed Model for a Streamlined, Cohesive, and Optimized K-12 STEM Curriculum with a Focus on Engineering, in The Journal of Technology Studies, a peer-reviewed scholarly journal associated with Virginia Institute of Technology (Winter 2009 Issue No. 2). The vision paper advocates comprehensively improvement of STEM (science, technology, engineering, and math) education with a new model of life-long process starting at K-12 level, with two-year community colleges as an important link. This article presents a proposed model for a clear description of K-12 age-possible engineering knowledge content, in terms of the selection of analytic principles and predictive skills for various grades, based on the mastery of mathematics and science pre-requisites, as mandated by national or state performance standards; and a streamlined, cohesive, and optimized K-12 engineering curriculum, in terms of a continuous educational process that starts at kindergarten and/or elementary schools, intensifies at middle schools, differentiates at high schools and streamlines into four-year universities through two-year community colleges, integrating solid mastery of particular analytic skills and generic engineering design processes. This article is based upon a “Vision Paper” that was presented at the International Technology Education Association’s 71st Annual Conference held in Louisville, Kentucky under the sponsorship of Dr. John Mativo, from the University of Georgia. It is hoped that many ideas explored in this article could provide answers to the problems in the current practice of K-12 engineering education, as discussed in the authoritative report issued several months later, on September 8, 2009, by the Committee on K-12 Engineering Education established by the National Academy of Engineering and the National Research Council, titled Engineering in K-12 Education: Understanding the Status and Improving the Prospects, which included the absence of cohesive K-12 engineering curriculum and the lack of well-developed standards. This article is also available at the website of the Institute of Education Sciences (the research arm of the U.S. Department of Education) at http://eric.ed.gov/?id=EJ906150, at Virginia Polytechnic Institute website at http://scholar.lib.vt.edu/ejournals/JOTS/v35/v35n2/pdf/locke.pdf), at EBSCOhost Connection website at http://connection.ebscohost.com/c/articles/69712612/proposed-model-streamlined-cohesive-optimized-k-12-stem-curriculum-focus-engineering.
The vision paper is based on the integration of the collective experience of STEM (science, technology, engineering and mathematics) education practitioners, some general ideas for K-12 STEM education reform advocated by established scholars in the United States (notably, professors at the University of Georgia College of Education and other institutions of higher learning associated with the National Center for Engineering and Technology Education), and my endeavors to build a practical framework to implement these ideas within the context of American K-12 education institutions. It is futuristic but also respectful of the established traditions in STEM pedagogy. After my graduation from the University of Georgia, I also received assistance and encouragement from engineering faculty at East Los Angeles College, which hosts one of the best "2 + 2 Engineering Transfer" programs in California, to allow students to completely finish their first and second years of undergraduate engineering programs at a community college, get certified and then transfer to four-year universities in Southern California to complete their Bachelor of Science degrees in various engineering majors (including mechanical, civil, industrial, electrical and others). I highly appreciate the above-mentioned professors and scholars for their advice, guidance and support.
In the Scholar STEAM K12 Plus web site, I have so far published some of research data, articles, and other documents, peer-reviewed or not, on the subjects of K-12 age-possible engineering topics in the subjects of statics (Presenting a List of High School 9th Grade Age-Possible Statics Topics to Engineering and Technology Educators and Curriculum Developers) and fluid mechanics (Presenting a List of High School 9th Grade Age-Possible Fluid Mechanics Topics to Engineering and Technology Educators and Curriculum Developers).
Additional research outcomes will be published in the Scholar STEAM K12 Plus web site later, to share with K-12 STEM education professionals (teachers, administrators and curriculum developers).
Any question? Please email me: [email protected]
The vision paper is based on the integration of the collective experience of STEM (science, technology, engineering and mathematics) education practitioners, some general ideas for K-12 STEM education reform advocated by established scholars in the United States (notably, professors at the University of Georgia College of Education and other institutions of higher learning associated with the National Center for Engineering and Technology Education), and my endeavors to build a practical framework to implement these ideas within the context of American K-12 education institutions. It is futuristic but also respectful of the established traditions in STEM pedagogy. After my graduation from the University of Georgia, I also received assistance and encouragement from engineering faculty at East Los Angeles College, which hosts one of the best "2 + 2 Engineering Transfer" programs in California, to allow students to completely finish their first and second years of undergraduate engineering programs at a community college, get certified and then transfer to four-year universities in Southern California to complete their Bachelor of Science degrees in various engineering majors (including mechanical, civil, industrial, electrical and others). I highly appreciate the above-mentioned professors and scholars for their advice, guidance and support.
In the Scholar STEAM K12 Plus web site, I have so far published some of research data, articles, and other documents, peer-reviewed or not, on the subjects of K-12 age-possible engineering topics in the subjects of statics (Presenting a List of High School 9th Grade Age-Possible Statics Topics to Engineering and Technology Educators and Curriculum Developers) and fluid mechanics (Presenting a List of High School 9th Grade Age-Possible Fluid Mechanics Topics to Engineering and Technology Educators and Curriculum Developers).
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中小学工程技术教育改革项目:为实现美国21世纪创新之政而奋斗
”一些非常有创意和深思熟虑的想法“
我在2007年获得美国全国工程与技术教育中心博士研究生奖学金(National Center for Engineering
and Technology Education Fellowship,由美国全国科学基金会即 National Science Foundation资助)。全美国共有18名获得者。 该奖学金目的为培养美国未来的中小学工程技术教育领军型人才。
美国全国工程技术教育中心(National
Center for Engineering and Technology Education)某张网页上最下方合照中间穿黄色上衣者就是我本人,照片下标注的英文姓名是Edward
Locke。
我的中小学科学、技术、工程、数学教育改革政策倡议书《走向美国创新之政:关于开发一个流线型的、紧密结合的、最优化的中小学工程课程及相应的教师教育专业的倡议书》(Towards an Innovation Deal USA -
Initiative for a Streamlined, Cohesive and Optimized K-12 Engineering
Curriculum and a Corresponding Teacher Education Program)获得了美国教育界主管官员及学者多人的好评,认为“它包含了一些非常有创意和深思熟虑的想法”。该倡议书已经在国际技术教育协会在美国肯塔基州路易斯维尔市召开的2009年度会议上做过介绍,其中有关中小学工程教育部分以《以工程教育为重点开发一种流线型的、紧密结合的、最优化的中小学科学、技术、工程、数学教育模式的倡议书》(Proposed Model for a
Streamlined, Cohesive, and Optimized K-12 STEM Curriculum with a Focus on
Engineering)为标题,作为一篇远景规划文章(vision paper)发表于美国弗吉尼亚州理工学院所属技术教育杂志(The
Journal of Technology Studies,2009年冬季第2期)。该倡议书主要理念获得美国加利福尼亚州洛杉矶地区某些大专院校工程技术系教授支持。该倡议书已经在美国教育部所属教育科学研究院(Institute of
Education Sciences, United States Department of Education)的官方网站上登录。
该教育改革政策倡议书是本人作为美国全国科学基金会资助的研究生(共18位,从全美国8个在工程技术教育方面属于领先地位的大学硕士研究生中择优入取)就读于佐治亚大学期间,充分并深入地研究了最近十多年来美国、澳大利亚、瑞典、芬兰等先进国家中小学工程技术教育实践中的正反两方面经验教训,结合本人关于“开创一个以微积分以下的数学技能为基础的、特别的工程分析技能与一般的工程设计过程相结合的、尊重传统教学方法并全面采纳现代电脑模拟技术的、流线型的、紧密连贯的、最优化的中小学工程课程”的战略思维,及英美国家(包括新加坡等亚洲、非洲、拉丁美洲英联邦国家)人民的共同文化纽带、教育摸式和具体国情,所提出的改革方案。该方案力图遵循与时俱进、温和务实的中庸之道,在古典的英国教育摸式和杜威(John Dewey)倡导的现代美国教育模式之间寻求切合实际的、能够为有关各方所接受的 平衡点,试图以此推动工程技术创新教育机会的平等化,解决美国社会至今存在的妇女、白人工人阶级中的贫困阶层、非洲裔、拉丁裔、原住民子女在科学、技术、工程、数学等科目学生人数过少的问题,并进而从中小学抓起,培养新一代注重社会公德、关注环境保护和可持续发展的创新人才。该建议书极其详细地描述了以美国中小学现有各年级数学、物理、化学教学标准为基础,科学而理性地从现有大学工程技术本科课程教科书中选择合适的课题,编写适合高中学生的工程教科书(内容包括具体的分析解题能力以及一般的设计过程),进行相关教学实验的各个步骤。在具体的教学方法方面,该建议书提出了将(1)传统纸笔解题方法,(2)传统实验方法,同(3)现代电脑工程设计造型模拟技术有机地协调应用的“三结合”的新型教学方式。同时,该建议书还对全面改良现有中小学科学、技术、工程、数学教育模式,提出了切实可行的远景设想。具体来说,在该建议书所设想的未来模式中,中小学将分为“一般中小学校”和“专业性中小学校”。
代价与分享:该教育改革政策倡议书的经济代价是十分昂贵的。美国全国科学基金会属下的全国工程技术教育中心给了我6万美元的奖学金到佐治亚大学教育学院攻读博士研究生(一年3万美元,我本人得2万美元),我放弃了申请年薪6万美元的社区学院全职工程绘图教授职位的机会,两年中少赚8万美元。所以说,美国人民和我个人一共花费了14万美元的代价,才换来了该教育改革政策倡议书的发表。因此,该教育改革政策倡议书既是属于我本人的,更是属于美国人民的,同时,基于美国人民不惜代价为人类科学技术的兴旺发达做开路先锋、并且在最大的限度上同全人类分享研究成果的博大胸襟,该教育改革政策倡议书也是属于全人类的。
在美国科技创新教育的历史上,由华人(尤其是来自中华人民共和国的自费留学生华人)提出这样一项全面改良现有中小学科学、技术、工程、数学教育模式的远景规划,是史无前例的。如同我的专题网页(http://scholarsteamk12plus.weebly.com/statement-of-philosophy.html)上面的示意图所表达的那样,根据这一远景规划,未来的美国中小学将分为两种基本类型:“一般性中小学校”和“专业性中小学校”(如下图所示)。
该教育改革政策倡议书是本人作为美国全国科学基金会资助的研究生(共18位,从全美国8个在工程技术教育方面属于领先地位的大学硕士研究生中择优入取)就读于佐治亚大学期间,充分并深入地研究了最近十多年来美国、澳大利亚、瑞典、芬兰等先进国家中小学工程技术教育实践中的正反两方面经验教训,结合本人关于“开创一个以微积分以下的数学技能为基础的、特别的工程分析技能与一般的工程设计过程相结合的、尊重传统教学方法并全面采纳现代电脑模拟技术的、流线型的、紧密连贯的、最优化的中小学工程课程”的战略思维,及英美国家(包括新加坡等亚洲、非洲、拉丁美洲英联邦国家)人民的共同文化纽带、教育摸式和具体国情,所提出的改革方案。该方案力图遵循与时俱进、温和务实的中庸之道,在古典的英国教育摸式和杜威(John Dewey)倡导的现代美国教育模式之间寻求切合实际的、能够为有关各方所接受的 平衡点,试图以此推动工程技术创新教育机会的平等化,解决美国社会至今存在的妇女、白人工人阶级中的贫困阶层、非洲裔、拉丁裔、原住民子女在科学、技术、工程、数学等科目学生人数过少的问题,并进而从中小学抓起,培养新一代注重社会公德、关注环境保护和可持续发展的创新人才。该建议书极其详细地描述了以美国中小学现有各年级数学、物理、化学教学标准为基础,科学而理性地从现有大学工程技术本科课程教科书中选择合适的课题,编写适合高中学生的工程教科书(内容包括具体的分析解题能力以及一般的设计过程),进行相关教学实验的各个步骤。在具体的教学方法方面,该建议书提出了将(1)传统纸笔解题方法,(2)传统实验方法,同(3)现代电脑工程设计造型模拟技术有机地协调应用的“三结合”的新型教学方式。同时,该建议书还对全面改良现有中小学科学、技术、工程、数学教育模式,提出了切实可行的远景设想。具体来说,在该建议书所设想的未来模式中,中小学将分为“一般中小学校”和“专业性中小学校”。
代价与分享:该教育改革政策倡议书的经济代价是十分昂贵的。美国全国科学基金会属下的全国工程技术教育中心给了我6万美元的奖学金到佐治亚大学教育学院攻读博士研究生(一年3万美元,我本人得2万美元),我放弃了申请年薪6万美元的社区学院全职工程绘图教授职位的机会,两年中少赚8万美元。所以说,美国人民和我个人一共花费了14万美元的代价,才换来了该教育改革政策倡议书的发表。因此,该教育改革政策倡议书既是属于我本人的,更是属于美国人民的,同时,基于美国人民不惜代价为人类科学技术的兴旺发达做开路先锋、并且在最大的限度上同全人类分享研究成果的博大胸襟,该教育改革政策倡议书也是属于全人类的。
在美国科技创新教育的历史上,由华人(尤其是来自中华人民共和国的自费留学生华人)提出这样一项全面改良现有中小学科学、技术、工程、数学教育模式的远景规划,是史无前例的。如同我的专题网页(http://scholarsteamk12plus.weebly.com/statement-of-philosophy.html)上面的示意图所表达的那样,根据这一远景规划,未来的美国中小学将分为两种基本类型:“一般性中小学校”和“专业性中小学校”(如下图所示)。
在“一般性中小学校”中,合适的工程分析与设计课题将被编入现有各年级一般科学、数学、物理、化学等科学技术课程,作为辅助学习材料,帮助学生理解数学、物理、化学等课程中所教授的理论在日常生活与创新设计中的实际应用,提高学习兴趣并从小培养创新能力;在高中阶段,将开设电脑平面制图与立体建模、电脑美工与技术插图、木工、金工与模型制作等同工程设计与科学实验有关的技术课程为进入大学专业做好准备;“一般中小学校”可以为未来的创新型经济的发展提供具备良好素质与解决具体创新设计问题能力的普及型科学、技术、工程、数学人才。
在“专业性中小学校”中,合适的工程分析与设计课题将被编入现有小学与初中数学和一般科学课程,作为辅助学习材料,帮助学生理解数学和一般科学课程中所教授的理论在日常生活与创新设计中的实际应用,提高学习兴趣并从小培养创新能力;在初中阶段,将开设电脑平面制图与立体建模、电脑美工与技术插图、木工、金工与模型制作等同工程设计与科学实验有关的技术课程;在高中阶段,将根据各个地区经济发展的具体需求,开设专业性很强的、同大学对应专业相连贯的科学、技术与工程课程,并且在毕业前的最后一个学期将有同学生年龄相适应的毕业设计或研究作业。“专业性中小学校”可以为未来的创新型经济的发展提供具备开拓创新研发新领域所需要的专业素质的、并且能够解决具体创新设计问题的领军型科学、技术、工程、数学人才。
开拓性与奠基性:该项目将设计、开发世界上第一个流线型的、紧密连贯的、最优化中小学工程技术网上免费课程(其中技术部分适应初中,工程部分适应高中),在题材的多样性、全面性、传统教学方法与现代电脑软件模拟相结合、及中小学课程与大学课程连贯配套等方面,均比澳大利亚、美国等先进国家现有的收费或免费的中小学工程技术课程优越(附寄有关网站名录)。根据本人研究所得出的结论,目前世界上中小学工程设计教育实践最为科学合理者当数澳大利亚,该国的相关课程较为连贯并且已经制定、实施过一些合理的教学标准。中国目前在此方面基本上属于空白。因此,该项目的实施,将使参与该项目的学生在高中毕业时具备同年龄相适应的初级产品设计能力,将有助于全面提高中国学生的创新设计与解决实际问题能力。并大大增加中国在创新型人才培养方面的自我造血能力。
请注意:该建议书完全是本人的个人意见;虽然已经获得美国个别院校教授及个别教育界领袖个人的支持或赞同,但是其中的所有意见均系本人个人见解,并不能代表任何美国的政府机构、学校、或民间组织的立场。本人的建议书发表后属于“公共领域知识产权”,中国方面(或任何国家的教育主管部门),都完全可以独立自主地根据其中意见改善本国中小学创新教育,而无需经过本人同意或者插手。尽管如此,倘若中国方面认为有必要,并且愿意按照国际上科技交流中约定俗成的(尽管是不成文的)文明惯例,在采纳上述建议书时同本人继续联系,则本人将十分乐意地提供必要而可能的支持。本人还有一个研究报告题为《澳大利亚中小学工程教育:一个结合实际分析技能 与创新设计能力的强势的、连贯性的模式》(K-12 Engineering Curriculum in Australia: A Vigorous and Cohesive Model Integrating Practical Analytic Skills& Creative Design)准备登录在我的专门网页上。届时另行通知。
对中国(包括台湾和香港地区)的参考意义:该方案或许可以为中国的教育事业的进步提供参考。在美国发行的同中国政府保持密切联系 的《侨报》总编辑刘晓东先生曾经帮助翻译发表过该文章梗概。对于西方先进国家、尤其是时至今日在世界上就总体而言在科学技术教育领域方面尚处最先进水平的美国的中小学科学、技术、工程、数学教育体制提出全面的、战略性的改革设想,这在国际华人学者的历史上是第一次。因此,该建议书的发表在中小学工程技术创新教育历史上具有开拓性与奠基性的历史意义。美国全国工程学院(National Academies of Engineering)和全国研究理事会(National Research Council)所联合设立的中小学工程教育委员会 (Committee on K-12 Engineering Education)曾经在2009年发表题为《中小学工程教育:理解现状与 改善未来》(Engineering in K-12 Education: Understanding the Status and Improving the Prospects)的报告书,指出了美国最近十多年来中小学工程教育实践中所存在的许多严重问题,包括课程内容的混乱、教学标准的缺乏、师资培训的不规范等。而所有这些问题, 本人在2008年(在该报告书发表之 前一年)所提出的改革方案中已经指出了切实可行的解决方法。该改革建议书原为本人在进修2008年秋季学期美国全国工程技术教育中心第三核心课程(工程设计综合、分析和系统思维)(NCETE Core 3 - Engineering Design: Synthesis, Analysis, and Systems Thinking)中所完成的一项研究课题。该课程由美国佐治亚大学教育学院和农业工程与科学学院的数位教授共同授课。中国(包括台湾和香港地区)教育决策当局如果有兴趣推广这个中小学工程技术教育项目,可以考虑如下两种方案:(1)自主推广:中国(包括台湾和香港地区)教育决策当局可以参考该建议书所提出的远景规划,根据中国(包括台湾和香港地区)的具体国情、区情与实际条件,开发、试验并推广适合中国(包括台湾和香港地区)需要的相关课程项目,本人原则上不加干预,但是可以提供少量咨询服务并按照国际主流社会标准收取少量咨询费。(2)合作推广:中国(包括台湾和香港地区)教育决策当局可以帮助寻找愿意出资赞助的富豪即企业家(或大型企业、财团法人)组成一个“后援会”,共同出资10万美元赞助本人和本人的美国团队完成该项目的前期研究工作。研究成果在网站上公开发表。之后,中国(包括台湾和香港地区)和有兴趣的美国地方教育决策当局可以在各自管辖的领土上选择中小学校进行教学实验、分析研究实验结果并交换经验。
具体实施步骤
以上远景规划的实现需要三个基本步骤:(1)对于中小学各年级学生可能学习掌握的工程技术知识的课题选择的基础研究(以下简称“基础研究”);(2)关于中小学各年级学生可能学习掌握的工程技术知识的课题的教学实验(以下简称“教学实验”);(3)新型中小学工程技术课程免费网上教材开发设计(以下简称“教材网站开发设计”)。
我为了促进以工程教育为重点开发一种流线型的、紧密结合的、最优化的中小学科学、技术、工程、数学教育模式,特别设立网站 (http://scholarsteamk12plus.weebly.com)。这个网站的目标读者将包括教育界主管官员和一般雇员,科学、技术、工程、艺术、数学等专业的教授、教师、和学生,对科学、技术、工程、艺术、数学等领域创新型人才有特殊需要的企业界人士,以及政界领袖。这个网站将发表我和我的团队成员关于选择中小学校学生(主要从高中开始)可能有能力学习的工程课题进行教学实验的研究成果,包括17种不同科目,其中两种科目的研究已经完成并在我的网站上发表。有关网页如下:
http://scholarsteamk12plus.weebly.com/statement-of-philosophy.html(研究项目的宗旨和目标)
http://scholar.lib.vt.edu/ejournals/JOTS/v35/v35n2/pdf/locke.pdf (远景规划论文)
http://eric.ed.gov/?id=EJ906150(远景规划论文收录在美国联邦政府教育部所属教育科学研究院,即Institute of Education Sciences,网站上)
http://scholarsteamk12plus.weebly.com/statics-for-k12.html (静力学研究结果,列表标明可以在高中学生中进行教学实验的静力学课题和所需要的时间,包括必需具备或者补修的数理化知识。请点击Presenting a List of High School 9th Grade Age-Possible Statics Topics to Engineering and Technology Educators and Curriculum Developers、Presenting a List of High School 9th Grade Age-Possible Statics and Fluid Mechanics Topics and Estimating the Time Slot Needed for Their Coverage in High School Schedule、和High School Appropriate Statics Tables标题以便阅读或下载有关文件)
http://scholarsteamk12plus.weebly.com/fluid-mechanics-for-k12.html,(流体力学研究结果,列表标明可以在高中学生中进行教学实验的流体力学课题和所需要的时间,包括必需具备或者补修的数理化知识。请点击Presenting a List of High School 9th Grade Age-Possible Fluid Mechanics Topics to Engineering and Technology Educators and Curriculum Developers、
Presenting a List of High School 9th Grade Age-Possible Statics and Fluid Mechanics Topics and Estimating the Time Slot Needed for Their Coverage in High School Schedule、High School Appropriate Fluid Mechanics Tables、和标题以便阅读或下载有关文件)
这项研究计划完成后,可以在中国(包括台湾和香港)、以及美国洛杉矶地区某些中小学校中进行教学实验。将来还可以开发一个免费的中小学工程教育教科书网站,共全世界英语国家和华语国家(中国和新加坡)人民共同使用。这个网站将包括新编写的教材,和同英语国家(美国、英国、澳大利亚、加拿大、新西兰、爱尔兰、和新加坡)现有免费教材网站的连接。
资金支持:该项目可以考虑向中国政府人才招聘计划申请研究资金,但是更加完美的方式是在中国政府有关部门的帮助下,寻找对未来创新人才的培养有特殊需求的富豪级企业家、或大型企业、财团共同出资赞助。最近三十年,中国出现了一大批富可敌国的世界级富豪企业家。他们经常来美国做豪华旅游,一次手就以现款同时购买好几座价值百万美元豪宅,或者到赌城豪赌每次十多万美元者不在少数,往往让美国的富豪们自叹莫如。即使中国政府分文不出,由中国的世界级富豪企业家门捐款开发该项目也是可以办到的。这样做其实比政府出钱更好,将产生两大政治经济利益:(1)有利于提升富豪级企业家们的社会形象,消除中国大陆目前社会上普遍存在的“仇富”心态,大大地促进社会和谐;(2)更好地为中国民营企业培养未来的创新型开发设计人才,为目前的富豪级企业家们财运久长、富贵恒久提供人力资源方面的保障。
我需要筹备10万美元完成这项研究计划中的“基础研究”步骤。随后两个步骤(“教学实验”和“教材网站开发设计”)所需经费大概在100万美元到200万美元之间,但是具体数目只有在完成“基础研究”步骤后才有可能作出科学、合理的估算。“基础研究”步骤中有5个科目(Introduction to STEAM &Product Design for K12、CADD & Product Design for K12 、Manufacturing Processes for K12、Introduction for Computerized Architectural Design for K12和Introduction to Global Positioning System & Land Syurveying for K12)每一个科目需要2500美元经费,另外12个科目每一个科目需要5000美元经费。我的计划是请5个中产阶级个人每人赞助2500美元,请12个富豪级企业家(或大型企业、财团法人)每人赞助5000美元。总共需要赞助费2500美元 x 5 + 5000美元 x 12 = 72500美元,加上中文翻译费和其它开支,共需要10万美元,包括我本人所得的研究费、给其他美国大学工程教授和中小学教师的核对费、以及给东洛杉矶学院工程系学生的助学金(学生帮助打字,我教授他们制作个人网站等有用技术作为交换,同时给以少量奖金)。可以由20位中产阶级和富豪企业家分别科目赞助,也可以由一个大富豪(或大型企业、财团法人)全额荣誉赞助。赞助者可以先做出赞助承诺,我会安排时间完成每一项科目的研究,在开始一项科目的研究前通知赞助者支付该项科目的研究赞助费(收到赞助费后立即在网页上鸣谢,并且在30天之内完成该项科目的研究,并公布研究结果)。
对于“基础研究”步骤,凡是赞助2500美元的中国(包括台湾和香港)公民或海外华人个人,我会在有关科目网页用英文和中文标注
“The research on this subject has been honorably financed by a generous gift of US$2500 from Mr./Ms./Mrs X, x City, X Province, X Country. 本科目的研究成果由某国某省某市某先生/小姐/女士荣誉赞助经费2500美元”(基本样式可以在http://scholarsteamk12plus.weebly.com/introduction-to-steam--product-design-for-k12.html网页查看)。除此之外,会在“朋友和赞助者”网页(http://scholarsteamk12plus.weebly.com/friends--supporters.html下设立一个专门网页介绍赞助人生平事迹(包括个人履历、事业成就、家庭和业余爱好等。如果有个人网站可以建立链接。如果没有,可以参照“还珠格格网”(http://huanzhugege.weebly.com/)或“还珠贝勒网”(http://huanzhubeile.weebly.com/)的样式免费设立一个个人网页(网站公司不收费,除非增加功能并去掉weebly域名,每年40美元)
对于“基础研究”步骤,凡是赞助5000美元的中国(包括台湾和香港)或海外华人富豪级企业家(或大型企业、财团法人),我会在有关科目网页用英文和中文标注
“The research on this subject has been honorably financed by a generous gift of US$2500 from Mr./Ms./Mrs X, x City, X Province, XCountry. 本科目的研究成果由某国某省某市某公司董事长(或其它头衔)某先生/小姐/女士荣誉赞助经费5000美元”(基本样式可以在http://scholarsteamk12plus.weebly.com/introduction-to-steam--product-design-for-k12.html网页查看)。除此之外,会在“朋友和赞助者”网页(http://scholarsteamk12plus.weebly.com/friends--supporters.html下设立一个专门网页介绍老板生平事迹(包括个人履历、事业成就、家庭和业余爱好等,以及公司的成就包括经济上的成就和对于慈善等社会事业的贡献。如果有个人网站可以建立链接。如果没有,可以参照“还珠格格网”(http://huanzhugege.weebly.com/)的样式免费设立一个个人网站(网站公司不收费,除非增加功能并去掉weebly域名,每年40美元)。除此之外,如果有公司网站可以建立链接(限于10家)。如果没有,可以在收费上(3000美元到1万美元不等)打25%折扣帮助设立一个。
有兴趣赞助的人士请用电子邮件同本人联系([email protected])。请附上个人生平事迹,包括个人履历、事业成就、家庭和业余爱好等,以及公司的成就包括经济上的成就和对于慈善等社会事业的贡献、个人和公司网站网址,以便使用。除此之外,请提供联系人电子邮箱、QQ或Skypy号码或联络帐号等(以上事项会妥善保密,仅供联络时使用)。
在“专业性中小学校”中,合适的工程分析与设计课题将被编入现有小学与初中数学和一般科学课程,作为辅助学习材料,帮助学生理解数学和一般科学课程中所教授的理论在日常生活与创新设计中的实际应用,提高学习兴趣并从小培养创新能力;在初中阶段,将开设电脑平面制图与立体建模、电脑美工与技术插图、木工、金工与模型制作等同工程设计与科学实验有关的技术课程;在高中阶段,将根据各个地区经济发展的具体需求,开设专业性很强的、同大学对应专业相连贯的科学、技术与工程课程,并且在毕业前的最后一个学期将有同学生年龄相适应的毕业设计或研究作业。“专业性中小学校”可以为未来的创新型经济的发展提供具备开拓创新研发新领域所需要的专业素质的、并且能够解决具体创新设计问题的领军型科学、技术、工程、数学人才。
开拓性与奠基性:该项目将设计、开发世界上第一个流线型的、紧密连贯的、最优化中小学工程技术网上免费课程(其中技术部分适应初中,工程部分适应高中),在题材的多样性、全面性、传统教学方法与现代电脑软件模拟相结合、及中小学课程与大学课程连贯配套等方面,均比澳大利亚、美国等先进国家现有的收费或免费的中小学工程技术课程优越(附寄有关网站名录)。根据本人研究所得出的结论,目前世界上中小学工程设计教育实践最为科学合理者当数澳大利亚,该国的相关课程较为连贯并且已经制定、实施过一些合理的教学标准。中国目前在此方面基本上属于空白。因此,该项目的实施,将使参与该项目的学生在高中毕业时具备同年龄相适应的初级产品设计能力,将有助于全面提高中国学生的创新设计与解决实际问题能力。并大大增加中国在创新型人才培养方面的自我造血能力。
请注意:该建议书完全是本人的个人意见;虽然已经获得美国个别院校教授及个别教育界领袖个人的支持或赞同,但是其中的所有意见均系本人个人见解,并不能代表任何美国的政府机构、学校、或民间组织的立场。本人的建议书发表后属于“公共领域知识产权”,中国方面(或任何国家的教育主管部门),都完全可以独立自主地根据其中意见改善本国中小学创新教育,而无需经过本人同意或者插手。尽管如此,倘若中国方面认为有必要,并且愿意按照国际上科技交流中约定俗成的(尽管是不成文的)文明惯例,在采纳上述建议书时同本人继续联系,则本人将十分乐意地提供必要而可能的支持。本人还有一个研究报告题为《澳大利亚中小学工程教育:一个结合实际分析技能 与创新设计能力的强势的、连贯性的模式》(K-12 Engineering Curriculum in Australia: A Vigorous and Cohesive Model Integrating Practical Analytic Skills& Creative Design)准备登录在我的专门网页上。届时另行通知。
对中国(包括台湾和香港地区)的参考意义:该方案或许可以为中国的教育事业的进步提供参考。在美国发行的同中国政府保持密切联系 的《侨报》总编辑刘晓东先生曾经帮助翻译发表过该文章梗概。对于西方先进国家、尤其是时至今日在世界上就总体而言在科学技术教育领域方面尚处最先进水平的美国的中小学科学、技术、工程、数学教育体制提出全面的、战略性的改革设想,这在国际华人学者的历史上是第一次。因此,该建议书的发表在中小学工程技术创新教育历史上具有开拓性与奠基性的历史意义。美国全国工程学院(National Academies of Engineering)和全国研究理事会(National Research Council)所联合设立的中小学工程教育委员会 (Committee on K-12 Engineering Education)曾经在2009年发表题为《中小学工程教育:理解现状与 改善未来》(Engineering in K-12 Education: Understanding the Status and Improving the Prospects)的报告书,指出了美国最近十多年来中小学工程教育实践中所存在的许多严重问题,包括课程内容的混乱、教学标准的缺乏、师资培训的不规范等。而所有这些问题, 本人在2008年(在该报告书发表之 前一年)所提出的改革方案中已经指出了切实可行的解决方法。该改革建议书原为本人在进修2008年秋季学期美国全国工程技术教育中心第三核心课程(工程设计综合、分析和系统思维)(NCETE Core 3 - Engineering Design: Synthesis, Analysis, and Systems Thinking)中所完成的一项研究课题。该课程由美国佐治亚大学教育学院和农业工程与科学学院的数位教授共同授课。中国(包括台湾和香港地区)教育决策当局如果有兴趣推广这个中小学工程技术教育项目,可以考虑如下两种方案:(1)自主推广:中国(包括台湾和香港地区)教育决策当局可以参考该建议书所提出的远景规划,根据中国(包括台湾和香港地区)的具体国情、区情与实际条件,开发、试验并推广适合中国(包括台湾和香港地区)需要的相关课程项目,本人原则上不加干预,但是可以提供少量咨询服务并按照国际主流社会标准收取少量咨询费。(2)合作推广:中国(包括台湾和香港地区)教育决策当局可以帮助寻找愿意出资赞助的富豪即企业家(或大型企业、财团法人)组成一个“后援会”,共同出资10万美元赞助本人和本人的美国团队完成该项目的前期研究工作。研究成果在网站上公开发表。之后,中国(包括台湾和香港地区)和有兴趣的美国地方教育决策当局可以在各自管辖的领土上选择中小学校进行教学实验、分析研究实验结果并交换经验。
具体实施步骤
以上远景规划的实现需要三个基本步骤:(1)对于中小学各年级学生可能学习掌握的工程技术知识的课题选择的基础研究(以下简称“基础研究”);(2)关于中小学各年级学生可能学习掌握的工程技术知识的课题的教学实验(以下简称“教学实验”);(3)新型中小学工程技术课程免费网上教材开发设计(以下简称“教材网站开发设计”)。
我为了促进以工程教育为重点开发一种流线型的、紧密结合的、最优化的中小学科学、技术、工程、数学教育模式,特别设立网站 (http://scholarsteamk12plus.weebly.com)。这个网站的目标读者将包括教育界主管官员和一般雇员,科学、技术、工程、艺术、数学等专业的教授、教师、和学生,对科学、技术、工程、艺术、数学等领域创新型人才有特殊需要的企业界人士,以及政界领袖。这个网站将发表我和我的团队成员关于选择中小学校学生(主要从高中开始)可能有能力学习的工程课题进行教学实验的研究成果,包括17种不同科目,其中两种科目的研究已经完成并在我的网站上发表。有关网页如下:
http://scholarsteamk12plus.weebly.com/statement-of-philosophy.html(研究项目的宗旨和目标)
http://scholar.lib.vt.edu/ejournals/JOTS/v35/v35n2/pdf/locke.pdf (远景规划论文)
http://eric.ed.gov/?id=EJ906150(远景规划论文收录在美国联邦政府教育部所属教育科学研究院,即Institute of Education Sciences,网站上)
http://scholarsteamk12plus.weebly.com/statics-for-k12.html (静力学研究结果,列表标明可以在高中学生中进行教学实验的静力学课题和所需要的时间,包括必需具备或者补修的数理化知识。请点击Presenting a List of High School 9th Grade Age-Possible Statics Topics to Engineering and Technology Educators and Curriculum Developers、Presenting a List of High School 9th Grade Age-Possible Statics and Fluid Mechanics Topics and Estimating the Time Slot Needed for Their Coverage in High School Schedule、和High School Appropriate Statics Tables标题以便阅读或下载有关文件)
http://scholarsteamk12plus.weebly.com/fluid-mechanics-for-k12.html,(流体力学研究结果,列表标明可以在高中学生中进行教学实验的流体力学课题和所需要的时间,包括必需具备或者补修的数理化知识。请点击Presenting a List of High School 9th Grade Age-Possible Fluid Mechanics Topics to Engineering and Technology Educators and Curriculum Developers、
Presenting a List of High School 9th Grade Age-Possible Statics and Fluid Mechanics Topics and Estimating the Time Slot Needed for Their Coverage in High School Schedule、High School Appropriate Fluid Mechanics Tables、和标题以便阅读或下载有关文件)
这项研究计划完成后,可以在中国(包括台湾和香港)、以及美国洛杉矶地区某些中小学校中进行教学实验。将来还可以开发一个免费的中小学工程教育教科书网站,共全世界英语国家和华语国家(中国和新加坡)人民共同使用。这个网站将包括新编写的教材,和同英语国家(美国、英国、澳大利亚、加拿大、新西兰、爱尔兰、和新加坡)现有免费教材网站的连接。
资金支持:该项目可以考虑向中国政府人才招聘计划申请研究资金,但是更加完美的方式是在中国政府有关部门的帮助下,寻找对未来创新人才的培养有特殊需求的富豪级企业家、或大型企业、财团共同出资赞助。最近三十年,中国出现了一大批富可敌国的世界级富豪企业家。他们经常来美国做豪华旅游,一次手就以现款同时购买好几座价值百万美元豪宅,或者到赌城豪赌每次十多万美元者不在少数,往往让美国的富豪们自叹莫如。即使中国政府分文不出,由中国的世界级富豪企业家门捐款开发该项目也是可以办到的。这样做其实比政府出钱更好,将产生两大政治经济利益:(1)有利于提升富豪级企业家们的社会形象,消除中国大陆目前社会上普遍存在的“仇富”心态,大大地促进社会和谐;(2)更好地为中国民营企业培养未来的创新型开发设计人才,为目前的富豪级企业家们财运久长、富贵恒久提供人力资源方面的保障。
我需要筹备10万美元完成这项研究计划中的“基础研究”步骤。随后两个步骤(“教学实验”和“教材网站开发设计”)所需经费大概在100万美元到200万美元之间,但是具体数目只有在完成“基础研究”步骤后才有可能作出科学、合理的估算。“基础研究”步骤中有5个科目(Introduction to STEAM &Product Design for K12、CADD & Product Design for K12 、Manufacturing Processes for K12、Introduction for Computerized Architectural Design for K12和Introduction to Global Positioning System & Land Syurveying for K12)每一个科目需要2500美元经费,另外12个科目每一个科目需要5000美元经费。我的计划是请5个中产阶级个人每人赞助2500美元,请12个富豪级企业家(或大型企业、财团法人)每人赞助5000美元。总共需要赞助费2500美元 x 5 + 5000美元 x 12 = 72500美元,加上中文翻译费和其它开支,共需要10万美元,包括我本人所得的研究费、给其他美国大学工程教授和中小学教师的核对费、以及给东洛杉矶学院工程系学生的助学金(学生帮助打字,我教授他们制作个人网站等有用技术作为交换,同时给以少量奖金)。可以由20位中产阶级和富豪企业家分别科目赞助,也可以由一个大富豪(或大型企业、财团法人)全额荣誉赞助。赞助者可以先做出赞助承诺,我会安排时间完成每一项科目的研究,在开始一项科目的研究前通知赞助者支付该项科目的研究赞助费(收到赞助费后立即在网页上鸣谢,并且在30天之内完成该项科目的研究,并公布研究结果)。
对于“基础研究”步骤,凡是赞助2500美元的中国(包括台湾和香港)公民或海外华人个人,我会在有关科目网页用英文和中文标注
“The research on this subject has been honorably financed by a generous gift of US$2500 from Mr./Ms./Mrs X, x City, X Province, X Country. 本科目的研究成果由某国某省某市某先生/小姐/女士荣誉赞助经费2500美元”(基本样式可以在http://scholarsteamk12plus.weebly.com/introduction-to-steam--product-design-for-k12.html网页查看)。除此之外,会在“朋友和赞助者”网页(http://scholarsteamk12plus.weebly.com/friends--supporters.html下设立一个专门网页介绍赞助人生平事迹(包括个人履历、事业成就、家庭和业余爱好等。如果有个人网站可以建立链接。如果没有,可以参照“还珠格格网”(http://huanzhugege.weebly.com/)或“还珠贝勒网”(http://huanzhubeile.weebly.com/)的样式免费设立一个个人网页(网站公司不收费,除非增加功能并去掉weebly域名,每年40美元)
对于“基础研究”步骤,凡是赞助5000美元的中国(包括台湾和香港)或海外华人富豪级企业家(或大型企业、财团法人),我会在有关科目网页用英文和中文标注
“The research on this subject has been honorably financed by a generous gift of US$2500 from Mr./Ms./Mrs X, x City, X Province, XCountry. 本科目的研究成果由某国某省某市某公司董事长(或其它头衔)某先生/小姐/女士荣誉赞助经费5000美元”(基本样式可以在http://scholarsteamk12plus.weebly.com/introduction-to-steam--product-design-for-k12.html网页查看)。除此之外,会在“朋友和赞助者”网页(http://scholarsteamk12plus.weebly.com/friends--supporters.html下设立一个专门网页介绍老板生平事迹(包括个人履历、事业成就、家庭和业余爱好等,以及公司的成就包括经济上的成就和对于慈善等社会事业的贡献。如果有个人网站可以建立链接。如果没有,可以参照“还珠格格网”(http://huanzhugege.weebly.com/)的样式免费设立一个个人网站(网站公司不收费,除非增加功能并去掉weebly域名,每年40美元)。除此之外,如果有公司网站可以建立链接(限于10家)。如果没有,可以在收费上(3000美元到1万美元不等)打25%折扣帮助设立一个。
有兴趣赞助的人士请用电子邮件同本人联系([email protected])。请附上个人生平事迹,包括个人履历、事业成就、家庭和业余爱好等,以及公司的成就包括经济上的成就和对于慈善等社会事业的贡献、个人和公司网站网址,以便使用。除此之外,请提供联系人电子邮箱、QQ或Skypy号码或联络帐号等(以上事项会妥善保密,仅供联络时使用)。
克服右倾保守观念的阻扰,排除
“左”倾过激主义盲目实验的诱惑,温和渐进地推动中国教育体制向创新方向迈进
本人最近从来自中国的学者与留学生处了解到,目前中国中小学教育较注重培养在各种考试中获得高分数的能力,但是在培养学生创新研发素质方面或许还有可以进一步改善提高的余地。
在目前的中国大陆网站上,某些批评者说话口气尖酸刻薄、凭著对世界教育史的一知半解,或者善意、或者别有用心地将中国目前教育体制讥讽为“应试教育”,鼓吹“推倒重来” 或“教育企业化”,这种好斗的、叛逆性的鼓吹完全违背中国国情、不切实际。本人认为,就目前中国国情而言,“应试教育”固然需要改进,但是确系无可厚非。事实上,中国是目前的“应试教育”模式最接近古典的传统英国教学方法。在上世纪美国实用主义大师杜威先生发起改革之前,美国教育制度基本上实行的正是中国目前的模式。美国现今以创新为主导的模式的形成是经历过温和渐进的数十年演化过程的,而绝非一早一夕之功。
同时应当看到,过分强调“创新”,尤其是在中小学教育中,抛弃历史上形成的行之有效的传统(即采取历史虚无主义的态度),大搞标新立异、“为改革而改革”的试验,则可能患上“左”倾过激主义幼稚病而造成倒退。美国自1960年代开始,中小学教育质量在某种程度上出现下降危机,即是明证(中国“文革”期间教学实验情形与此类似)。就中国目前国情而言,尚不具备全面推行类似美国的“创新教育”模式的物质的或文化的条件,如果急功近利,盲目模仿,则只能造成东施效颦、画虎不成反类犬的后果。但是固步自封,因循守旧也绝非上策。本人认为,对中国来说,最好的选择是结合传统英国的重视基本功的古典式教育和现代美国的重视实用的创新式教育的精华,并结合中国国情,发展中国的教育模式。中国学生在解决一般数学、物理、化学考试试题方面相较美国学生而言具有优势,但是, 在创新思维能力方面或许尚有进一步提高的余地)。尽管如此,本人认为,在(1)绝对不侵犯有关各方面人士在现有体制中的既得利益、(2)绝对尊重目前教育体制的完整性、(3)绝对保留现有体制大多数行之有效的教学方法的“三项根本原则”下,以循序渐进、科学理性、温和务实的态度,向着未来的创新型教育的方向,进行必要的、纯属技术层面上的改良与调整,是值得中国教育界主管官员考虑的课题。
本人的中小学工程技术教育远景规划论文正是在以上“三项根本原则”的指导下,为著解决实际问题而撰写的。
在文化交流方面,中国政府近年来在世界各地大力兴办孔子学院,传播中华传统文化,促进中国与世界各国人民友谊,取得十分可贵的成就。尽管如此,在科学技术教育事业方面,中国在世界上的影响力仍有待提高。
在目前的中国大陆网站上,某些批评者说话口气尖酸刻薄、凭著对世界教育史的一知半解,或者善意、或者别有用心地将中国目前教育体制讥讽为“应试教育”,鼓吹“推倒重来” 或“教育企业化”,这种好斗的、叛逆性的鼓吹完全违背中国国情、不切实际。本人认为,就目前中国国情而言,“应试教育”固然需要改进,但是确系无可厚非。事实上,中国是目前的“应试教育”模式最接近古典的传统英国教学方法。在上世纪美国实用主义大师杜威先生发起改革之前,美国教育制度基本上实行的正是中国目前的模式。美国现今以创新为主导的模式的形成是经历过温和渐进的数十年演化过程的,而绝非一早一夕之功。
同时应当看到,过分强调“创新”,尤其是在中小学教育中,抛弃历史上形成的行之有效的传统(即采取历史虚无主义的态度),大搞标新立异、“为改革而改革”的试验,则可能患上“左”倾过激主义幼稚病而造成倒退。美国自1960年代开始,中小学教育质量在某种程度上出现下降危机,即是明证(中国“文革”期间教学实验情形与此类似)。就中国目前国情而言,尚不具备全面推行类似美国的“创新教育”模式的物质的或文化的条件,如果急功近利,盲目模仿,则只能造成东施效颦、画虎不成反类犬的后果。但是固步自封,因循守旧也绝非上策。本人认为,对中国来说,最好的选择是结合传统英国的重视基本功的古典式教育和现代美国的重视实用的创新式教育的精华,并结合中国国情,发展中国的教育模式。中国学生在解决一般数学、物理、化学考试试题方面相较美国学生而言具有优势,但是, 在创新思维能力方面或许尚有进一步提高的余地)。尽管如此,本人认为,在(1)绝对不侵犯有关各方面人士在现有体制中的既得利益、(2)绝对尊重目前教育体制的完整性、(3)绝对保留现有体制大多数行之有效的教学方法的“三项根本原则”下,以循序渐进、科学理性、温和务实的态度,向着未来的创新型教育的方向,进行必要的、纯属技术层面上的改良与调整,是值得中国教育界主管官员考虑的课题。
本人的中小学工程技术教育远景规划论文正是在以上“三项根本原则”的指导下,为著解决实际问题而撰写的。
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