STEAM
教育在美国已经越来越受重视。STEAM是五个单词的缩写：Science（科学）, Technology（技术）, Egineering（工程）, Arts（艺术）, Maths（数学）。STEAM是美国政府提出的教育倡议，即加强美国K12关于科学、技术、工程、艺术以及数学的教育。一开始，最初的倡议只有四个字母STEM，是美国反思其基础教育在理工科方面渐渐呈现弱势而做出的改变。近期加入了Arts，也就是艺术，变得更加全面。
奥巴马是美国史上首位会编程的总统，他曾宣称世界上的所有人都应该学习编程， “别总充当消费者，试着创造点什么；花一小时，你就可以了解更多关乎我们生命一部分的科技。”2014年，为庆祝“计算机科学教育周”正式启动，奥巴马编以身作则写了一段JavaScrip代码，实现了在屏幕上显示一个正方形的功能。其实早在2009年奥巴马就提到：“我希望政府决策者和教育工作者能设计一些合理的评判标准。孩子们的水平测试不仅仅应该限制于考试，更应该注重他们是否掌握了21世纪的必要技能——那就是解决问题的能力，批判性的思维，企业家精神和创造力。”

如果孩子没有抽象性思维，不辨是非，不能团队合作，或是不能说一门除了英文以外的语言，那这个孩子的未来是暗淡的。在奥巴马的大力提倡下，机器人，3D 打印进入了美国小学校园。例如小杨老师工作的学校就有由Cal-tech（没错，就是生活大爆炸里面的谢耳朵所在的学校）的大学生租建了来帮助女孩学习计算机编程小组——Robogals Caltech。我们学校也有3D打印机，三年级小朋友电脑课学习的是用Tinkercard在线3D设计工具来设计3D图像，最后3D打印出来！     
那深入到美国校园里面, STEAM教育不仅仅是提倡学习这五个科目，更是提倡把这五个科目融会贯通，付诸于实践。相对于传统的老师讲、学生听的教学模式，STEAM教育代表着现代教育的一种哲学——注重学习过程，而不是结果。在这种教育模式里，学生是课程的主角，而老师则扮演帮助学生的角色。
这样一个设计的过程包括
第一步：找到问题和需求
这个过程激发了孩子的好奇心，探索未知的世界能力。例如我的一个学生曾经做了一个实验来探究不同的易拉罐放水里到底是沉还是浮。在有的孩子眼里，这只是一个普通的装着各种不同液体的易拉罐，或是萌生过探究“这罐子放水里是沉是浮”的想法，只是因为没有收到启发，而最终放弃。而我的学生，在父母的帮助下尝试了各种不同的易拉罐，最后得出有糖的易拉罐会沉，无糖的易拉罐会浮的结论。找到问题和需求不一定是需要刻意寻找，而在生活中孩子常常会问一些在大人看来脑洞打开的问题？记得小杨老师小时候就会常常冥思苦想一个问题——地是平的，所以地球一定有一个尽头，人们走到尽头，就会掉到宇宙里。这个问题我曾经百思不得其解，也求助过妈妈，但是无疾而终。请仔细聆听孩子的需求，记录下他们的问题，或许这就是一个小科学发明的开始！
第二步：对问题和需求做调查
做调查是美国小学生常常布置的家庭作业。常常老师会让孩子回家做调查。比如我曾经让我的学生调查超市里面的食物哪一种更便宜。我给他们分配了100美元的预算，让他们选择最实惠的食物制作一个感恩节晚餐。在这个两周的课外作业里，爸爸妈妈就带着孩子去几个不同的超市，比对食品的价格，最后得出结论带回教室。有的调查也可以到图书馆执行，所以你常常会看到放学以后美国的图书馆满满都是放学的学生。小小的身子埋在书海里面，那是他们正在做调查呢！
第三步：找出可能的解决方案
做完调查以后，孩子应该提出几种不同的解决方案。很多时候一个问题不仅仅只有一种解决方案，所以他们的各种想法都应该是被鼓励的。与其说“嗨，你这个想法不对”，不如说“嗨，试试看，就知道了！” 鼓励孩子天马行空的想法，最后去做验证。
第四步：选择最佳方案
这个是体验一个孩子有没有团队合作精神的最佳场合。在大部分的STEAM活动中，孩子都会分组完成任务。一个组里必然有不同的方案。那最公平的办法就是每个人展示自己的方案，阐述自己的观点，最后投票选择。在美国的孩子里，公平非常重要，不规范得来的胜利往往不被认可。而能够理性分析获得大部分人支持的方案会最后胜出，也让其他输了的人心服口服。
第五步：执行这个方案和理论
STEAM教育要求孩子们动手动脑，使得孩子注重实践、注重动手、注重过程，但提升动手实践能力不等于提升创造力。基于创新意识下，结合动手实践和探索才能真正唤醒孩子与生俱来的创造力潜能。执行方案可能是最吸引孩子的一个过程！ 
第六步：测试和评估
就如同软件公司里都需要照片一个测试的员工一样。测试和评估必不可少。
第七步：讨论结果
小组讨论是否方案选择正确。
第八步：重新设计
如果不正确，可以提出各种改进方案的假设。一个科学实验的成功可能有千百次的失败做铺垫。鼓励孩子，让他们勇敢的尝试推倒+重建！我们需要的不是一个完成的产品，而是一个经过推敲后的作品。
下面看看我如何通过一个用棉花糖和牙签搭桥来测试称重的活动来提现一个完整的STEM项目。
准备材料。
1. 牙签：每组100根
2. 小的棉花糖：每组50 个（用棉花糖而不用胶水或者细绳的原因是因为不想浪费时间在固定牙签上面，棉花糖是个非常方便的“固体胶”，缺点是多次使用后会变得很粘稠）
3. 活动纸
4. 两个卫生纸的空盒用来做桥
在活动开始之前，把学生分为3-4组。讲好活动的规则和后果。在活动之前树立规则很重要，这样在孩子犯错时，不会对自己所受到的惩罚感到愤怒。因为这是他们的选择——按规则，平安无事；不按规则，接受惩罚。
规则之一：务必申明这些棉花糖是不可以吃的，特别是用手拿过的棉花糖，有很多细菌。
规则之二：只可以用到50个棉花糖和100根牙签。
规则之三：桥需要有6英寸的的长。我会把他们做的桥放在两个间隔6英寸的纸盒中间，然后在桥上放入硬币。最后看桥能承受多少重量。
老师讲解
首先，我读了一本书《纽约》，里面有介绍纽约布鲁克林大桥的一段文字。然后我跟学生一起讨论各种各样的桥。 例如，吊桥（金门大桥），拱桥（卢沟桥），斜张桥（杨浦大桥）等等。我还给学生时间用笔记本电脑在班上搜索他们感兴趣的桥的样子。之后我给学生3分钟时间安静的思考，构思他们想要做的桥。
到了启发性思考的时候，我让学生思考这几个问题：
1.  什么东西能让桥承重？
2.  桥的两边边上需要护栏来固定吗？
3.  在两端桥是否需要柱子？
4.  什么东西来固定住桥面？
然后，我让每个学生都独立设计自己的桥的样子。下面是我提供给学生一些设计桥的思路：
学生设计
学生们制作了各种各样桥的图纸。不得不感叹这些孩子把这个项目认认真真地当做一个建筑物。我们一共用多少牙签？每个支柱需要几根牙签？三角形是最坚固的形状？最后的长宽高分别是多少呢？设计完以后，每一组每一个孩子都为自己的作品宣传，争取能最后被选中。下面是一些我的学生的设计：
分组讨论
等学生都设计完了以后，让他们讨论并且选出最佳方案。然后投票选出每组最佳方案，填入表格。开始行动！
Let's do it!
首先我让学生复习了一下数学的概念。所以我们做了一个形状设计的小活动。在我们四年级的数学学习中，我们会学到2D图形。所以我列出来梯形、五边形、六边形、八边形。每个形状的边是多少？顶点有多少？
然后我们复习了3D图形。有正方体、长方体、五菱锥、方椎体。每一个3D图形的点、线、面有多少？
开始制作啦！
测试和评估
等所有的组做完，就到了最振奋人心的时刻了。每个组轮流到前面来测试。把一个小塑料盒放到他们搭起的桥上，然后一枚一枚硬币往里面放：
1,2,3,4,5...全班都屏住呼吸！
最后的胜利者是——74枚硬币！
延伸扩展
棉花糖的活动可以扩展出学习别的数学概念。如：用制定数量的牙签，设计一个最长长度可以跨越两个桌子的桥。
用特定数量的牙签，堆出最高的塔。
射击游戏：
把棉花糖扔出击中靶心，记录棉花糖飞跃的长度。
不同的材料
除了用牙签，还可以选择别的材料。如果用吸管的话，可以使用胶带固定，这样可以免去了用棉花糖带来的烦恼。
用小卡片也是个不错的选择。
看完这么多例子，还不去买个牙签和棉花糖来试一试？
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关于小杨老师：
美国计算机硕士+教育学双硕士，曾在科技报社担任记者，爱好写作、教书、科技、美食和一切新鲜有趣的事物。现在美公立小学教书，也在不断学习中，乐于与大家分享教书过程中的想法。
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