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真实性学习 | 在真实的环境下培养专家思维,这所创新学校如何做?

坐落于美国马萨诸塞州剑桥市的NuVu创新学校,倡导的全方位贴近真实情境的学习模式。

在NuVu,没有标准的解决方案,没有他人提供的研究计划,学生需要自主搜集相关知识、设计研究方案、把握项目进度。学校认为,深信贴近真实的实践教学有利于培养专家思维。

NuVu的真实性学习究竟如何开展?NuVu 这种模式与传统课堂模式有哪些不同?本文对这些问题做了详细的阐述。

本文原载于《上海教育·环球教育时讯》2019年6月刊。更多信息,详见杂志。

全机械驱动的“蒸汽朋克风”挖掘机、适于骑行背负的人体工程学餐盒、可感知空气质量信息的智能口罩……这些创意绝伦、做工精巧的产品并非出自某位能工巧匠或科学奇人之手。恰恰相反,它们的创作者是一群稚气未脱的中学生。在这所名为NuVu 的创新学校中,青年创客们齐聚一堂,经过一学期或多学期的实践性学习,将头脑中的创意转化为实实在在的产品。

图1 NuVu 鼓励学生在工作室中开展实践学习

NuVu,坐落于美国马萨诸塞州剑桥市,由美国麻省理工学院校友建筑设计师萨巴·古尔(SabaGhole)和计算机科学与人工智能实验室的在读博士生王戴维(David Wang)共同创办。NuVu 致力于为当地高中生提供全方位的创新实践训练。在2013 年,这所学校共招收了400 余名学生,他们广泛参与到130 多个项目中,将科技与生活巧妙融合。

NuVu 真实性学习的四环节

与传统的课堂教学模式不同,NuVu 倡导全方位贴近真实情境的学习模式。具体来看,一个完整的学习周期可以分为项目驱动、实践学习、迭代完善、档案袋评价四个环节。

在项目开展前,导师会对学习目标与内容进行概述,并详细教授所需的知识点。在此基础上,学生对项目解决提出自己的创新性想法,形成初步的计划。然后,学生参与实践,并在创造过程中吸收外部反馈,反复迭代,使产品臻于成熟。在评审环节,学生作品会被公开展出。实践学习周期结束后,NuVu 会将学生的进步过程与最终成果以档案袋的形式进行归总,教师以此为依据对学生的学习效能进行考核。

(1)项目驱动创新

“NuVu 的发音近似于新思维(New View),我们鼓励学生运用新思维解决现实生活中的诸多问题。” 麻省理工学院校友、NuVu 联合创始人赛义德· 艾瑞达(Saeed Arida)博士介绍道,“而各式实践项目正是我们用以激发新思维的核心要素。” 

如艾瑞达博士所言,项目驱动(Project Driven) 是NuVu 最鲜明的办学特色。学生们并不参与任何标准化的考试,而是在导师的指导下,围绕一个项目进行为期两周的探索性学习。在亲自解决项目难题的过程中,参与者的知识水平与实践能力将得到极大提升。

项目有效驱动创新的前提在于两点。首先,项目必须贴近实际。即项目目标旨在解决实际问题, 问题的解决也需符合现实规范。布雷迪(Brady)是这一理念的受益者,他敏锐地发现日常生活中人们无法在狭小的室内进行体育活动这一痛点,于2011 年设计了一款可开展虚拟足球游戏的交互式地面投影设备。

通过现实情境测试、邀请用户试用,布雷迪不断改进产品,最终在公开评审会上收获了一致好评。布雷迪认为正是无限贴近现实生活的实践任务使自己获得了成功:“我们针对现实问题,努力提出属于自己的创新性解决方案,并全程参与到方案的应用过程中。这种改造现实的实践帮助我更深刻地掌握知识。” 

除了提供真实化的实践项目,科学合理的项目设置也十分重要。基于不同学生群体的特点,项目需做到有层次、有递进。NuVu 将在2019 年暑期开设三个项目。为方便学生根据自己的时间选课,每个项目包含2~3 个轮次,各轮次又由3~4 个富有创意的子项目组成,内容包罗万象:人工智能、3D 打印、室内设计……这些新奇的项目完全开放,没有标准的解决方案,同时又有鲜明的设计梯度,适应各阶段学生的认知特点。

例如,面向低年级学生开放的“战斗机器人”项目鼓励学生利用可编程积木套件自主设计一款机器人进行对抗。该项目的入门门槛较低,旨在对参与者的工程能力进行最基础的训练, 同时,紧张刺激的战斗游戏也更能激发低龄儿童的兴趣。相较之下,面向高年级学生开设的“水下柔性机器人”项目要求更高,它需要学生掌握材料学、微电子、控制科学等多方面的知识,也对学生的创造能力提出了更大的挑战。

(2)实践学习

明确项目目标之后,学生就需要开展实践学习。NuVu 的实践学习强调学生在真实环境下自主开展研究。在真实环境中,没有标准的解决方案,没有他人提供的研究计划,学生需要自主搜集相关知识、设计研究方案、把握项目进度。在此环境下开展的实践学习最贴近于专家从事的实际研究工作。NuVu 深信贴近真实的实践教学有利于培养专家思维。

现就读于威斯顿剑桥中学的哈珀· 米尔斯(Harper Mills)曾在NuVu 的暑期项目中完整地体验了实践学习的整个过程。对他而言,在此期间所做的城市包容性课题研究是一个全新的领域。其中涉及的研究方法、分析模型都十分陌生。

为顺利开展研究,米尔斯自主学习了相关实证方法,并在导师的指导下不断改进研究设计,两周之后提交了一份出色的研究报告。米尔斯的实践学习帮助他体验了一名社会科学学者开展研究的全过程,也让他收获了除研究能力之外的其他东西,包括自我驱动观念与时间管理能力。他说:“NuVu 的项目第一次让我感受到时间的压力。你会一直问自己,如何尽可能地做到专注、高效。鞭策自己努力的动因并非外部的奖惩,而是自我实现的渴望。” 

(3)迭代完善

项目成果初具雏形时往往不是尽善尽美。因此,允许犯错,并鼓励在错误中吸取经验也是NuVu 秉持的价值观念。在传统的课堂秩序下,学生的失误往往难以弥补。然而现实生活是不断动态变化的,通过构建具有高容错率的真实情境,NuVu 帮助学生学会不断调整自我来适应环境。如前所述,项目迭代(Project Iteration)是NuVu 特有的表述,它指的是实践者通过外界反馈发现并总结项目中的缺陷,不断改良使成果臻于完善。

哈珀· 米尔斯在城市包容性课题中遇到了不少困难。由于项目难度较大, 而且他缺乏相关经验,相关工作开展得并不顺利。样本数量过少、缺乏与同类型城市的对比是导师为他指出的问题。但是,项目中存在的问题并不会影响NuVu 对学生的评价,在获得相应建议后,米尔斯继续调整研究工作,补充了相关的样本以及同类型城市的比较分析,最终得到了满意的成果。

“当项目迭代时,你会不断地问自己,我知道这不够好,我该怎么做才能使它变得更好呢?由于包容性的存在, 失误显得不那么可怕,它更像是新的机遇。”米尔斯说,“但在一般的学校里,你往往只有一次机会。如果你失败了,那一切就都结束了。”宽容的实践环境帮助米尔斯这样的学生放下心中的顾虑,更专注地投入于眼前的项目中。

公开评审会是项目迭代的另一个重要环节。NuVu 会在每学期末组织一场展示学生成果的公开评审会,邀请各行各业的专业人士参会,请他们从各自的角度为这些创新成果提建议。

(4)档案袋评价

项目完成之后,如何对学生的学习效能进行评价是十分关键的一环。与其他美国中学不同,NuVu 并没有设立GPA 核算体系,取而代之的是每个人的专属档案袋(portfolios),其中囊括了学生在工作室参与学习实践过程中撰写的论文以及最终产品, 旨在评价学生随时间推移而增长的学术与实践能力。相较于传统的GPA 评价机制,档案袋评价的形式更生动、内容更丰富、表现更多维。

图2 学生的作品被公开展出

“我相信档案袋能比标准化成绩更准确地反映一个学生的综合素养,”艾瑞达博士介绍道,“它已然成为大学招生官最为关注的参照指标之一。”事实证明艾瑞达博士的判断是正确的,虽然没有GPA 成绩,NuVu 的学生依然在大学入学申请中收获了骄人的成果。

凯特· 里德(Kate Reed)曾在NuVu 度过了三年的高中生涯,轮椅助力器、镜面潮服、新朋克音乐……都是她的杰出创意与不懈努力结合的产物,这些创新产品汇成的档案袋帮她赢得了理想大学的青睐。

“在传统的评价体系下,我不是一个好学生,我无法在课堂上做到高度专注,也无法在考试中取得高分。然而,档案袋帮助大学招生官认识了一个不一样的我,一个富有活力、饱含创新精神的我, 我相信这才是真实的一面。”现就读于罗德岛设计学院与布朗大学设计、工程双学位项目的里德这样评价NuVu 的特色考核方式。

自2011 年以来,已有近4000 位NuVu 校友从波士顿走向世界,他们的足迹遍布哈佛大学、麻省理工学院、斯坦福大学、卡耐基· 梅隆大学等顶尖高校, 这些青年学子在学业与工作中表现出的杰出能力也有力地证明了NuVu 评价标准的可靠性。

真实性学习如何开展——一个来自NuVu 学生的案例

在加入NuVu 之前,萨拉· 李维斯(Sara Lewis) 无论如何也不会想到,自己会从一个普通的中学生成长为医疗器械领域的创新达人。2016 年秋,萨拉在NuVu 的外科医学工作室参加了为期两周的科技创新项目。在此过程中,她设计了一款仿真子宫,为新晋的妇科医生提供了低成本提高手术能力的可行方案。从萨拉参与创新实践的经历中,我们可以完整地了解到NuVu 极具特色的教学模式。

医生是一个对实践经验有着极高要求的职业。在传统的培养体系下,见习医生只能通过有限的病例参与积累经验,这种方式效率低下,且成本高昂。NuVu 的外科医学工作室负责人亨利· 费尔德曼(Henry Feldman)博士希望开发一款人体器官模型, 方便见习医生开展最贴近真实情境的手术训练。他与包括萨拉在内的几位NuVu 学生交流了这一想法。

图3 凯特· 里德在辛勤创作

图4 萨拉正在与队友一起调试设备

经过多轮次的头脑风暴,他们决定聚焦于妇科领域, 将项目确定为仿真子宫的开发。接下来的学习实践活动全程围绕此目标展开。项目驱动模式极大强化了学习的目的性,提高了学习者的积极性。在确定研究方向的那一刻,萨拉无法掩饰内心的激动:“有了明确的目标之后,专注力与创造力就成为了决定项目成败的关键要素。我相信这会是一次绝佳的成长机会。” 

仿真子宫的研发涉及工程学、生物学、美术等多个领域的知识,这对研发者的学习能力提出了较高的要求。除了导师在项目初期进行了必要的知识点讲授之外,萨拉几乎未曾接触任何相关的专业内容, 在实践中学习成为了唯一可行的解决方案。

为深刻掌握人类腹部与子宫的形状特征,她在阅读大量医学文献的基础上,召集多位志愿者进行了专业的测量;为得到合乎设计标准的零部件,萨拉自学了数控机床与真空成型机的使用;她还实验了多种覆盖材料,使产品在最大程度上贴近人体皮肤的触感。实用主义教育家杜威将“做中学”视为学习者掌握知识的最佳方式,萨拉的实践学习很好地印证了这一点。在项目推进的过程中,萨拉深刻掌握了多个学科领域的知识,获得了前所未有的提升。

对萨拉而言,仿真子宫的研发过程并非一帆风顺。“它总是出现这样或那样的问题,这极大考验着我的耐心。”好在NuVu 鼓励学生不断吸收外界反馈, 从而优化完善项目产品。反馈可能来自导师,可能来自产品试用者,也可能来自公开评审会中的观众。费尔德曼博士指出产品缺乏对子宫收缩的模拟,并给出了改进方向;公开评审会上,来自知名医院的妇科医生也给出了专业的建议。“在磕磕绊绊中不断前进”是萨拉团队研发过程最真实的写照。在一次次的修改、迭代后,他们最终呈现出了令人满意的产品。

“用技术手段实现人体器官的模拟是一个有待深入挖掘的全新领域,能研究如此富有意义的课题, 我感到无比的兴奋。当然,在探索的过程中,我也感受到了试错的艰辛。”与萨拉一样,无数的NuVu 学子在实践中学习,在试错中成长。

以项目实践为驱动力、以真实性学习理念为内核的NuVu,在短短数年间一跃成为全球闻名的创新中学。无数少年学子在这里实现了自己的创新梦想:音乐爱好者们设计的互动音乐设备受邀在美国麻省理工学院博物馆展出;由一群孩子创作的科普动画登上了哈佛大学青年与媒体会议的展台;几位热衷于技术工作的少年制作的3D 打印假肢帮助了无数残障人士……

这些出色的创想家都曾是普通的个体,NuVu 开创的真实性学习模式在很大程度上激发了他们的创新能力与实践能力。“你真的能看到这些孩子经历的蜕变,这太惊人了。”艾瑞达博士如是说。

作者 | 浙江大学教育领导与政策研究所 陈宇韬

        浙江大学教育学院课程与学习科学系 刘 徽

编辑 | 谢然

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