俄克拉荷马州航空学院STEM教育产教融合探索案例分享

以升学为目的的教育,往往会造成教育本身的“脱节”,比如中学与大学的脱节,学生在进入某一专业之后才发现是自己既不了解、也不喜欢的领域;再比如大学与职场的脱节,很多大学生在毕业之后往往缺乏相关专业的职业素养。这些问题往往将教育的缺环推向更深层的矛盾。

“职业素养”带入更基础的教育阶段,这种探索并不是让孩子盲目地投入职业实践,而是将更前沿的产业技术,整合到高中阶段,让学生在真实科技产业背景中,进行更深度的学科学习,同时获得职业资格。

今天分享的俄克拉荷马州航空学院,就是一个有关STEM教育的产教融合探索案例。

实践教学法(基于项目或探索、以学生为中心并以职业为导向的学习)的一个关键原则是将课程与学生的兴趣以及课堂之外的现实世界联系起来。

对于大多数学生来说,这种教学方法能够提高学生在学习上的参与度,增强其学业表现,并发掘学生潜在的职业道路,让学习更具目标感。 

2022年9月,俄克拉荷马州诺曼公立学区建立了俄克拉荷马州航空学院(the Oklahoma Aviation Academy)。该学院致力于实践教学,并通过与专业相关的跨学科课程和项目,帮助高中生为职业做好准备。

STEM与职业教育的融合尝试

一直以来,俄克拉荷马州的STEM教育水平都不容乐观,在全美大概排在第49位。

但航空业是俄克拉荷马州的第二大产业,也是发展最快的产业,仅次于石油和天然气。该州拥有廷克空军基地、美国最大的民用航空公司,以及完备的航空维护和修理设施。

结合俄克拉荷马州推动经济多元化的发展背景,并改善当地的STEAM教学质量,俄克拉荷马州航空学院孕育而生,并成为一所以航空和航天为中心的STEM学院。

学院致力于培养一群热爱航空行业的学生,包括航空工程、气象和机场管理等职业。在第一年,学院招收了97名学生,其中大部分是新生。

学院遵循AOPA(Aircraft Owners and Pilots Association,飞机所有者和飞行员协会)和高中 STEM课程来设计相关课程,并将航空的相关知识融入了课程之中。

课程的学制是四年制的,前两年有许多历史、工程课程和实践活动,比如让学生制作热气球,并学习一些与航空航天相关的科学原理。

在第二年,课程纳入更多物理和力学知识。到了第三年,学生开始学习飞行,并努力获得美国联邦航空管理局(FAA)颁布的商用无人机飞行员认证(第107部分)。

学院还在开发设计有关工程和维护方面的编程课程。在一个为期两年的STEM课程中,实验室就要求学生学习并建造一架飞机。

此外,学院也在探索民用空中巡逻学员计划,为学生增加职业选择。明年,所有学生都将参加航空2课程,其中包括飞行模拟器训练。 

为了提供多样化的学习体验,学院组织开展了很多实地考察和讲座活动。

即使是在数学课上,学生也可以将所学知识应用于航空场景,比如用几何学知识分析飞机在着陆时的飞行路径、围绕火箭制造进行数学计算等。

鉴于一些学生因为讨厌数学所以成绩不太理想,为了激发他们的学习动力,学院改变了数学课程的评估方式:部分是常规的数学测验,其他则是数学技能的应用。

由于所学知识能够与具体应用相互联系,那些从未在考试中取得好成绩的学生也能获得极大的学习动力,从而得到良好的发展。

高技能职业教育的发展前景

在诺曼公立学区,有16000名学生、两所高中和一所替代学校。学生可以在这里参加体育、戏剧、合唱团、乐队等课外活动。航空学院也在建设与职业相关的课外活动,例如技术荣誉协会、教授职业软技能的课程。

今年秋天,航空学院将于摩尔·诺曼技术中心合作开启成人飞机机械师项目,并在三年后为高中生开放此项目。这些工作高薪且有趣,学生无需等到读大学,就可以进行相关学习。

但以学院的方式进行职业教育无疑是昂贵的。

俄克拉荷马州航空学院有幸从波音公司得到了10万美元的资金支持。但对于那些经济水平较低、但有能力又努力的学生来说,学校的经济支持是至关重要的。

为了帮助学生获得私人飞机驾驶执照(费用在8000-10000美元),学院计划未来通过奖学金或当地基金会的资助来拓宽财政资源。

对于其他高中来说,开展职业相关的选修课也是一种不错的方式。在俄克拉荷马州,有80多所学校正在开展类似的项目,大部分是选修课,通过不同的方式帮助学生进行沉浸式教学。

去年夏天,俄克拉荷马大学(the University of Oklahoma)被飞行杂志评为全国顶级公立大学飞行项目,该学校拥有全国顶尖的气象项目之一。

航空学院也从俄克拉荷马大学和业界人士那里得到了许多教育援助。通过与优秀专业人士的交流,学生不仅能学习到专业知识,也能为未来的职业发展铺就人脉基础。

对于普通大学生来说,可能在四年的学习之后才发现所学专业并不适合自己,但航空学院希望能避免这样的情况发生。

在大二,学院就会帮助学生确定自己的职业发展道路,并为其配备一位业界导师,以进行相关的实践学习。

在实践项目中,学生也能提高未来的职业素养。

在一个项目中,学生需要在火星(小型真空室)上建造一个公寓,并要保证窥视器不会因真空而爆炸。经过工程建造和反复试验,学生学到了很多东西,并最终制作了两三个版本。

学生通过项目的亲身实践提高了团队协作能力,明白自己不能处于孤岛之中,而这在未来的求职中是至关重要的。在波音公司,有10多个不同的部门,所有部门都必须在项目中一起合作。

在校期间,学生还可以制作自己的作品集,并把每年的新作品添入其中,展示自己在学院的学习成果。

在学院的综合教学设计中,学生能够从学习中得到快乐并投入其中,提高了教学效果,而这也有助于职业教育的进一步发展。

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