1 未来教育的可能模式

随着知识爆炸和人工智能快速发展，知识的重要性正在迅速下降。

300 年前培根提出“知识就是力量”，因为那时候知识总量很少，且掌握在少数人手里。现在处于知识爆炸年代，只要你愿意学，很容易找到大量资料并学会它，所以在这个背景下知识的重要性在下降，但是如何运用知识解决问题的重要性在上升。

打个比喻，用积木比喻知识，知道积木的形状和颜色远远不够，能把零散的积木拼出有创意的建筑更重要！这意味着学习知识只是一方面，利用知识解决问题，解决新的问题更为重要。

近年教育部提出在有条件的学校开展创客教育，开展 “STEAM”教育。目前很多高校自主招生中已经引入考试之外的实践环节，比如清华的钱学森班，学生如果想申请钱班，除了传统的考试，还有现场解决问题的环节。另外部分地区高考中加入了技术方面的课程，3+X，X里面包含信息技术、通用型技术。当然高考模式可能还需要探索，但这是一个趋势，未来教育会大大增加实践和体验的环节。

1.1 关于创客

创客是有自己的想法，并且利用数字化手段和平台，把想法和创意变为实现的人。

创客的特点是可以快速制作。有次看到书上介绍玩具袋鼠，它拼装起来后可以走动。我很感兴趣，在半小时内就把它做了出来：先拍照导入计算机里面去 (约 2分钟)；利用软件 (Adobe Illustrator)把点阵图变成矢量图(这个过程约2分钟)；然后再用AutoCAD软件进行复制、修改、略为改动一下(时间约为20分钟)；切割需要1分钟，几分钟拼好；做完后一测试就可以走了(动画略)(图1)。

图1

有了创客实验室后，我可以快速验证很多创意想法。比如袋鼠如果不能走，马上就可以修改，但是碰巧这次做完了马上就可以走。

我自己的经验：开始有一个方案，从这个方案到做出作品来，过程中一定会有多次修改，所以我说理论方案在验证之前基本上属于“纸上谈兵”，有很多问题，但是你发现不了，在过程中你才有可能会发现它。目前我们的教育缺乏这个过程，通常是你把题解出来就算结束，但是真正的问题有很多细节需要你去发现并改进。我现在有了创客平台后，就有条件对复杂的装置进行反复修改直到成功。

1.2 创客的案例

创客在理论上可以“创造万物”，例如图2就是我完成的一些创客作品。

图2 创客作品

创客可以做比较简单的艺术类的作品，也可以做很复杂的装置。例如左上角是月球车，齿轮是自己加工的，一个齿轮做出来只要几秒钟时间，整个车子切割也只要几分钟时间。它可以爬越障碍物，但是有很多有趣的现象：它如果爬不过去会自动反转，学生看到演示都特别惊讶。右上角是指南车，我把理论力学习题改造一下，就做成了一个指南车[1]。不管走直线还是转圈，车上人的手一直指南，但是里面的齿轮却不停地转动，可以让学生理解差动齿轮的运动。

图2左下图是一个与静力学、运动学、动力学有关的趣味例子，装置中的小熊会往上爬。我跟学生们说：你在清华学了这么多知识，回家之后跟你的父母解释一下这个现象，一定不要用公式来解释，你写一堆公式父母也不知道啥意思，要学会用通俗易懂的原理解释复杂的现象。右下图这个气球很有意思，很多人来参观我的实验室时，我在气球下挂着欢迎的条幅，气球会在空中旋转，很有意思。气球里面是普通的空气，下面是一个吹风机，我做了一个装置让它旋转，导致气球跟着气流也在空中旋转。

1.3 关于 “STEAM”教育

STEAM 教育强调整合科学 (science)、技术(technology)、工程(engineering)、人文艺术(arts)和数学 (mathematics)领域的内容，将知识的获取、方法与工具的利用进行有机的统一，对培养学生的问题解决和综合能力具有重要价值。1986年美国国家科学委员会针对美国大学生不重视技术工程的课程，提出了“STEM”的概念，后面推广到全美大中小学。经过实践后从人才培养的角度，后来又加入Arts(人文艺术)从而演变为“STEAM”。

“STEAM”教育不仅综合了多种学科的知识，更是融合了不同学科所蕴涵的实践活动、精神内涵和价值观，可以认为是一种多元学科文化的融合创新。这种跨学科的教育思路强调打破学科边界，使学生运用多门学科知识解决真实生活情境中的问题，在此过程中培养学生的综合素养。

“STEAM”不是专门教某些知识，而是把知识融合在一起解决问题。它最重要的三个特点是：第一以学生为中心；第二解决真实的问题；第三是跨学科融合。“STEAM”教育主张技术作为认知工具，无缝融入教学各个环节，培养学生善于运用技术解决问题的能力，增强个人驾驭复杂信息、进行复杂建模与计算的能力，从而支持深度学习的发生。

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