通過將STEM與曆史相結合來培養批判性思想家

對於許多科學老師來說，上課的前一晚常常充滿焦慮，因為他們想辦法讓第二天的課更吸引人。但是教師們所使用的工具並不都一樣。

一些老師有配備3D打印機的創客空間;有些則不然。一些老師有很強的科學背景，而另一些則沒有。一些學校的補給室裏備有Erlenmeyer燒瓶和高倍顯微鏡，但更多的學校沒有。所有學生都需要成為批判性思考者，這是優秀的STEM教學可以培養的。但是批判性思維的發展並不僅僅取決於一個華麗的創客空間，一個著名的科學學位，或者豐富的資源。

在STEM中培養批判性思維的一個創新方法是添加一點曆史。STEM誕生於模擬生活實際運作方式的願望通過合並四個核心學科:科學、技術、工程和數學。在現實世界中，這些學科經常無縫地協同工作，而且很少張揚。

但如果我們想讓孩子們成為未來的科學家，我們需要讓他們了解過去。通過這樣做，我們揭示了科學進步混亂的曆史現實，從而揭開了它們的神秘麵紗;我們向學生展示科學是如何進行的;我們有機會關注那些被曆史遺忘的科學家，從而邀請更多的學生進入科學的世界。

科學故事的力量

從曆史的角度來看，分享科學的最佳方式之一就是講述偉大的科學故事。故事是有粘性的:研究表明，人類對故事有天生的興趣，而構建信息——例如，將科學發現與引人注目的敘述捆綁在一起——有助於大腦吸收新概念。通過這種方式，故事就像傳送帶一樣，使課程更令人興奮，並攜帶重要信息。

但好故事還有另一個用途。通過觀察過去的一項發明如何影響現在的生活，學生們學會了全麵思考。例如，如果向他們展示時鍾如何加速生活，或者計算機如何改變人類的思維方式，那麼他們就可以看到技術如何塑造文化，甚至改變我們的時間感。通過這種方式，STEM超越了其典型的限製，並在學生的思想中相互聯係——不僅僅是與其他技術，而是與所有學科和探究領域。

揭示發明的意外後果

十多年來，我一直在尋找一本書，既能提供發明的曆史背景，也能講述科學的故事，但運氣不太好。我強烈地感受到這種培養批判性思考者的方法的缺失，所以我決定寫下來我們的煉金術這是一本關於發明以及它們如何改變生活和社會的書。在這本書中，講述了一群鮮為人知的發明家的生活，從牧師漢尼拔·古德溫到家庭主婦貝西·利特爾頓，並強調了這些日常發明改變生活的許多方式。

有時這些發明的結果是有意為之的，但在更多的情況下並非如此。例如，學生們將會看到電報利用電力在長距離快速地傳遞信息。但是他們也會認識到電報有一個缺點:它不能同時處理許多信息。電報局的顧客被鼓勵留言要簡短。不久，報紙的新聞編輯室開始使用電報，編輯們要求記者們寫得簡明扼要。使用簡短的陳述句是一種報紙風格，被一位記者所接受，他後來寫了許多著名的書，他的名字叫歐內斯特·海明威。

這就是電報技術如何改變語言，並導致世界上最著名的文學風格之一的一個例子——這個層疊和不可預知的結果的教訓可以擴展到推特和短信如何改變語言。當曆史被納入STEM課程時，學生們學習科學，但他們也了解科學更廣泛的影響。

利用過去塑造未來:一個練習

我們培養批判性思維技能的一種方法是把技術放在顯微鏡下。讓學生思考發明，比如他們的手機、Instagram或互聯網，並考慮它們如何對生活產生更廣泛的影響。學生們可以列出所有變化的清單——要求他們不僅思考物質世界的變化，還要思考不那麼有形的思想和概念的變化，比如人類心理學和信仰係統——然後把學生分成小組，討論和分享他們的發現。或者，你可以提出一個反事實:讓學生創建一個發明曆史的時間軸，以及第二個時間軸，就好像這項發明從未發生過一樣。如果手機從未被發明出來會發生什麼?

顯然，答案沒有對錯之分，但這些任務要求你的學生用更多的驚奇和懷疑來觀察這個世界，並使他們的頭腦習慣於思考因果關係。

深入研究:假設你要求學生研究互聯網對現代生活的影響。互聯網確實極大地改變了人們的生活。首先，我們可以很容易地聽音樂，看視頻，獲取信息，聯係彼此。beplay体育博彩讓你的學生分組討論上網前後的生活，然後畫一幅畫或寫一篇短文。他們可以回答這樣的問題:人們是如何獲得新聞的?他們是怎麼得到對方的消息的?人們是怎麼聽音樂的?在互聯網出現之前，關於不同主題的信息存儲在哪裏?下一步可能是看看互聯網的利與弊，尤其是社交媒體。聯係更緊密對我們有益還是有害? Does the internet bring us together or divide us? Does the internet make it easier or harder to find the truth?

一旦學生們習慣了以這種方式思考技術，你可以讓他們嚐試扮演未來學家的角色。讓他們思考一些發人深省的問題，比如:如果社交媒體是基於“點讚”和“關注”，那麼未來我們會是一個什麼樣的社會?我們會聽從擁有數百萬粉絲的名人，還是聽從粉絲較少的專家?傳播虛假信息會更容易嗎?然後，學生們可以畫一幅畫，寫一篇文章，或製作一段視頻，反映互聯網的社會影響，以及有或沒有他們提出的解決方案，未來的生活將會是什麼樣子。

參與未來公民

雖然STEM技能本身在我們這個技術豐富的世界中越來越重要，但STEM也是讓學生成為批判性思考者，甚至是未來公民的一條途徑。通過將科學置於更廣泛的曆史和文化背景中，我們可以提醒學生科學發明是如何在我們不斷發展的文化甚至道德信仰體係中發揮作用的。通過給學生批評發明的空間，我們給了他們塑造未來的技能。

然而，要讓孩子們提出難題，關鍵的第一步是給他們講好的科學故事。一旦學生們更多地了解STEM是如何成為更大結構的一部分，他們將擁有更清楚地看世界的技能，並擁有開始提出棘手問題所需的鏡頭。這種方法與威廉·莎士比亞的智慧相一致，他在幾個世紀前說過:“過去的是序幕。”他是絕對正確的，因為如果我們是細心的觀察者，古老的故事為我們提供了一幅很好的未來地圖。

Ainissa Ramirez是一位材料科學家，著有"《我們的煉金術:人類與物質如何相互轉化》(麻省理工學院出版社)。