从中英教学差异浅析STEAM教育理念对雷达气象学课程教学的启示

摘" 要：STEAM教育理念对新时代人才培养具有重要意义，具有跨学科性、情境性、协作性和技术化等特点。文章主要通过对比中英教学在中英教育理念、教学内容、教学评价方式三个方面的差异，得出STEAM教育理念对于雷达气象学课程教学建设的启示，其中包括建议课程设置具有情境性的课题、丰富教材的表现形式等。研究结论表明，STEAM教育理念能够提高教师的教学效果和学生的学习能力，有助于我国教育事业的进一步发展。

关键词：雷达气象学；STEAM教育理念；中英教学差异

中图分类号：P412；G642" " 文献标识码：A" " 文章编号：1673-7164（2024）35-0082-04

一、研究背景

STEAM是Science、Technology、Engineering、Art和Mathematic五个单词首字母的缩写。STEAM教育作为被引入国内并成为我国科技与工程教育的重要教育理念和方式，能够提升学生能力，对创新型人才的培养有重要作用。［1］STEAM教育作为当今世界各国提升核心竞争力的重要战略，将科学、技术、工程、艺术和数学有机结合，强调多学科的交叉融合，被寄予了打破传统教育制度框架、促进新时代人才培养的厚望。STEAM教育将重心放在特定的真实情境问题上，利用多门学科知识等教学内容，以实现掌握跨学科知识、获得综合能力和培养高阶思维能力的三个层级的精细化教学目标。作为最先提出STEAM教育理念的国家，美国已经在多个地区展开了相关的课程建设和项目，并取得了一定的成果。［2］近年来，我国也逐渐开始围绕STEAM教育理念开展了多个试点项目。并且受此影响，我国对于STEAM教育理论的研究也不断增加。但是，如何在课程之中有效地实现STEAM教育理念还有待更进一步地研究和探索。

在大学教育教学各个方面，由于中英两国有着不同的价值体系，使得两国形成了不同的教育理念。中英课堂教师与学生交流方式明显不同，这直接导致了学生学习效果差距明显。为了取得更好的教育水平，在当今全球化发展的时代，辩证地分析中英教学差异，为推动教育发展与进步指明了方向。

“雷达气象学”是在大气科学概论、大气探测学课程的基础上开设的，是一门研究天气雷达探测气象目标的基础理论、探测方法、资料分析和反演，以及对各种天气系统监测等方面内容的课程。其不仅是大气科学类学生的专业课程，也是气象预报的核心课程。通过本课程，让学生系统掌握气象雷达的探测理论，对雷达气象学的基本理论有深刻理解和掌握，为今后的预报工作打下坚实的基础。雷达气象学作为一门与大气物理学、大气探测学、天气学交叉的课程，范围主要囊括了科学、技术、工程、数学四个方面，不仅学科综合性强，而且知识覆盖面广。因此，该课程具有较大的难度。例如在课堂教学中，需要对一些雷达观测设备展开详细的分析说明，教授其背后的运作原理。但大气科学专业属于理学一类，对于机械设备构造方面的工学知识，许多学生在学习过程中存在较多的困难。而STEAM教育理念能够激发学生的各种创新能力，有助于雷达气象学的课程开展。同时由于国外开始进行雷达气象等相关研究的时间要早于国内，是值得借鉴和学习的对象。基于此，本研究将从中英教学差异角度浅析STEAM教育理念，为雷达气象课程教学改进提供一定的参考。

二、中英教学差异及启示

（一）教育理念的差异

由于文化背景的不同，两国教育者产生了不同的教育理念。在中国，教师往往倾向于在课堂讲授知识，一步一步引导学生按照要求去做，导致留给学生自主学习和创新的空间相对较少。在英国，教师与学生之间可以直接称呼名字，不仅极大地拉近了教师与学生间的距离，而且也让学生更有勇气向老师发问。英国课堂中，受老师鼓励，当学生遇到不理解的内容时会主动打断老师，并提出一些自己的见解，与老师展开讨论。［3］通过互动交流，可以充分调动学生的积极性，促使学生主动进行思考，从而更好地消化知识点。由此可以看出，中式课堂相比英式课堂缺少了活跃的课堂氛围，师生互动不够深入，无法很好地将学生带入相对应的知识环境中。在过往的雷达气象学课程中，学生在学习雷达观测设备时依旧以教师单向输出大量的设备结构信息与公式推导为主，导致学生难以深入思考，领会到其中的内核。这不仅将课堂变成了大学物理和高等数学课，而且也违背了雷达气象学课程的教学意义。

根据STEAM教学理念，教师应着重于实践育人，引导学生主动进行多学科的交叉学习，从而突破原有的知识框架，建立更宽广的视野。因此，在实际教学之中教师可以适量增加符合STEAM教育理念的课堂互动，加强课堂效果。这类课堂互动在设置时首先可以明确本堂课学生需要掌握的知识与技能，即教学目标。关于教学目标的确定，中英两国也存在些许差异。英国教师往往能够站在学生角度，将教学预期以学习成果的形式体现出来，也因此能够对学习成果产生更多思考，并且也被要求设定时以SMART原则为准。［4］SMART分别代表着Specific（具体的）、Measurable（可测量的）、Achievable（可达到的）、Realistic（现实的）、Timed（有时间规定的），能让教师在制订学习目标时清晰明确地指向设计的中心。不同的是，我国教师设计时更多是将教学预期包含在教学目标之中。因此，有必要在雷达气象学的课程设置中遵守SMART原则，并且将学习成果、教学目标独立分开。在确定本次的教学目标之后，需要设置一个主题作为STEAM教学的核心。这个主题不仅要做到与学习目标相匹配，而且还要能够极大程度地激发学生主动学习探索的兴趣。最后再基于所选主题设计富有情境性的课堂互动内容，促使学生进行实践和探索。情境性能够为问题的解决提供一定的背景，既能让学生感受到书中知识其实就隐藏在生活中不曾注意到的角落，也能更快将学生代入问题之中，减轻了一定的难度。例如在天气学课程实习中，学生会直接面对各种雷达回波信息，因此，教师在课堂互动的设置时可以尝试采用某一次典型天气现象或天气过程的雷达信息，引导学生进行思考。在此过程中，学生能逐渐淡化大气科学专业的理学与雷达设备的工学之间的边界，达到锻炼学生跨学科学习能力和丰富学生视野的目的。此外，学生也能够凭借肉眼观测到天气现象或天气过程来理解原本“无形”的雷达信息，对雷达设备原理能够产生更为深刻的理解。

（二）教学内容的差异

英国高校通常不会为每一节课设定专用教材，教材的内容和形式由任课老师自由选择。例如斯克莱德大学的学生在课堂前会准备好任课老师提供的讲稿和笔记本电脑，弃用了传统意义上的教科书。［3］通过此方式，首先，教师能够在授课过程中向学生推荐多种资料和文献，让学生对领域内多个学者的不同研究有所了解，达到开阔视野、丰富知识的目的。其次，教师通过在自由选择和编排的教材中对于行业最新内容进行引入，除了完成知识的系统性学习，还可以让知识更具有前沿性。既能让学生方便快速地了解行业内的最新发展成果、新动态、新方向等，也能让学生跟上时代和科技发展的脚步，激发学生的学习兴趣，培养他们的创新思维和问题解决能力。在中国高校，大多课程都有一套固定教材，留给任课老师的选择余地相对较少。其中，不少教材较为陈旧，内容与现今的发展脱节较为严重，无法及时反映学科的最新发展。STEAM教育理念推崇将多个领域有机结合，强调多学科的交叉融合。结合中英教学内容差异发现中国高校使用固定的教材，学生缺乏更加广阔的知识摄入来源，进而导致难以与其他领域相联系，而且无法提供足够的实践机会，阻碍了学生的创新思维和问题解决能力的培养。在后续的雷达气象学课程中，可以尝试采用STEAM教育理念，以提高学生的学习效果和创新能力。教师可以在固定教材的基础上，引入更多与雷达气象学相关的最新研究和应用案例。例如，可以让学生阅读一些最新的科研论文，了解雷达气象学的最新发展和应用，或者邀请一些从事雷达气象学研究或应用的专家，向学生做客座讲座或研讨会，激发学生的学习热情和积极性。

在课程设置方面，英国高校比较注重发展学校特色，打造既具有学校特点又与社会发展相适应的课程。目前我国有些高校为了增加课程数目，随意模仿其他高校课程，导致课程设置和教学内容同质化、单一化，不仅不符合自己所在高校的发展路线，而且也不利于本地学生的学习。现今，我国的就业形势已经在一定程度呈现较为严峻的局面，许多高校学生出现了毕业即失业的现象。综合分析来看，造成此结果的因素有许多，其中便包括了我国高校的教育方面。部分高校教师在课程内容安排时，并未考虑将其与社会发展现状相结合，难以培养真正符合社会需求的学生。一旦学生在学校里学到的知识与社会需求不相适应，便会加剧原本就已困难的就业形势。而且无论是理科还是工科，教师大多偏向于基础理论知识的讲解，对于知识的实践运用较少，导致学生动手能力不强，出现眼高手低的情况。对于理工科专业来说，与理论教育一样，实践教育也是十分重要的。例如机械制造及自动化、计算机操作等专业实践性较强，因此还需要重点提升学生的实践操作能力。

在STEAM教育理论中，教师主要将重心放在特定的真实情境上，体现出与社会发展和需求相结合的重要性。在教师教授过程中，通过将课程内容与现今社会行业的需求相结合，能够提供更具实际意义和应用性的教学体验。在当今的雷达气象学发展中，社会需求主要体现在对于能利用雷达气象学专业知识进行预报工作的人才中。因此，在未来教学之中可以尝试带领学生运用所学的雷达气象学知识对实际的天气预报结合，甚至对雷达观测站进行参观，直接感受雷达设备的壮观场面和预报员运用雷达的整个过程。以此，学生不仅能够学习和应用科学知识，也能够理解理论知识如何与现实世界的问题和需求相连接。总的来说，STEAM教育理论通过将教学内容与真实世界的情境和需求相结合，为学生提供了一个丰富且有意义的学习体验。它不仅能够帮助学生深入理解和掌握知识，也能够培养学生的实践技能和生涯技能，为他们未来的学习和职业生涯做好准备。

（三）教学评价方式的差异

英国高校对于学生能力的评价是多元、全面的。英国对于学生评价包括平时作业、课堂表现、小组项目、口头报告以及期末考试等多个方面，能够很好地将学生的知识理解、应用技能、团队协作、口头表达和独立思考等多个方面纳入评价体系。这种全面的评价方式可以更准确地反映学生的实际能力和学习进度，而不仅仅是他们的知识记忆能力。我国高校学生成绩考核比较单一，主要由平时成绩和期末考试组成。虽然我国高校对于平时成绩的考核一般也包括平时作业、考勤等方面，但在学生能力表现方面仍有所欠缺。我国高校期末考试大多数都采用闭卷考试。在出题来源上，不少期末考试试题是出自教材中的原题。在此情况之下，许多学生会采取考前突击、死记硬背的方式来让自己过关，并且闭卷考试强调标准答案，在一定程度上不利于学生创新能力的开发。英国更加注重于综合性和设计性，以论文和课程设计的方式为主，主要在于培养和锻炼学生能力。［5］其中通过课程设计的方式，学生能够自主查阅相关书籍和文献，增强自我学习能力与知识面。相比于传统的闭卷考试更具有代表性。

英国的教学评价方式包含了多种多样的考核方式，能够对学生能力进行较为全面的评估，从而在后续教学活动中，能够增加一些新的有效考核方式。但是，这并不是需要我国高校教育全部引入课程设计的方式。在当前教育背景下，可以尝试将课程设计和期末闭卷考进行平衡占比，全方位考核学生能力。课程设计的考核方式在一定程度上符合PBL方法，即基于项目的学习，解决基于实践的、真实的问题，让学习具有情景性。课程设计可以分为个人考核和小组考核两种。在小组考核中，学生进行团队合作，共同完成项目任务。这不仅可以培养他们的团队合作和沟通能力，也可以让他们理解和体验不同学科和角色在解决问题中的重要性。STEAM教育理论中的跨学科学习和实践探索理念，可以在这种考核方式中得到很好的体现。对于雷达气象学课程而言，教师可以设置安排学生设计和实施一个小型的气象雷达观测项目，这需要他们运用物理（理解雷达的工作原理）、工程（构建和调试雷达设备）、计算机科学（处理和分析雷达数据）和气象学（理解和解释雷达观测结果）等多学科的知识和技能。基于此的课程设计具有跨学科性、情境性、协作性和技术化的特点，能够有效锻炼学生跨学科学习能力、沟通社交能力和解决实际问题能力。

三、结语

在国际教育变革、国内跨学科教育、社会跨界人才三方面的发展背景之下，对于具有跨学科人才的需求不断提升。STEAM教育理念有助于培养出既具备扎实学科知识，又能适应社会发展、具备创新思维和问题解决能力的跨学科人才。这对于满足社会对于跨界人才的需求，提升国际教育竞争力具有重要意义。通过分析中英教学差异，得出STEAM教育理念对于我国高校教育方面所存在的问题，其中包括情境性、协作性、多学科交叉学习三个方面，为进一步建设优质课堂提供了便利。在雷达气象学课堂中，STEAM教育理念不仅帮助学生跨越原本的学科边界，与计算机类、工程类学科进行交叉学习，而且让学生深入理解和掌握知识，培养实践技能和生涯技能，为他们未来的学习和职业生涯做好准备。未来本研究将会对所分析出来的内容在雷达气象学课堂中开展更进一步的探索和试验，助力我国教育更进一步发展。

参考文献：

［1］ 刘海龙，李可会，陈冬冬. STEAM教育理念下高校人工智能课程教学模式研究：以“人工智能与Python编程基础”课程为例［J］. 中国信息技术教育，2022（24）：101-105.

［2］ 周榕，李世瑾. 嬗变之路：美国STEM教育政策的历史演进与变迁逻辑：基于支持联盟框架的研究视角［J］. 远程教育杂志，2019，37（04）：85-95.

［3］ 王俭朴. 中英大学教育之间存在的差异及改进措施［J］. 南京工程学院学报（社会科学版），2016，16（03）：98-100.

［4］ 刘历红. 中英课堂教学设计的差异浅析［J］. 中小学管理，2018（10）：37-38.

［5］ 朱晓芳. 浅析中英高等教育的差异［J］. 企业导报，2012（17）：200-201.

（责任编辑：邵秋露）

基金项目：2022年度广东海洋大学校级本科教学质量与教学改革工程项目“‘课程思政’示范课堂—雷达气象学”（项目编号：PX-5223394）；2021年省级质量工程项目“海洋与大气拔尖创新人才培养模式的改革与实践”；2021年省一流专业—大气科学项目（项目编号：010306032201）。

作者简介：常舒捷（1988—），女，博士，广东海洋大学海洋与气象学院副教授，研究方向为海洋与大气相互作用；范伶俐（1971—），女，博士，广东海洋大学海洋与气象学院大气科学系系主任，教授，研究方向为气候及气候变化。