在線課程為STEM學習帶來沉浸式空間模擬的力量
作者:Jane Gallagher, The Virtual High School (Inc.)運營副總裁
在線學習日益成為學校和地區為學生提供更多所需課程的可行選擇。教師們越來越善於將在線資源融入他們的日常教學中,最古老的K-12在線課程現在已經有20多年的曆史了。成千上萬的學生要麼全職使用在線教學,要麼作為當地學校課程的補充。今天,學生有很多選擇來利用在線教育的力量,使學習個性化和有意義。
在線學習到底是什麼?定義在線學習可能很困難,因為許多在線教育術語沒有標準的定義,而且有許多不同類型的課程,包括全日製和補充課程。一些課程是完全在線的,而另一些則結合了在線和麵對麵的教學。各個課程在是否有師生互動和學生與學生互動方麵也有所不同,它們也因教學類型和授課方法而有所不同。
根據跟上K-12數字學習的步伐在2014-2015學年(最新數據),超過46.2萬名學生在全州在線學校學習。州立虛擬學校在26個州運營,為學生提供補充在線課程。這些州立虛擬學校提供了超過815000個學期的課程注冊。大約60%的公立學校學生生活在沒有全國性虛擬學校的州。據估計,這220萬名學生從許多不同的在線課程供應商那裏學習了大約380萬門課程。大多數在線課程(73.9%)選擇了核心學科領域(語言藝術、數學、科學和社會研究),其餘26.1%選擇了選修課、健康/體育、世界語言和藝術。
大學預科階段最常見的在線課程有:
- 州立虛擬學校通常是國家資助的機構。
- 多學區在線學校通常是由盈利公司運營的特許學校。
- 單一地區學校是全日製和/或補充學校,使用地區資金到其地理區域內的學校。
- 聯盟和其他組織是兩個或兩個以上的學校、地區或區域服務機構的協會,它們彙集資源為學生擴展在線學習選項,如虛擬高中(VHS)。
這篇文章的重點是在美國的第一個高中補充在線課程計劃-虛擬高中(VHS)。VHS是由1996年的技術創新挑戰基金創立的。其目標是確定在線學習是否是一個可行的選擇,為所有學生提供平等的優質教育選擇,無論其地理位置。基於VHS的悠久曆史,以及在美國和世界各地如此多的大學預科在線和混合學習選擇的流行,很明顯,在線學習將會持續下去。
虛擬高中VHS Inc.是一家總部位於馬薩諸塞州的非營利組織,致力於將沉浸式空間模擬的力量引入初高中學生的STEM學習中。與管理國際空間站美國國家實驗室的非營利性組織——太空科學促進中心(CASIS)合作,VHS開發了一個名為空間站學院.通過空間站學院,學生們可以進行一次國際空間站任務,或了解從太空科學.該項目是與太空探索者協會和技術教育研究中心(TERC)合作開發的,目的是讓學生在很小的時候就對科學、技術、工程和數學感到興奮,並培養進一步學習的興趣。
虛擬高中的總裁兼首席執行官Carol Ribeiro說:“我們的課程使用現實場景,教授實用技能,以保持學生對主題的著迷。”這種相關性也意味著,學生們正在探索潛在的大學專業和職業道路。例如,空間站學院使學生能夠直接接觸在國際空間站(ISS)上工作過的宇航員和科學家,了解國際空間站上的科學研究如何造福地球上的生命。學生們用尖端的觀測技術研究我們的星球。學生學習STEM學科,重點是地球、物理科學和工程以及生命科學。這一體驗旨在激勵學生考慮宇航員、科學家、工程師或航空航天行業數千個新興工作崗位中的一個。這是學校如何利用在線和混合學習以獨特的方式擴大課程的一個例子。”
空間站學院將學生視為首次太空飛行訓練的學員。他們接受飛行前的訓練,並進行發射的真實模擬,並在國際空間站完成任務。由於這次任務的重點是對地球的觀察和攝影,學員們可以從國際空間站的窗口看到地球的景色,使用與國際空間站宇航員相同的繪圖和瞄準軟件,並探索數百張由曾在國際空間站上的宇航員拍攝的戲劇性照片。
學生可以參加空間站學院的從太空科學在學校分配給該課程的課堂時間內定期安排的自習室,或作為在家的獨立學習。該課程要求在整個學期中每周學習約5小時。
15周課程從太空科學包括互動、視頻、對宇航員的采訪以及來自真實國際空間站的更新。
CASIS高級教育經理Dan Barstow指出:空間站學院提供現實的訓練和在軌經驗,使學生感覺好像他們是真正的宇航員。我們讓學生有機會一睹國際空間站上的生活。這些活動不僅培養了學生的科學興趣,還培養了他們的研究能力、團隊合作能力和溝通能力。空間站學院強調生命、物理和地球科學的核心學科思想、交叉概念和科學實踐,該項目與下一代科學標準(NGSS)相一致。”
VHS還提供一個較短的4周版本的課程,國際空間站任務,作為課外活動。在本課程中,學生通過使用數學和計算思維、分析和解釋數據、計劃和執行調查、在辯論中使用證據等來磨練和擴展他們的STEM技能。
在學校,放學後或在家裏
在線學習是鼓勵課外學習的好方法。通過VHS提供的課程,以及男孩和女孩俱樂部等課後組織,學生可以在傳統課堂環境之外獲得創新的在線學習課程。2016年,空間科學促進中心(CASIS)和空間商業會議與博覽會(SpaceCom)向美國男孩和女孩俱樂部頒發了SpaceCom STEM獎,該獎項將用於資助俱樂部成員通過校外版空間站學院虛擬高中.
VHS的總裁兼首席執行官Carol Ribeiro說:“我們的使命與男孩和女孩俱樂部一致——幫助年輕人為未來做準備,提供職業探索和教育提升的機會。”“通過這種合作,我們能夠與男孩和女孩俱樂部的數百名孩子分享我們令人驚歎的項目,在這個過程中,我們希望激發他們的興趣,驅使他們考慮在數學、科學、工程或技術方麵的職業。”
農村學生的教育機會
像空間站學院這樣的在線學習項目可以為農村地區的學校提供當地無法提供的教育機會。西緬因教育合作組織利用虛擬高中的項目為農村學生提供學習機會,否則他們將無法獲得這些機會。WMEC執行主任克裏斯蒂·利特爾菲爾德說:“我們正在從長期合作中獲益。“這是一個中學生參與高質量體驗的機會。”
獨特的STEM在線課程
除了空間站學院,VHS還提供超過200門獨特的在線課程,包括23門大學先修課程、12門計算機科學課程和各種數學、科學、工程、藝術和人文學科課程。虛擬高中的獨特選擇經常激發學生的激情和興趣。
“地球飛船上沒有乘客。我們都是船員。”馬歇爾·麥克盧漢。在VHS課程中海洋學學生們將乘坐“賽博號”(USS Cyber),這是一艘仿照美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)艦隊旗艦建造的虛擬海洋研究船,從馬薩諸塞州的伍茲霍爾(Woods Hole)開始,到加利福尼亞州的聖地亞哥(San Diego)結束。作為船上的船員,學生們進行科學實驗並收集數據,這些數據將教給他們有關海洋的地質、化學和物理知識。從新斯科舍省的芬迪灣到加勒比海和南極洲,從珊瑚礁到海洋深處的熱液噴口群落,學生們對海洋生態係統和其中有時意想不到的生命進行觀察。這門課沒有傳統的考試;學生們作為探險隊的成員充分參與,並在個人和小組項目中工作——最重要的是,學生們可以在足不出戶的情況下打包他們的虛擬背包,成為海員!
大學前對未來職業的探索是VHS工作的重要組成部分。在VHS在線stem相關職業課程是氣候變化這是一門榮譽級別的課程,其課程定位於碳化學、地球能源預算、古氣候學和氣候數據源的科學研究。學生解讀當前的研究,評估最新的新聞,然後一起調查公共政策的決策過程。課程講師是一名獲獎教師,是NOAA氣候事務專員,其科學課程已在北美環境教育協會會議、國家科學教師協會會議、全球STEMx教育會議和馬薩諸塞州STEM峰會上展示。
選修VHS全年一學分科學課程的學生地球與空間係統科學“,培養對地球作為一個係統的深刻認識,然後考慮人類對這個係統的影響。學生們將從最遙遠的空間和時間出發,前往地球,研究地球和空間科學。課程分為三個星期,以主題為基礎的模塊,探索地球在宇宙和太陽係中的位置,研究地球的五個圈(大氣、水圈、地石圈、冰凍圈和生物圈),並考慮人類活動對地球的影響。學生參與一係列以探究和調查為基礎的活動,旨在讓他們成為地球科學的參與者,而不是被動的旁觀者。在學習地球科學的過程中,他們采用了科學家在工作中使用的相同方法,並使用了科學家在“做科學”時使用的相同技術工具。
“我們的地球與空間課程提供了各種各樣的學習體驗,以匹配我們全球教室中不同背景和興趣的學生,”虛擬高中院長Amy Michalowski補充道。VHS的使命是為學生提供在線高質量的教育體驗,激發、點燃和深化學習。”