1957 年,苏联人放卫星,美国人苦读数理化

  导语

  这是小萨老师「士别七日,当刮目相看」系列的第 3 集。第一集的主题是人工智能,请查看大年初一的推送「请回答 1955 ,那个达特茅斯的青年,和他的天才想法」;第二集的主题是设计思维,请查看大年初二的推送「我这种人,天生就不是做设计师的材料 …... 吗?」。我们今天的主题是 STEAM 教育中的一个重要技能:数据可视化。

  1957 年 10 月 4 日,正值美苏冷战。在拜科努尔航天中心,苏联科学家和工程师将一颗名为「史普尼克一号 (Sputnik 1) 」的人造卫星,送入地球上空的近地轨道。举国沸腾!

  史普尼克一号是人类历史上第一颗人造地球卫星。苏联的创举刺痛美国——自诩世界最强的美国,居然在航天科技上被苏联人碾压。怎能忍?于是,美国总统艾森豪威尔下令,加速发展航天事业,尽早反超苏联。

  想发展航空事业,美国自然需要大量科学 (Science) 、科技 (Technology) 、工程 (Engineering) 、数学 (Mathematics) 人才。伴随着政府的慷慨拨款和大力宣传,越来越多美国年轻人在国家使命的感召下,走入这四大领域的学习、研究、工作。而这,正是前几年很火的一个概念「STEM 教育」的起源—— STEM 是 Science, Technology, Engineering, Mathematics 这四个单词首字母的合成词。虽然在 1957 年前,美国人也热衷学习这四大领域,但热度从来没有如此高涨;1957 年美国的理工科学习氛围,有点类似我们国家二十年前的一个热潮——学好数理化,走遍天下都不怕。

  潮起潮落,时间来到 2000 年,在 STEM 相关产业上,美国再次遭遇失去世界霸主的危险。美国许多学者的报告显示,国家正面临严重的 STEM 教育缺失。五年后,又一份报告表明,美国在 STEM 教育的发展上,已落后许多国家。说句题外话,这份报告的作者,也是有记载的 「STEM 教育」这个词组的发明人。这个词组的确朗朗上口,好念又好记。也对,既然是个运动,是个倡议,那就得有个响亮好记的名字,如果起个名字,叫 KDHG 教育之类的,不仅听着就一点也不教育,运动也很难流行开来。

  这份报告得到政府的很大重视。感受到危机的政治家们,迅速成立专项小组 (Caucus) ,开始起草提案,推动 STEM 教育的发展。美国政府两次下决心推动 STEM 教育,都是源于危机感。看来,危机感的确是自我改变的强大动力。

  扯远了。虽然美国学界和政界从 2000 年起,就开始关注 STEM 教育。不过,直到 2008 年,大众媒体才开始大范围讨论 STEM 教育的重要价值,而普通家庭真正开始重视 STEM 教育并付诸行动,就更晚了。

  由此可见,学术界、政界、媒体、大众,还是有时差的:重要的新技术和新思想一般源于学术界,很多年后,才会传到大众的圈子里。之前两节课我们提到的人工智能、设计思维,其实也有一样的情况。当普通家庭知道这些新技术和新思想很重要时,其实它们已经在小圈子内流传和迭代了很多年。这时,普通家庭的父母也好,孩子也好,往往已经错过抢占先发优势的机会。

  我们很难要求初高中学生有捕捉未来大势的能力。所以,还得家长多留心。如果你是家长,你想给孩子选大学专业,你可以关注学术界的动态,或者大公司研发的成果。当然,有的家长会说,我又不是科学家、企业家,我去哪里找这些资讯呢?

  我的看法是,就算你不是科学家和企业家,你也可以找到这些资讯。如果你有学术圈或者商业圈的朋友,下次和他们吃饭时,别只应酬。相反,你可以问问他们,最近他们圈里的人,都在讨论什么主题,这个主题里有哪些重大研究进展,有哪些成果已得到应用,又有哪些问题还没有解决。这些圈内人给你的,就是重要情报,就能帮助你的孩子在选择专业和职业时,更准确地分析和判断。

  说回 STEM 教育。在 STEM 教育成为热搜后没多久,美国学术界又开始讨论一种新的教育形式。2011 年,时任罗德岛设计学院 (Rhode Island School of Design) 校长的前田·约翰教授 (John Maeda) 发起一场名为 STEM to STEAM 的运动,以推动 STEAM 教育的发展。相比 STEM ,STEAM 教育加入 Arts ,也就是艺术和设计这两大元素。

  这场运动号召人们既学习工程和科学,又努力培养自己的审美能力和以人为本的思维能力——审美和以人为本这两大能力,在大众眼中,一直是艺术家和设计师的专利。但约翰教授认为不应该这样。他相信,在未来的世界里,人们将遭遇许多复杂的问题,而要想找到解决方案,需要人们具备跨学科思考的能力和全面的技能库,这其中就包括艺术和设计教育善于培养的想象力、创造力、同理心等。

  总的来说,STEAM 教育体系的目标,是为社会培养出越来越多像达芬奇一样,能写、能画、能设计、能科研、能创造的多面手。可能有些读者对达芬奇的认知,仅限于他的画家身份。但实际上,达芬奇创作过的画并不多,大概只有 15 幅左右。对于这 15 幅,非艺术圈的人能马上叫出名字的,通常就只有《最后的晚餐》和《蒙娜丽莎》。顶多再加幅《安吉里之战》。达芬奇的自我定位,以及后世对他的定位,都是一个通才。由于达芬奇和其他类似的通才在文艺复兴时期大批出现,后世就把通才也称为文艺复兴人 (Renaissance Man) 。

  刚刚我们提到,STEAM 教育想培养的,正是文艺复兴人。所以,我们也可以把这场如火如荼的教育运动,看成是教育界的文艺复兴。那为什么是约翰教授和 Rhode Island School of Design (RISD) ,而不是斯坦福、哈佛这些学校,发起这场运动的呢?

  我认为,应该说,约翰教授和 RISD 能抢在其他教育家和学校之前,成为 STEAM 运动的发起人和发起学校,是很合情合理的。

  因为当任 RISD 校长之前,约翰教授在麻省理工学院的媒体实验室 (Media Lab) ,一个注重人文艺术和科学科技结合的院系,做过 12 年的教授,培养了一大批会编程爱数学的设计师,和一大批懂艺术设计的工程师。这个跨界人才群体,被人们称为美学与计算小组 ( Aesthetics + Computation Group) 。

  而 RISD 呢,一直是一所注重通才教育的艺术设计类学校。他们常年和布朗大学 (Brown University) ,一所理工科强校,保持密切的学术合作。两所学校的学生,可以很自由地去对方学校选课(英文叫 cross-registration ,如上图所示)。更重要的是,这两所学校在地理上也挨得特别近,从一所学校到另外一所,完全属于步行距离范围内。

  这种地理上和理念上的亲近,与学术能力上的互补,使 RISD 和布朗简直成为美国独此一家的 STEAM 搭档;我们很少能看到在 STEAM 这个教育体系里,有两所学校能如此互补,还紧紧地在挨在一起。所以,在一位看重人文艺术和科学科技结合的校长的带领下,RISD 成为 STEAM 教育的先锋,也就不足为奇了。

  讲了这么久,有些读者可能会嘀咕:”咦?今天的主题到底是什么?是 STEAM 教育简史吗?“

  不是的。今天的主题,是为讲解 STEAM 教育领域里的一个重要技能,数据可视化 (Data Visualization) ,做铺垫。

  那数据可视化重要在哪呢?在现在,和在未来,我们都生活在一个大数据 (Big Data) 的世界里:我们科研时和做工程中,都会得到海量的数据。我们做的每一个决定,以及别人和我们沟通工作进展时,通常也会基于这些数据。但我们不能直接在沟通中堆数据和怼数据,因为别人需要的,不是杂乱无章的数据组,而是我们经过思考后,设计出来的「可视的数据」,比如具有美感、符合直觉,支持互动的图表,线图、柱状图等。这样,和我们沟通的人,才能享受和借力大数据,否则就只是数据大。

  这种用可视化手段呈现数据的表达能力,已经成为我们这个时代的一种通用语言能力 (Lingua Franca) 。如果我们只会挖掘数据,不会巧妙地呈现数据,我们就和很有思想,但却不会表达的人没有区别。我们就是新时代的文盲。

  讲到这,我们数据可视化的第一个学习阶段,就到此结束了。在元宵节后的第二个学习阶段,我将带大家用一个月的时间,深入了解数据可视化,为大家讲解 Stephen Few 和 Hans Rosling 等数据可视化大师的核心思想。到时见!

  对了,我还有一个请求:我们接下来四天的重点是虚拟现实/增强现实/混合现实、区块链、物联网、基因编辑。请大家用 20~50 个字,在评论区告诉我,你们希望在初四到初七,看到与这些重点话题相关的哪些具体内容。

  今天是大年初三,这是你阅读的「士别七日,当刮目相看」春节系列的第 3 篇,祝贺你,又学到了新知。如果你喜欢这门免费课,请邀请朋友一起学习。感谢~