STEM教育中國(guó)本土化實(shí)踐探索

宋婷裊 高佳平

摘 要 STEM教育自從在美國(guó)誕生以來(lái)，就受到全美各領(lǐng)域人士的關(guān)注，在近30年的發(fā)展中，其形式與內(nèi)容也日益成熟和完善，吸引了全世界人士的關(guān)注。通過(guò)對(duì)STEM教育含義的解讀，分析當(dāng)前中國(guó)科技教育存在的問(wèn)題，旨在為STEM教育的中國(guó)本土化實(shí)踐探索提出建設(shè)性意見。

關(guān)鍵詞 STEM；中國(guó)科技教育；職業(yè)教育；創(chuàng)新教育

中圖分類號(hào)：G650 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2018）16-0009-03

1 STEM教育在美國(guó)的含義與實(shí)踐

STEM教育含義解讀 STEM是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）四門學(xué)科英文首字母的縮寫。STEM教育并非是四門學(xué)科的簡(jiǎn)單組合，而是摒棄了傳統(tǒng)教學(xué)的弊端，以問(wèn)題為導(dǎo)向，結(jié)合各學(xué)科相關(guān)知識(shí)，聯(lián)系實(shí)際，形成嚴(yán)謹(jǐn)自主的學(xué)習(xí)方式，旨在培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，提升學(xué)生的核心競(jìng)爭(zhēng)力[1]。

STEM教育的重點(diǎn)在于培養(yǎng)學(xué)生STEM素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生科技創(chuàng)新素養(yǎng)，通過(guò)解決實(shí)際問(wèn)題，鍛煉綜合設(shè)計(jì)的能力。整體而言，其綜合性體現(xiàn)在兩方面：一為形式上的學(xué)科元素的綜合；一為設(shè)計(jì)方法中的能力綜合。

STEM教育注重探究式的學(xué)習(xí)方法，區(qū)別于傳統(tǒng)教育的單一式灌輸教育，其通過(guò)教師的引導(dǎo)輔助，使得學(xué)習(xí)者可以通過(guò)自身思考，與他人合作自主建構(gòu)問(wèn)題答案，習(xí)得相關(guān)領(lǐng)域的知識(shí)以及解決問(wèn)題的方法，培養(yǎng)問(wèn)題解決能力、合作交流能力、創(chuàng)造力等；STEM教育注重將學(xué)習(xí)者置于真實(shí)的問(wèn)題情境下，通過(guò)項(xiàng)目或問(wèn)題的設(shè)置，將答案及解決途徑開放給學(xué)習(xí)者，讓學(xué)習(xí)者通過(guò)結(jié)隊(duì)探索、搜集分析資料等一系列學(xué)習(xí)活動(dòng)，解決在特定情境中的問(wèn)題及項(xiàng)目[2]。

STEM教育與STEM職業(yè)的聯(lián)系 教育的目的是為社會(huì)建設(shè)培養(yǎng)專業(yè)人才，對(duì)接社會(huì)的現(xiàn)代化發(fā)展。STEM教育理工科屬性很強(qiáng)，從事社會(huì)建設(shè)的科技產(chǎn)業(yè)建設(shè)者需要具有此類的設(shè)計(jì)性思維，對(duì)于社會(huì)的科技產(chǎn)業(yè)具有很強(qiáng)的帶動(dòng)作用。

當(dāng)今世界，科技革命成為各國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)，而STEM領(lǐng)域的專業(yè)人才對(duì)搶占第四次工業(yè)革命的先機(jī)具有關(guān)鍵性的作用。何為STEM職業(yè)？美國(guó)國(guó)土安全部定義了422個(gè)STEM專業(yè)，它們大多屬于理工科，但是因?yàn)閿?shù)學(xué)與技術(shù)同商業(yè)的融合越來(lái)越緊密，商科也漸漸被劃入STEM專業(yè)范疇。而由這些專業(yè)細(xì)分出來(lái)的STEM職業(yè)，包括統(tǒng)計(jì)員、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分析師、軟件開發(fā)人員、數(shù)學(xué)家、財(cái)務(wù)顧問(wèn)、環(huán)境工程師、機(jī)械工程師、醫(yī)療健康服務(wù)管理等。可以說(shuō)，貫穿美國(guó)基礎(chǔ)教育的STEM教育，為社會(huì)、國(guó)家培養(yǎng)這些人才奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

我國(guó)的勞動(dòng)力總量在世界排名首位，但勞動(dòng)力質(zhì)量不高，綜合素質(zhì)仍無(wú)法與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，很多產(chǎn)業(yè)人才缺口嚴(yán)重。據(jù)估計(jì)，到2025年，中國(guó)新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)人才缺口950萬(wàn)，高檔數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人產(chǎn)業(yè)人才缺口450萬(wàn)，新材料產(chǎn)業(yè)人才缺口400萬(wàn)[3]。專業(yè)領(lǐng)域人才的缺失與我國(guó)現(xiàn)階段的教育是分不開的，因此，教育的改革變得迫在眉睫。

STEM教育同中國(guó)傳統(tǒng)學(xué)科教育的區(qū)別 中國(guó)傳統(tǒng)教育在教學(xué)方式上強(qiáng)調(diào)以教師為主體，以課堂為中心，課堂由教師絕對(duì)主導(dǎo)，單方面的知識(shí)灌輸成為課堂的主流，課堂交互性較低；在教學(xué)內(nèi)容上，注重科學(xué)文化知識(shí)的灌輸，忽略學(xué)生能力的培養(yǎng)，造成大學(xué)教育同基礎(chǔ)教育的斷層，同時(shí)課堂內(nèi)容強(qiáng)度大，記憶知識(shí)點(diǎn)成為多數(shù)學(xué)生的主要學(xué)習(xí)方式；在評(píng)價(jià)方式上，考核方式單一，近年來(lái)國(guó)內(nèi)部分發(fā)達(dá)地區(qū)雖然將綜合素質(zhì)列入考核因素之中，但規(guī)模較小，改革仍停留在表面。學(xué)生在此種教育模式下缺乏自主選擇的能力以及條件，主體性以及創(chuàng)造性的培養(yǎng)被忽視，無(wú)法快速適應(yīng)社會(huì)生活，缺乏獨(dú)立思考問(wèn)題的思維，欠缺合作溝通的能力。

STEM教育從根本上想要培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)、思維活躍的創(chuàng)新型人才，因此，在教學(xué)過(guò)程中通過(guò)實(shí)際問(wèn)題及情境的設(shè)置，幫助學(xué)生更早地接觸到專業(yè)性的活動(dòng)，啟發(fā)學(xué)生找到職業(yè)興趣所在，進(jìn)而進(jìn)行職業(yè)規(guī)劃。在教學(xué)活動(dòng)中建構(gòu)在社會(huì)中可能遇到的問(wèn)題，使得學(xué)生較早地意識(shí)到自身未來(lái)的社會(huì)價(jià)值，自主探索專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，提升職業(yè)素養(yǎng)。

2 中國(guó)科技教育現(xiàn)狀

中國(guó)科技教育的由來(lái)與現(xiàn)狀 中國(guó)早在2001年就對(duì)STEM教育有了關(guān)注，并將其由國(guó)外引入。隨著時(shí)間的推移，對(duì)STEM教育的研究在2016達(dá)到高潮，教育領(lǐng)域意識(shí)到STEM教育的重要意義，積極推動(dòng)STEM教育。在一些學(xué)校中，除學(xué)科實(shí)驗(yàn)室之外，科創(chuàng)教育聯(lián)盟理工實(shí)驗(yàn)室也已經(jīng)完成建設(shè)，中小學(xué)引進(jìn)并開設(shè)相關(guān)課程，一些教育研究團(tuán)隊(duì)致力于開發(fā)系列課程。

但同時(shí)一些中小學(xué)以及學(xué)者縮減了STEM教育的范圍以及概念，一些中小學(xué)認(rèn)為學(xué)校中開設(shè)的興趣課程即為STEM教育，開設(shè)的一些小發(fā)明、小制作比賽即為STEM教育，而在正式課堂中，傳統(tǒng)教育仍然為主流教育，多媒體設(shè)備雖有應(yīng)用，但仍然是教師灌輸知識(shí)的輔助品?？萍籍a(chǎn)品在STEM教育過(guò)程中只能起到輔助作用，一些教育企業(yè)為了市場(chǎng)將發(fā)展重點(diǎn)放在科技產(chǎn)品的開發(fā)上，而不注重思考教學(xué)方式的改革。這完全脫離了STEM教育原本的內(nèi)涵，其意義也無(wú)法彰顯。“只有從課程設(shè)置的目的、課程本身及其教學(xué)策略三個(gè)方面，才能完整地把握和理解STEM教育內(nèi)涵與要求，科學(xué)、合理地實(shí)施STEM教育?！盵4]

中國(guó)科技教育存在的問(wèn)題

1）在評(píng)價(jià)方式方面。學(xué)科成績(jī)?nèi)匀皇窃u(píng)價(jià)學(xué)生最重要的標(biāo)準(zhǔn)，大部分教師、學(xué)生、家長(zhǎng)仍然是以成績(jī)?yōu)閷?dǎo)向的，學(xué)生之間的成績(jī)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)課堂知識(shí)的容納量提出較高的要求，很多中學(xué)將三年的課程縮減到兩年的課堂時(shí)間內(nèi)。而依照STEM教育的課堂標(biāo)準(zhǔn)，以學(xué)生為課堂主體，對(duì)學(xué)科知識(shí)進(jìn)行自行探索、了解，教師輔助，這樣完全不能滿足現(xiàn)有的知識(shí)強(qiáng)度。

2）在形式方面。部分地區(qū)針對(duì)現(xiàn)狀對(duì)現(xiàn)有高考制度進(jìn)行改革，但并不完全徹底，很多地區(qū)仍將重點(diǎn)置于科技競(jìng)賽上；在課堂活動(dòng)設(shè)計(jì)上以解決客觀問(wèn)題為主，缺乏真實(shí)情境的設(shè)計(jì)及代入，導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法深入地進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)；在中小學(xué)，學(xué)生無(wú)法對(duì)社會(huì)、對(duì)未來(lái)職業(yè)產(chǎn)生清晰的認(rèn)識(shí)以及規(guī)劃。

3）在內(nèi)容方面。課程內(nèi)容專業(yè)性不足，學(xué)科教育仍停留在單一學(xué)科分立的狀態(tài)，不同學(xué)科壁壘仍未打通。在創(chuàng)新性方面仍有待提高，現(xiàn)有內(nèi)容仍停留在車模、航模、船模與開源硬件、機(jī)器人等工程技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)老舊的內(nèi)容，這與當(dāng)前國(guó)家科技創(chuàng)新快速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)布局從勞動(dòng)密集型向技術(shù)密集型轉(zhuǎn)型的局勢(shì)脫離。

同時(shí)在內(nèi)容設(shè)計(jì)方面，各個(gè)學(xué)習(xí)階段的學(xué)校是相互獨(dú)立的，課程設(shè)計(jì)、活動(dòng)建構(gòu)多數(shù)由學(xué)校和教師完成。因此，教學(xué)內(nèi)容的實(shí)施沒(méi)有延續(xù)性，缺乏系統(tǒng)性。

4）在教師素養(yǎng)方面。在教師培養(yǎng)階段缺乏科學(xué)以及工程素質(zhì)的培訓(xùn)，因此，很多教師在執(zhí)教期間缺少有關(guān)技術(shù)工程課程設(shè)計(jì)的思維。相關(guān)調(diào)查顯示，部分教師自身已經(jīng)意識(shí)到此類問(wèn)題的存在，27%的教師認(rèn)為教師專業(yè)能力不足是制約STEM課程教學(xué)的最大瓶頸，還有27%的教師對(duì)課程結(jié)構(gòu)的設(shè)置不甚了解。因此，加強(qiáng)對(duì)教師的培訓(xùn)就成為開展新型中國(guó)科技教育面臨的首要任務(wù)。這就需要建構(gòu)系統(tǒng)性的、分級(jí)的、具有針對(duì)性的培訓(xùn)體制，而不是盲目從國(guó)外引進(jìn)相關(guān)的培訓(xùn)課程及系統(tǒng)。

5）在整體架構(gòu)方面。教育不單單是學(xué)校、教育學(xué)部所應(yīng)該關(guān)心的事情，更需要社會(huì)各個(gè)階層、各相關(guān)機(jī)構(gòu)共同努力奮戰(zhàn)，在共同體系、目標(biāo)下形成社會(huì)合力。針對(duì)一些創(chuàng)新課程，要啟發(fā)到什么程度，是以必修課還是選修課的方式呈現(xiàn)，都需要比較詳細(xì)的規(guī)定，建立具體的標(biāo)準(zhǔn)。

3 變革規(guī)劃

宏觀層面

1）創(chuàng)新教育融入中國(guó)科技教育的必然性。創(chuàng)新教育很早就被提及，但在我國(guó)各個(gè)學(xué)校中的落實(shí)情況并不樂(lè)觀。《國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略綱要》提出計(jì)劃在2020年建成創(chuàng)新型國(guó)家。而在全球化趨勢(shì)日漸深入的情況下，我國(guó)在很大一部分產(chǎn)業(yè)中仍處于價(jià)值鏈的較低等級(jí)，很多技術(shù)仍依靠他國(guó)，這對(duì)我國(guó)發(fā)展是十分不利的。因此，當(dāng)前的政治經(jīng)濟(jì)形勢(shì)對(duì)我國(guó)的教育提出更高的要求，應(yīng)將創(chuàng)新教育融入我國(guó)的科技教育，形成中國(guó)科技創(chuàng)新教育。

2）STEM教育與中國(guó)科技教育之間的有機(jī)轉(zhuǎn)化。我國(guó)現(xiàn)有的課程體系表現(xiàn)為主科教育所占課時(shí)長(zhǎng)，評(píng)價(jià)占比大，而工程類、技術(shù)類等綜合性課程較少，造成學(xué)生數(shù)學(xué)科學(xué)這類學(xué)科成績(jī)較好，而對(duì)于技術(shù)的應(yīng)用和工程方面問(wèn)題的解決能力則有待提高。工科學(xué)生在接受高等教育之前，接受相關(guān)理念灌輸，知識(shí)積累較少，就會(huì)形成教育斷檔。因此，在中小學(xué)階段培養(yǎng)創(chuàng)新性思維，在高中階段設(shè)置一些工程類技術(shù)的學(xué)科供學(xué)生學(xué)習(xí)，有助于學(xué)生建立完整的思維模式。這樣的人才培養(yǎng)體系具有針對(duì)性，高效率培養(yǎng)不同領(lǐng)域的人才。

3）職業(yè)教育與拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。改變現(xiàn)有大眾化一體教育，不同階段、不同學(xué)校設(shè)置針對(duì)性課程，在中小學(xué)設(shè)置選修課程，培養(yǎng)相關(guān)職業(yè)思維，幫助學(xué)生在較低年齡時(shí)即可進(jìn)行初步職業(yè)規(guī)劃；在高中課程教學(xué)中為學(xué)生進(jìn)行初步的職業(yè)技能培訓(xùn)，與大學(xué)課程進(jìn)行對(duì)接。

4）企業(yè)發(fā)揮輔助作用。除開發(fā)教育產(chǎn)品、舉辦競(jìng)賽，教育企業(yè)還可以幫助學(xué)校提升教師素養(yǎng)，設(shè)計(jì)課程，開設(shè)課堂輔助教學(xué)班，幫助學(xué)生確定職業(yè)規(guī)劃，鍛煉相關(guān)能力。企業(yè)界應(yīng)發(fā)揮其對(duì)教育發(fā)展的支持作用，規(guī)劃行業(yè)人才需求，發(fā)布報(bào)告。

5）高考制度的改革。改變現(xiàn)有“一考定終身”的評(píng)價(jià)方式，引入多種評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，基礎(chǔ)學(xué)科教育引入形成性評(píng)價(jià)。考核中引入能力評(píng)定；在社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)中，不單單對(duì)實(shí)踐次數(shù)進(jìn)行框定，更要求學(xué)生在活動(dòng)過(guò)程中擔(dān)當(dāng)不同的職位，承擔(dān)不同的任務(wù)，鍛煉不同的能力；相關(guān)競(jìng)賽活動(dòng)在關(guān)注學(xué)生成果的同時(shí)，也要注重學(xué)生在團(tuán)隊(duì)中擔(dān)當(dāng)?shù)穆殑?wù)、解決的問(wèn)題，引入團(tuán)隊(duì)學(xué)生互評(píng)，避免出現(xiàn)團(tuán)隊(duì)中所有學(xué)生都加分均等的情況；在工程技術(shù)課程方面，將其引入考核中，適當(dāng)降低基礎(chǔ)課程評(píng)分所占比例。

微觀層面

1）建立區(qū)域課程體系?！秶?guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》指出：“專業(yè)設(shè)置與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求相適應(yīng)?！盵5]不同區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展不同，對(duì)領(lǐng)域?qū)I(yè)人才的要求也不同。針對(duì)不同的經(jīng)濟(jì)體系，培養(yǎng)專業(yè)人才，有利于節(jié)省教育資源，提高教學(xué)效率。

2）將大學(xué)學(xué)科體系下放，建立對(duì)應(yīng)的課程體系。為解決如今大學(xué)課程與初高中教育斷檔的問(wèn)題，應(yīng)針對(duì)不同年級(jí)情況，建立不同側(cè)重點(diǎn)的課程體系，低年級(jí)課程學(xué)習(xí)主要以興趣驅(qū)動(dòng)，中年級(jí)課程學(xué)習(xí)以專業(yè)和能力驅(qū)動(dòng)，高年級(jí)課程學(xué)習(xí)則以職業(yè)要求來(lái)驅(qū)動(dòng)。

3）加強(qiáng)基礎(chǔ)學(xué)校與科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)單位的對(duì)接。課堂不是學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)的唯一途徑，學(xué)?？梢远ㄆ谘?qǐng)科研人員、企業(yè)人士對(duì)學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng)指導(dǎo)；同時(shí)，學(xué)校應(yīng)為對(duì)特定領(lǐng)域感興趣的學(xué)生提供接觸相關(guān)專業(yè)知識(shí)、器材的途徑，讓學(xué)生在較低年齡即可初步接觸專業(yè)問(wèn)題及情境。

4）教師同專業(yè)人員協(xié)作開課。在教師參與培訓(xùn)的同時(shí)，專業(yè)人員可以參與課程、教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)，進(jìn)行指導(dǎo)以及過(guò)程的監(jiān)督。在初期，專業(yè)人員也可以進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的收集，便于對(duì)課程實(shí)時(shí)優(yōu)化。■

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