STEM教育的發(fā)展與實(shí)踐模式（上）

胡來林 溫州大學(xué)STEM教育研究中心主任，溫州大學(xué)教育學(xué)院教育技術(shù)專業(yè)教授、碩士生導(dǎo)師，浙江省STEM名師工作室負(fù)責(zé)人，浙江省STEM教育協(xié)同創(chuàng)新中心兼職研究員。

STEM教育的發(fā)展

一、STEM教育的基本概念與擴(kuò)展

通常意義上的STEM是指科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)，但在現(xiàn)實(shí)實(shí)踐中，其內(nèi)涵有了很多種擴(kuò)展。這種擴(kuò)展主要有兩個(gè)方面：一方面是對(duì)字母含義的擴(kuò)展，比如字母“M”既可以是原意“數(shù)學(xué)”，也可以擴(kuò)展為“應(yīng)用數(shù)學(xué)”;另一方面是對(duì)領(lǐng)域的擴(kuò)展，如STREM（科學(xué)、技術(shù)、閱讀或?qū)懽?、工程、?shù)學(xué)）、STEMM（科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)、醫(yī)學(xué)）等。不同層面的擴(kuò)展反映了國(guó)家和研究機(jī)構(gòu)對(duì)STEM的不同理解，但STEM的總體框架不會(huì)改變。在中小學(xué)的教學(xué)實(shí)踐中主要有三種模式：STEM、STEAM、STREAM。我們?yōu)榱吮磉_(dá)方便，有時(shí)統(tǒng)稱為STEM+。

STEM最早由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)于2001年提出，是一個(gè)跨學(xué)科教育。對(duì)STEM這個(gè)概念的理解，我認(rèn)為有三個(gè)方面：1.STEM教育是分科提升的，強(qiáng)調(diào)核心知識(shí)與大概念學(xué)習(xí)。2.STEM教育是分科融合的，強(qiáng)調(diào)基于真實(shí)問題的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)。3.STEM教育是擴(kuò)展的，從美國(guó)到世界各國(guó)，從高校到中小學(xué)幼兒園，從STEM擴(kuò)展到STEM+，從數(shù)學(xué)“M”擴(kuò)展到多個(gè)學(xué)科。

2006年，為了解決STEM似乎只是偏重科技教育這一問題，美國(guó)格雷特·亞克門（Georgette Yakman）教授提出“STEAM”，增加了字母A（Art，藝術(shù)），并構(gòu)建了STEAM模型及教育框架，設(shè)計(jì)了STEAM教學(xué)過程卡，并開展STEAM教育的培訓(xùn)認(rèn)證。隨后，英國(guó)、韓國(guó)、美國(guó)和中國(guó)等相繼采用了STEAM的概念。這里所增加的A是一種廣義的藝術(shù)，包括精致藝術(shù)、人文藝術(shù)、語(yǔ)言藝術(shù)、肢體藝術(shù)等，對(duì)科技教育來說，主要是借助藝術(shù)教育中的可視化過程、美感素養(yǎng)、設(shè)計(jì)思維、外顯美等，幫助學(xué)生提升創(chuàng)造力、發(fā)展理解力、增長(zhǎng)審辯力、進(jìn)階學(xué)習(xí)力。

在進(jìn)一步的教學(xué)實(shí)踐中，有的學(xué)校會(huì)根據(jù)需要再增加一個(gè)字母R，包含閱讀、寫作、機(jī)器人等含義，從而生成了STREAM模式。R一方面指學(xué)科閱讀（Reading），在STREAM模式下主要是指信息類的文本以及科技說明文本寫作，其價(jià)值在于為STEM項(xiàng)目與主題提供源泉，為解決STEM項(xiàng)目問題提供策略和方法。尤其在小學(xué)階段特別強(qiáng)調(diào)閱讀和寫作素養(yǎng)，增加R更加凸顯閱讀、寫作與科技的融合。STEM教育可以是多學(xué)科的融合，也可以是單一的具有STEM性質(zhì)的學(xué)科，因此R另一方面指機(jī)器人學(xué)科（Robotics），機(jī)器人學(xué)科是在新一代人工智能背景下產(chǎn)生的，同時(shí)也是非常具有STEM屬性的學(xué)科。R的增加，既是AIQA（即人與人工智能打交道的能力，利用人工智能技術(shù)的能力）教育的最佳載體，也是對(duì)創(chuàng)客教育的有效繼承。

在以上一系列的發(fā)展歷程中，STEM更多應(yīng)用于初中階段，而STEAM和STREAM更多應(yīng)用于小學(xué)和幼兒園階段。

二、STEM教育的國(guó)際發(fā)展

STEM教育緣起于1983年發(fā)布的《為21世紀(jì)而教育美國(guó)人》報(bào)告。該報(bào)告認(rèn)為，美國(guó)當(dāng)前的教育制度必須徹底改革，重點(diǎn)放在提高學(xué)?？茖W(xué)和數(shù)學(xué)教學(xué)水平上，向兒童提供進(jìn)入21世紀(jì)所必需的智力工具，否則美國(guó)將成為未來的“工業(yè)恐龍”。隨后，美國(guó)從國(guó)家層面陸續(xù)發(fā)布了多個(gè)戰(zhàn)略報(bào)告，如《美國(guó)2000年教育戰(zhàn)略》（1991）、《塑造未來：透視科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程和技術(shù)的本科教育》（1996）、《國(guó)家行動(dòng)計(jì)劃：應(yīng)對(duì)美國(guó)STEM教育體系的重大需求》（2007）、《K-12教育中的工程教育：了解現(xiàn)狀和改進(jìn)前景》（2009）、《培養(yǎng)與激勵(lì)：為美國(guó)的未來實(shí)施K-12年級(jí)STEM教育》（2010）、《2015年STEM教育法》（2015）等。直至2018年，美國(guó)前總統(tǒng)特朗普提出“北極星計(jì)劃”，在特朗普時(shí)代“美國(guó)優(yōu)先”這一理念下，要求STEM教育要在全世界成為美國(guó)的優(yōu)勢(shì)，讓美國(guó)STEM教育成為掃盲創(chuàng)新就業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者。

與此同時(shí)，一些發(fā)達(dá)國(guó)家也開展了一些STEM國(guó)家計(jì)劃，并把它作為提升國(guó)家人才戰(zhàn)略培養(yǎng)角度進(jìn)行規(guī)劃。如英國(guó)開展了STEM教師培訓(xùn)、建立國(guó)家級(jí)STEM示范活動(dòng);德國(guó)開始關(guān)注學(xué)生在STEM方面的職業(yè)興趣和發(fā)展、啟動(dòng)了一批覆蓋“教育鏈”全程的STEM促進(jìn)項(xiàng)目;芬蘭提出了全國(guó)STEM教育促進(jìn)項(xiàng)目，設(shè)立了國(guó)家LUMA中心，在校外為兒童和青少年量身打造了STEM學(xué)習(xí)和教育活動(dòng);等等。

三、中國(guó)STEM教育的發(fā)展與融合

我將中國(guó)的STEM教育分為兩個(gè)階段：第一個(gè)階段為創(chuàng)客階段，第二個(gè)階段為STEM教育階段。盡管中國(guó)自2001年就引入STEM教育，但并未引起足夠的重視。2015年，在國(guó)務(wù)院提出《關(guān)于大力推進(jìn)大眾創(chuàng)業(yè)萬(wàn)眾創(chuàng)新若干政策措施的意見》的推動(dòng)下，創(chuàng)客教育進(jìn)入火爆發(fā)展期。2016年，創(chuàng)客教育和STEM被寫入教育部教育信息化文件。2017年，中國(guó)教育科學(xué)研究院STEM教育研究中心成立，STEM教育真正開始被重視。同時(shí)，相繼出臺(tái)了《中國(guó)STEM教育白皮書》（2017）、《中國(guó)STEM教育2029創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》（2018）、《STEM教師能力等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（2018）等政策文件，大力推動(dòng)STEM教育，成為中小學(xué)基礎(chǔ)教育改革的熱點(diǎn)。創(chuàng)客教育與STEM教育是有一定區(qū)別的，具體如表1所示。

STEM教育生態(tài)建構(gòu)

一、信息技術(shù)加速VUCA時(shí)代的到來

VUCA是易變性（Volatility）、不確定性（Uncertainty）、復(fù)雜性（Complexity）、模糊性（Ambiguity）四個(gè)英文單詞的首字母縮寫，VUCA時(shí)代是指變幻莫測(cè)的時(shí)代。STEM教育可以說是今天的創(chuàng)新，明天的教育，其本身的特征以及未來社會(huì)對(duì)人才的需求決定了STEM教育的生態(tài)。

BBC基于劍橋大學(xué)研究者M(jìn)ichael Osborne和Carl Frey的數(shù)據(jù)體系分析了365種職業(yè)未來的“被淘汰率”，其中會(huì)計(jì)、保險(xiǎn)業(yè)務(wù)員、銀行職員、政府職員等被淘汰率較高，藝術(shù)家、科學(xué)家、建筑師、心理醫(yī)生等被淘汰率較低。這說明，智能時(shí)代會(huì)帶來人們工作的不確定性和易變性。

從教育上來說，當(dāng)前的教育有兩個(gè)特點(diǎn)：一是教師對(duì)知識(shí)點(diǎn)的傳授、學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握，不僅量多，而且面廣，中國(guó)學(xué)生對(duì)基本知識(shí)的掌握呈現(xiàn)“均值高”的特點(diǎn);二是把教育等同于知識(shí)，并局限在知識(shí)上，教師傳授知識(shí)是本職工作，學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)是分內(nèi)之事，知識(shí)幾乎成為教育的全部?jī)?nèi)容。而在人工智能時(shí)代，“高考機(jī)器人”在知識(shí)考試中比人更具有優(yōu)勢(shì)，人工智能讓已知知識(shí)的學(xué)習(xí)變得如此低能，未來的學(xué)習(xí)將受多種復(fù)雜因素的影響。

二、VUCA時(shí)代呼喚教育創(chuàng)新

美國(guó)21世紀(jì)技能聯(lián)盟基于10年來的研究，提出了“21世紀(jì)學(xué)習(xí)框架”，致力于為開創(chuàng)美好生活而學(xué)習(xí)的“新平衡學(xué)習(xí)”范式，從社會(huì)轉(zhuǎn)型的實(shí)際出發(fā)，在學(xué)習(xí)系統(tǒng)各個(gè)側(cè)面努力實(shí)現(xiàn)平衡協(xié)調(diào)。該范式的具體內(nèi)容有：學(xué)習(xí)的要義——形成傳統(tǒng)、現(xiàn)代、未來的連續(xù)統(tǒng)一體;學(xué)習(xí)的指向——質(zhì)疑解難（如圖1）;學(xué)習(xí)的科目——傳統(tǒng)核心科目與跨領(lǐng)域主題;學(xué)習(xí)的預(yù)期結(jié)果——三套21世紀(jì)技能（如圖2）;學(xué)習(xí)的環(huán)境——完整兒童的完整環(huán)境;學(xué)習(xí)的課程標(biāo)準(zhǔn)——學(xué)以致用;學(xué)習(xí)的評(píng)估要求——多樣全面;學(xué)習(xí)的價(jià)值與創(chuàng)新——為美好生活而學(xué)習(xí)。