構(gòu)建STEM教育的多元主體生態(tài)：理論分析與實踐啟示

自2007年以來，STEM教育一度呈現(xiàn)爆炸式增長態(tài)勢。盡管全球?qū)TEM教育的投入在不斷加大，青少年學習STEM的興趣卻持續(xù)下降，這導致他們選擇STEM專業(yè)作為未來職業(yè)的比例不斷減少。有學者認為，STEM教育誕生于支撐國家安全和經(jīng)濟發(fā)展的宏大語境下，與經(jīng)濟增長、科技創(chuàng)新緊密相連，過分強調(diào)人才的經(jīng)濟屬性，而忽略了人文屬性和對個體學習者STEM學科興趣的培養(yǎng)和維系。[1]自2020年以來，全球?qū)TEM教育的關(guān)注逐漸從“宏大語境”轉(zhuǎn)向從政策、課程、學習環(huán)境上塑造學習者獨特的學習體驗，以多元化的教學手段，促進教育公平，培養(yǎng)STEM學習的終身興趣。

青少年是否對STEM感興趣并參與相關(guān)活動，決定其未來是否選擇STEM作為繼續(xù)深造的專業(yè)、畢業(yè)后從事的工作甚至終身興趣。[2]傳統(tǒng)測評數(shù)據(jù)（如是否選修STEM課程以及考試成績是否優(yōu)秀）不再能夠準確預測其未來是否會參與STEM相關(guān)事業(yè)；興趣與身份認同（是否認為自己適合學習STEM學科）、是否參與校外科技活動、是否常參觀科技場館、是否具有一定的社會文化資本等因素綜合起來共同成了預測青少年能否在未來投身到STEM相關(guān)行業(yè)的準確指標。[3]換言之，青少年未來的職業(yè)選擇不再僅由校內(nèi)因素決定，校內(nèi)和校外的因素共同決定了一個國家是否有大量人才愿意投入到STEM事業(yè)中?；谶@樣的研究結(jié)果，科學教育決策者和研究者把STEM的生態(tài)構(gòu)建作為促進青少年STEM興趣和參與的主要手段，通過促進多元主體（包括學校、科技場館、科研院所、科普機構(gòu)、公司企業(yè)等）的參與和合作，把對青少年STEM學習的支持滲透在校園內(nèi)外。

一、學習生態(tài)系統(tǒng)理論與STEM多元主體構(gòu)建

生態(tài)系統(tǒng)理論由Bronfenbrenner在1977年提出，用來描述青少年與周圍環(huán)境的多層級生態(tài)互動，[4]作為STEM多元主體生態(tài)構(gòu)建的理論基礎(chǔ)，該理論可作為STEM多元主體生態(tài)構(gòu)建的基礎(chǔ)指導（如圖1）。其中多層生態(tài)包括由父母、教師、朋友、同學等身邊成員組成的微小環(huán)境生態(tài)；由微小環(huán)境生態(tài)中的互動構(gòu)成的中間環(huán)境生態(tài)；由教育、經(jīng)濟、政策、媒體等構(gòu)成的外圍環(huán)境生態(tài)，及最廣闊的由文化、風俗、價值觀風俗等構(gòu)成的大環(huán)境生態(tài)。青少年的教育機會由學習活動、學習資源、人際關(guān)系共同創(chuàng)造，為實現(xiàn)個人學習目標提供支持。因此，有效的學習過程就不再局限于某一個時間段（如每日的在校時間或是初中學段）和某一處環(huán)境（如學校），而是成了一個跨時間、跨空間的過程。

然而，并不是簡單地把學習者放在一個或多個學習環(huán)境中就能產(chǎn)生有意義的學習。學習者在學習環(huán)境中的地位與態(tài)度、教師和家長對學習者的支持度、學習資源的分布和獲取方式、學習環(huán)境的組織架構(gòu)，都可能促進或阻礙有效學習的發(fā)生。換言之，厘清青少年在STEM教育生態(tài)中的學習路徑，尤其是從學習興趣發(fā)展為職業(yè)選擇的長久效應(yīng)，對由多元主體組成的教育生態(tài)建設(shè)尤為重要。那么，教師、家長、學校和社會應(yīng)當如何建立或改進一個健康、有活力的學習生態(tài)來激發(fā)青少年對STEM長久的興趣和參與呢？學習生態(tài)系統(tǒng)理論認為，可以從生產(chǎn)力、持久性和恢復力三個方面著手。

1.生產(chǎn)力

在生物學里，一個生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力通常指該系統(tǒng)所能產(chǎn)生的能量。在學習生態(tài)系統(tǒng)中，生產(chǎn)力指該系統(tǒng)能夠為學習者提供的學習“能量”，即學習資源的豐富程度和對學習者的可見度、可利用性和獲取通道。具體來說，如果青少年在初中和高中階段接觸到的校內(nèi)與校外STEM學習資源和他們的興趣相關(guān)，并且這些資源具備多樣性和易得性，那么這些學習資源就會有效地影響他們的學習路徑。因此，在學習生態(tài)上，校內(nèi)外學習資源可以通過改進組織結(jié)構(gòu)優(yōu)化其生產(chǎn)力，校內(nèi)資源可以提供更加精準、多樣的STEM課程，校外資源則需要為青少年提供長時間跨度的學習支持。

2.持久性

如果說生產(chǎn)力保證了學習資源的產(chǎn)生，那么持久性則保證了學習資源能夠被長期、有效地利用。當一個學習生態(tài)系統(tǒng)能夠為學習者提供長時間、跨場景的支持時，這個學習系統(tǒng)便具備了持久性。研究表明，持久性取決于學習者所具備的社會文化資本（如家庭收入、家長文化程度、師資、所在地區(qū)的資源等）。一方面，社會文化資本能保持學習資源的豐富性。例如，一名對天文學感興趣的學習者如果可以從校內(nèi)課程、課后服務(wù)、興趣小組、在線資源、場館資源等不同場景和不同角度接觸到天文學，那么這個系統(tǒng)便可以持久地支持這名學習者對天文學的興趣。另一方面，社會文化資本能夠幫助學習者正確地使用優(yōu)質(zhì)的學習資源。例如，家長如果了解所在社區(qū)、城市有哪些開放實驗室，就可以為孩子創(chuàng)造接觸科學家、參與真實探究活動的機會；學校如果持續(xù)性參加各類科技競賽，與科技場館、企業(yè)、社區(qū)聯(lián)動，學生就可以接觸到不同年齡、不同背景的學習者，豐富學習體驗。家長和學校不僅要把青少年當下需要的優(yōu)質(zhì)學習資源呈現(xiàn)在他們面前，并且要讓他們知道“下一步”在哪里。

3.恢復力

一個健康的學習生態(tài)系統(tǒng)除了需要具備資源，能夠幫助學習者持續(xù)利用資源外，還需要能從失去的學習興趣中恢復、重新建立興趣，面對變化進行自我調(diào)節(jié)和自我更新，即需要具備恢復力。一個生態(tài)系統(tǒng)中的物種越復雜，相互關(guān)系越緊密，其恢復力就越強。一個學習生態(tài)系統(tǒng)的恢復力來自學校和校外教育機構(gòu)的多樣性，以及機構(gòu)之間合作的緊密程度。學校和校外教育機構(gòu)的多樣性體現(xiàn)在對具體STEM科目的精細化程度，突破傳統(tǒng)物理、化學、生物這樣的大學科，為學習者提供如地質(zhì)、法醫(yī)、編程等更加細分的興趣支持。這樣的精細化分類可以保證學習者在某一個領(lǐng)域?qū)W習受挫時，仍然能夠有豐富的其他選擇去延續(xù)他們對STEM的興趣。機構(gòu)合作的緊密程度體現(xiàn)在面對變化時各個機構(gòu)之間的協(xié)調(diào)和自我更新能力。例如在面對疫情沖擊時，大量線下教學轉(zhuǎn)為線上教學，線下實體資源轉(zhuǎn)為線上數(shù)字資源。面對這一轉(zhuǎn)變，學校在提供線上課堂的同時，也需要其他教育機構(gòu)合作，轉(zhuǎn)換教育模式，維系青少年的學習體驗。

二、建設(shè)我國STEM教育多元主體生態(tài)的思考

當全球STEM教育從強調(diào)人力資本和經(jīng)濟發(fā)展向培養(yǎng)青少年持續(xù)的學習興趣、創(chuàng)造多元化學習體驗、促進教育公平轉(zhuǎn)變時，構(gòu)建STEM教育的多元主體生態(tài)就成為培養(yǎng)STEM人才體系的基石。當前，我國校內(nèi)外的STEM資源已初具規(guī)模，但家長、教師往往不了解身邊有哪些資源以及如何利用這些資源；在多元主體合作的過程中，學校在考試的重壓下，往往缺乏合作的主動性和內(nèi)驅(qū)力；家長在指導孩子時，常把就業(yè)前景、考試成績放在個人興趣之上，青少年長期缺乏情感支持；校內(nèi)外科學教育機構(gòu)之間缺乏統(tǒng)一的話語體系，在支持青少年STEM興趣時常出現(xiàn)時間和內(nèi)容的斷層。因此，構(gòu)建健康的STEM教育的多元主體生態(tài)，能激勵青少年持續(xù)地參與到STEM學習活動中，探索個人在STEM中的興趣，形成獨特的學習路徑，最終把對STEM的興趣轉(zhuǎn)變?yōu)镾TEM的職業(yè)選擇和終身學習就顯得尤為重要。構(gòu)建這樣的學習生態(tài)，需要家庭、教師、學校和校外教育機構(gòu)、社區(qū)等多元主體共同合作，提高學習生態(tài)的生產(chǎn)力、持久性和恢復力?？茖W教育工作者具體可以從以下方向著力。

1.生產(chǎn)力

在提供豐富的校內(nèi)和校外STEM資源的基礎(chǔ)上加大宣傳力度，讓青少年意識到這些資源的存在，并且知曉相關(guān)資源的獲取渠道。

通過校內(nèi)外多元主體合作，為青少年建立個性化的維持興趣的學習路徑，不僅實現(xiàn)跨環(huán)境，而且實現(xiàn)跨時間、跨學段的銜接。

避免同質(zhì)化的STEM項目，為青少年提供個性化、多路徑、進階性的學習機會。

2.持久性

學校和校外教育機構(gòu)需要幫助家長、學校教師和其他教育工作者意識到青少年學習興趣的重要性，認識到鼓勵和重視青少年參與STEM學習活動是一種很重要的文化資本，幫助他們?yōu)榍嗌倌晏峁I(yè)選擇咨詢和職業(yè)咨詢。

把幫助家長和教師了解社區(qū)中現(xiàn)有的STEM教育資源、功能和使用方式放在與建設(shè)STEM資源同等重要的位置，這一行為對于貧困家庭、弱勢群體來說，尤為重要。

3.恢復力

現(xiàn)有STEM教育機構(gòu)內(nèi)的合作已日臻完善，需加強機構(gòu)間的合作，進一步建設(shè)校內(nèi)與校外的合作機制、合作通道，為青少年在STEM的學習興趣、內(nèi)容和活動上提供無縫銜接。

整合社區(qū)內(nèi)的STEM教育資源，教育機構(gòu)之間應(yīng)當持續(xù)溝通與更新，保證青少年參與當前學習活動的同時，還能明確下一階段的學習目標。

將對STEM教育的宣傳和學校與校外教育機構(gòu)之間的合作納入評價系統(tǒng)中，精細化、多樣化青少年STEM興趣的培養(yǎng)。

教育政策應(yīng)為校外教育機構(gòu)，如科技場館、科學中心、科普場所、科研院所，提供與學校合作的政策支持，把校內(nèi)外科學教育機構(gòu)作為一個整體生態(tài)進行建設(shè)。

小結(jié)

STEM教育的目的從最初的促進經(jīng)濟發(fā)展、提高國家安全，轉(zhuǎn)向到現(xiàn)今的強調(diào)學習興趣、多元化學習路徑和教育公平，這是經(jīng)濟需求與人文需求的平衡，是教育高質(zhì)量發(fā)展的需求。一個健康、有活力的STEM教育的多元主體生態(tài)能夠統(tǒng)一興趣培養(yǎng)與人才發(fā)展，使系統(tǒng)中的多元主體通過協(xié)調(diào)設(shè)計，相互連接，成為一個整體。這個整體能夠為青少年提供豐富的校內(nèi)外學習機會，創(chuàng)造個性化、跨環(huán)境、跨學段的學習路徑，持續(xù)支撐青少年的學習興趣。

[項目：2022年國家自然科學基金青年科學基金項目“區(qū)域經(jīng)濟社會文化畫像下的教育資源精準分配研究——基于地理信息系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)分析”，編號：62107004]

參考文獻

[1]A. M T，Pratim S，Claire M S， et al. Transdisciplinarity in STEM education： a critical review[J]. Studies in Science Education，2020（02）.

[2]Gail M J，Gina C，Elysa C， et al. Free choice science learning and STEM career choice[J]. International Journal of Science Education， Part B，2019（01）.

[3]MALTESE V A，MELKI S C，WIEBKE L H. The Nature of Experiences Responsible for the Generation and Maintenance of Interest in STEM[J]. Science Education，2014（06）.

[4]Bronfenbrenner，Urie. Toward an experimental ecology of human development.[J]. American Psychologist，1977（07）.