國際視域下的STEM眾籌式學習行動初探（二）

劉黨生

● 對STEM教育理念的重構

美國鹽湖城教育科技初創公司Ardusat，是一家向K-12（從幼兒園到高三）階段的學生們開放的，可以遠程控制接入軌道衛星的小公司，很多加州的學校都利用它來進行科學實驗。親手實踐操作近地軌道衛星有利于激發學生的學習動力，促使他們對科學、技術、工程和數學等科目更加感興趣，目前針對小學和中學開放的科學實驗項目包括測量地球磁場和監視大氣污染狀況等。基礎課程和工具免費，付費用戶可以自定義實驗內容。

諸如Ardusat這樣向教育開放的開源硬件提供商還有很多，而這類泛學科的跨界滲透模式，正在成為改變當今世界教育發展的真正動力。

1.“前邏輯概念”語境里的教育七大黑洞

在討論21世紀STEM教育的時候，回溯教育的核心屬性，似乎有些別扭，但如果我們從教育進化論的視角來加以疏解的話，這種后顧顯然能凸顯STEM對于教育的一脈相承特性。借用自然科學界不算普及的“前概念”定義，其對教學的影響而采取的解決策略看，歸納起來主要有：通過師生對話顯示出學生的前概念；創設各種問題情境引發學生的認知沖突；以實驗驗證、概念重釋、比較鑒別等方式糾正前概念中的錯誤成分。1959年威斯康辛大學提出的柯氏四層次訓練成效評估模式包括學習者反應、知識遷移、行為遷移、組織影響四個層次。德國教育學家斯普朗格（1882-1963）曾經這樣論述：“教育的最終目的不是傳授已有的東西，而是要把人的創造力量誘導出來，將生命感、價值感喚醒。喚醒，是種教育手段。父母和教師不要總是叮嚀、檢查、監督、審查他們。孩子們一旦得到更多的信任和期待，內在動力就會被激發，會更聰明、能干、有悟性。”

由法國教育部顧問埃德加·莫蘭（Edgar Morin）首先嘗試以一種被他稱之為“復雜范式”的方法思考世界與社會，進而對人、社會、倫理、科學、知識等進行系統反思，以期彌補各學科相互隔離、知識日益破碎化的弊端。他特別指出：這種“復雜思維范式”直接對應“在知識的傳授中的七個黑洞（在初等教育、中等教育和高等教育中皆如此）”。包括教育無視知識范式本身的問題；人們不教授能夠將信息和數據放到特殊背景中去的知識；被教育大綱所忽略的人的同一性；現階段只是世界一體化的某個進程；人們需要教授的恰恰是不確定性（而非教授確定性）；傳授人類間的理解；超越混亂狀態的全人類倫理（地球文明）追求。

以上問題不僅提醒人們如何來思考知識的性質（就教育而言，應該同步重視信息指示錯誤的根源，實現自我批評式的知識反省，研究自我應付信息復雜性的能力）；也要意識到知識的領域在擴展的同時，也增加了它與無知的領域的觸點。現代人都了解，確切的知識并不是那些在形式或數學程序上極端復雜的知識，而是能夠將信息和數據放到特殊背景中去的知識。

“前概念”的諸多學術成果，從歷史的側面驗證了STEM為什么會與“知學合一”、“做中學”形成太多的交叉，乃至于在境外，完全是一種自然的推演和不同階段發展的產物。

2.思維科學對現代教育的迭代認知

思維科學（noetic science）是研究思維活動規律和形式的科學。思維學可以劃分為三個部分：邏輯思維、微觀法；形象思維、宏觀法；創造思維、微觀與宏觀結合。從思維科學的觀點來看，創造思維才是智慧的源泉，邏輯思維和形象思維都是手段。思維科學研究思維的規律和方法，其傳統關注側重有意識的思維、抽象思維（邏輯）、形象思維（直感）和靈感思維（頓悟）；思維科學的任務就是研究怎樣處理從客觀世界獲得的信息。

現代科學的思維方式在現代科學發展過程中經歷了巨大的變化，形成了與近代科學差異很大的新角度、新方位，從機械觀思維向以系統觀為主導的思維轉變，強調認識系統的整體性、動態性、復雜性和進化性（或互補性）。思維科學體系作為一種綜合科學體系，它所納入的學科歸類大致可以梳理出基礎科學、技術科學和應用技術；20世紀50年代以后，各學科的多層次和橫向滲透發展，尤其是計算機科學的誕生，為全面、系統地研究思維現象開辟了新途徑。

思維科學對現代教育的迭代認知，構成了現代教育的開源趨勢，也由此改變了知識傳授是教育的主要訴求的價值觀；諸如質疑、批判和考問、預測、解釋、決定和說服……現代思維方式（學習方法論，包括邏輯進化概念結構、論證析解離散認知等）構成了現代教育的重要支撐。

3.STEM教育理念的重構元素

至少在美國，STEM的興起是自上而下，從高校開始啟動，這也就不難解析STEM教育理念，與其說STEM強調的是科學（S）技術（T）工程（E）數學（M），還不如說，STEM的亮點在于，第一次站在教育體系的視域，陳述了系統思維、工科能力、工程意識和哲學邏輯的重要地位。這其中，系統思維意在通過凸顯教育的學術特性來探究科學（S）研究在教育過程中需要強化的位置。是一種途徑協助人們從宏觀角度了解系統，包括了整體結構、模式及周期。它關心的是整體及其各部分之間的關系。工科能力，意在通過對“工科”概念的重新解讀來思考時代背景下突破知識的固化，實現知識融合，突破技巧局限的全新領會技術的核心價值。構筑工程教育的實踐環節以突出能力訓練的創新潛能開發教育。培養學生對科學新發現的洞察能力、協同能力、適應能力、自我更新能力和學科知識融會貫通的能力。工程意識，意在建立一套契合人才培養目標的工程教育管理模式、工程教育課程面向工程實踐的素質培養；由此引申出K12工程教育及其與高等工程教育銜接的比較研究。

至于國內對K12層面的解讀，也呈現出百家爭鳴的盛況。其中，柳棟老師在去年和今年的STEM論壇上的發言成為旗幟標桿式的定義，得到了業內外的廣泛認同。圍繞技術→技術教育，柳老師巧妙地結合STEM這個詞，賦予STEM新的解讀：根據科學的概念和原理——S，借助數學的方法建模與分析——M，選擇相應的技術的手段——T，在真實的世界里通過工程的途徑——E。

到了具體運作層面，中國國際教育交流協會及其青少年競賽與指導中心與美、英、法等國的諸多教育學術機構建立了緊密的合作關系，將各類在教育理念上具有先進性、在學術上具有前沿性、在國際上具有影響力的青少年學科競賽和交流項目推介給中國青少年，幫助中國學生走出國門。學生在擴展視野和知識面的同時，亦切身體驗歐美教育理念及思維方式，更清晰地認識國際社會與自己所處的時代，更好地選擇并規劃未來學業和職業生涯。

以電子創客為主攻目標的景山學校的吳俊杰老師梳理出關于3Make（Make it Read， Make it Cool， Mske it togolltor）的流程，分別從電子環境元素、編程體系、材料區分、硬件結構和設計訴求等幾個條線，對其發展沿革和脈絡做了系統梳理。

上海的張江STEM CLUB的經驗則站在教改的視角，側重于STEM學習方法論和STEM實踐平臺的孵化實驗。

（未完，待續）endprint