STEM教育：著眼未來的人才培養

黃瑞

STEM是以下四科英語單詞的縮寫：科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、數學（Mathematics）。1986年，美國國家科學委員會（NSB）發表了《本科的科學、數學和工程教育》報告，報告中提出了“科學、數學、工程和技術教育集成”戰略，以此來開發大量的科技人力資源，保持國家經濟的全球領導地位，被視為STEM教育的開端。但如果簡單地把STEM教育理解為僅僅是這幾門學科的學習就大錯而特錯了。正確理解STEM教育的“打開方式”，是跳出學科界，從培養創新型復合型人才的角度出發去探尋。

STEM教育與國家社會經濟轉型人才需求之“約”

2015年，美國教育技術研究者描繪了人工智能支持下的學習。吉林延邊大學師范學院支彬茹基于CNKI中國知網對我國的STEM教育研究相關文獻進行分析后得出結論：我國對STEM教育的研究歷史近10年，尤其是從2013年以來的三年研究日益加溫。2017年9月11日筆者在百度上輸入“STEM”，跳出的條目高達上千萬條。

STEM教育這么“熱”，當然是與當前技術改變生活的時代息息相關，更與國家政策指引緊密相連，歸根到底是人才培養的訴求之約。

中國教育科學研究院國際比較教育研究所長王素在解讀《中國STEM教育白皮書》時呈現了一些數據和排名：在全球競爭力排名中，中國排在28位，全球創新指數中國排名22位。中國目前勞動力數量世界第一，經濟總量處于世界第二，我們百萬人研發人員的數量在128個國家中排名46位，不是很高。根據 2013 年麥肯錫全球研究所研究報告估算，2020 年的中國將面臨 2200 萬人的工程技術人才缺口。 這其中很大部分屬于懂得計算機、網絡的高端人才，說明中國人才結構存在缺陷，缺乏創新型人才和高水平技能人才已經成為中國經濟轉型的瓶頸。人才的培養有賴于教育的百年樹人。美國等國的經驗表明，STEM教育是提高學生實踐能力、創新能力，培育創新型復合型人才的有效途徑。理所當然，STEM教育被納入了中國國家戰略發展政策之中。

國家科技戰略政策融入STEM教育理念。2006年《國務院關于實施<國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）>若干配套政策的通知》中指出，“大力倡導啟發式教學，注重培養學生動手能力，從小養成獨立思考、追求新知、敢于創新、敢于實踐的習慣。切實加強科技教育。”

科學教育政策重視STEM教育。2016年國務院發布的《全民科學素質行動計劃綱要實施方案（2016-2020年）》提出，在義務教育階段要基于學生發展核心素養框架，完善中小學科學課程體系，研究提出中小學科學學科素養，更新中小學科技教育內容，加強對探究性學習的指導；在高中階段要鼓勵探索開展科學創新與技術實踐的跨學科探究活動，同時規范學生綜合素質評價機制，促進學生創新精神和實踐能力的發展。

教育信息化政策明確STEM教育發展任務。2015年，教育部在《關于“十三五”期間全面深入推進教育信息化工作的指導意見（征求意見稿）》中首次提出要“探索STEAM教育、創客教育等新教育模式”。2016年教育部在《教育信息化“十三五”規劃》進一步要求：“有條件的地區要積極探索信息技術在‘眾創空間、跨學科學習（STEAM教育）、創客教育等新的教育模式中的應用，著力提升學生的信息素養、創新意識和創新能力，養成數字化學習習慣，促進學生的全面發展，發揮信息化面向未來培養高素質人才的支撐引領作用。”

STEM素養是孩子應對未來時代發展的教育剛需

美國經濟學家凱西·戴維森（Cathy Davidson）指出：“當今學校執著于教導我們的小孩以古老的方式去應對他們長大后的經濟局勢……可預見的是2011年入學的美國小學生，他們中有65%從學校畢業后，將從事目前并不存在的職業?！边@意味著教育必須思考如何為孩子未來奠基。新時代知識的快速更新已無法阻擋，能力與素養的涵養才是應對未來社會發展的不變之舉，其中STEM素養必不可缺。

如何理解STEM素養？南陽理工學院教育學院教授呂延會認為，STEM 素養既不單指知識，也不單指創新能力，是知識、技能、能力、情感等因素的綜合。當然，每個因素又是多種因素的綜合，如科學技術知識涉及數學、物理、化學、生物、地球、信息等，技能包括學習與創新技能、媒介數字素養技能、職業和生活技能。能力包括思考與問題解決能力、探索學習能力、科技實踐能力、創意革新能力。 STEM 因培養科技人才，應對國際科技競爭而興起，因此，最初STEM 指向科學技術教育和創造、運用，但鑒于科技的兩面性，科技需要人文加以引導，因此，STEM 就增加了 Art，變為 STEAM。 這里的“A”，最早是韓國提出的，指的是藝術。 后來美國把“A”也吸納進去，賦予了它更廣泛的含義，不僅僅指藝術，還包括人文、語言、文化、社會學等十多門學科?！癆”的加入，不僅培養學生對科技的向往和熱愛的情感， 對 STEM 領域的態度和興趣，而且引導學生形成正確的科技觀、科技運用觀，防止人在創造技術之時，又被技術所異化，成為只有技術而無人性的單向度人。

STEM教育是對“錢學森之問”的現實解答

“為什么我們的學?？偸桥囵B不出杰出人才？”2005年，“錢學森之問”振聾發聵，成為中國教育迫切需要攻克的世紀難題。

2017年6月9日，在由國務院參事室公共政策研究中心和新華網思客共同主辦的《參事講堂》清華大學經濟管理學院院長錢穎一教授用愛因斯坦的三句話解答了“錢學森之問”。而這三句話凝聚的核心精神均可在STEM教育中找到腳注。所以，毫不夸張地說，STEM教育是對“錢學森之問”的一種現實解答。

第一句 愛因斯坦說：大學教育的價值不在于記住很多事實。

錢穎一認為，其中一個關鍵問題，在于我們對教育從認知到實踐都存在一種系統性的偏差，這個偏差就是我們把教育等同于知識，并局限在知識上?！皠撔氯瞬诺慕逃齼H僅靠知識積累是不夠的，所以教育必須超越知識，”這是錢穎一對中國教育問題，特別是創新人才教育的一個核心想法。endprint

STEM致力于運用多學科知識解決問題。各學科知識的積累與掌握是基礎。正如北京師范大學現代教育技術研究所余勝泉教授指出的，“STEM將重心放在特定問題上，強調利用科學、技術、工程和數學等學科相互關聯的知識解決問題，試圖從多學科知識綜合應用的角度提高學生解決實際問題的能力”。

第二句 愛因斯坦說：我沒有特殊的天賦，我只是極度的好奇。

談到創造性思維的來源，錢穎一認為創造力確實需要有知識，但不僅僅是知識，更重要的是好奇心和想象力。受此啟發，他提出一個簡單的假說：“創造性思維=知識×好奇心和想象力”。

錢穎一認為，如果創造力是知識與好奇心和想象力的乘積，那么隨著受教育時間的增加，前者在增加，而后者在減少，作為兩者合力的創造力，就有可能隨著受教育的時間延長先是增加，到了一定程度之后會減少，形成一個倒“U”字形狀，而非我們通常理解的單純上升的形狀。

這就形成了創新人才教育上的一個悖論：更多教育一方面有助于增加知識而提高創造性，另一方面又因壓抑好奇心和想象力而減少創造性。所以兩者的合力讓我們判斷教育對創新人才產生的作用變得困難。

但是至少有一點是可以明確的，STEM教育的深入推廣必定帶來教育方式的變革。而當下死記硬背、題海戰術等教育方式正是扼殺孩子想象力和創造力的劊子手。

美國馬薩諸塞大學安姆斯特分校教育學院教師教育與課程研究系科學與數學教育學副教授Elizabeth McEneaney博士提出STEM教學的五點建議：首先要在社會生活或其他學科中有實際應用。第二是開放式的問題，不是傳統的老師提出明確的問題由學生解答，而是老師給出未明確定義的開放式問題，由學生自己來研究要解決的問題到底是什么。第三是有利于促進社會進步，讓學生真切看到其對改善生活、推動社會發展的價值。第四是突破學科界限，融入一門或幾門其他不同學科的內容、技能和思維方式。第五是要求學生通過合作學習或協作學習方式解決問題。最后是其有多點切入和包容性強的特征，不同學習程度的學生都能發現他們要解決的問題很有趣，而且對他們來說是有挑戰性的，都能進入其中。

試想如此與生活相關聯，又能在解決問題中滿足孩子成就感的教學方式一定可以很好地呵護孩子們的興趣，并激發不斷延伸的探索精神。

第三句 愛因斯坦說：科學殿堂的根基是靠另一種人而存在。

愛因斯坦曾說：在科學的殿堂里有各式各樣的人，他們探索科學的動機各不相同。有的是為了智力上的快感，有的是為了純粹功利的目的，他們對建設科學殿堂有過很大的甚至是主要的貢獻。但是科學殿堂的根基是靠另一種人而存在。他們總想以最適當的方式來畫出一幅簡化的和易領悟的世界圖像，他們每天的努力并非來自深思熟慮的意向或計劃，而是直接來自激情。

錢穎一教授把創新的動機分為三個層次，分別代表三種價值取向：短期功利主義、長期功利主義，以及內在價值的非功利主義，后面一個都比前面一個有更高的追求。對短期功利主義者而言，創新是為了發論文、申請專利、公司上市；對長期功利主義者而言，創新有更高的追求，為了填補空白、爭國內一流、創世界一流；而對內在價值的非功利主義者而言，創新有更高的追求，追求真理、改變世界、讓人變得更加幸福。我們的現實情況是，具有第一類動機的人很多，具有第二類動機的人也有，但是具備第三類動機的人就少了，甚至可以說是寥寥無幾。

無獨有偶，樹立正確價值觀的聚焦也體現在STEM向STEAM演進中。不僅如此，隨著人工智能的迅猛崛起，科技倫理這個更大范圍的話題被更多的人關注。蘋果CEO庫克就說：我并不擔心人工智能像人一樣思考，我更擔心人像計算機一樣思考。這也對STEM教育在中小學的實施提出了警醒——人才培養的方向位居第一，當我們明確了要培養什么樣的人，才知道需要什么樣的師資、什么樣的課程、什么樣的硬件?！澳脕碇髁x”固然具備一定優勢，但是因地制宜的思考更加不可或缺。endprint