STEM教育模式的爭議與本土化發展思考

鄧小霞 張君玲 朱凌志

（1.湖南科技學院傳媒學院，湖南 永州 425100；2.衡陽師范學院教育科學學院，湖南 衡陽 421002；3.湖南工學院計算機與信息科學學院，湖南 衡陽 421002）

1 引言

STEM教育是跨學科有機整合的知識傳授模式，注重解決現實問題和培養創新能力。目前已有不少關于STEM 教育中的教學模式的研究，對指導STEM教學實踐有很大的意義。其教育理念和目標與教育改革的需求和創新型人才培養目標不謀而合。我國將STEM 教育納入到國家戰略發展政策中，呼吁社會、學校、個人對STEM 教育、創新人才培養的廣泛關注。2015年，教育部首次提出要“探索STEM教育、創客教育等新教育模式”。2018 年5 月，《中國STEM 教育2029創新行動計劃》中強調：“希望能夠培養創新思維和科學探究的能力，通過注重學習過程的測量改變評價方式和創新培養模式。”在推進STEM教育進程中，日益凸顯進行創新教育和注重學習過程測量的重要性，需要我們不斷進行實踐和探究。

2 STEM教育起源與發展

STEM教育是建立在多學科融合基礎上的實踐方式，其課程目標包含了科學素養、技術素養、工程素養和數學素養等方面，并綜合性地體現在實際問題解決、實踐項目開發、新型技術創新等層面。STEM 教育“以設計和探索為目的，并對技術問題解決進行科學的探索”為宗旨。STEM教育理念與當今我國發展創新教育，培養創新人才的目標不謀而合，因此，在國內教育領域也掀起一股研究與實踐的熱潮。縱觀STEM教育的發展以及研究歷程，可以從三個階段來論述。

2.1 孕育階段：STEM教育的發端

“STEM 教育”來源于美國國家科學委員會于1986 年發布的“本科的科學、數學和工程教育”報告[1]。該報告提出了“科學、技術、工程及數學教育集成”的綱領性建議。2007 年，美國出臺了“國家行動計劃：應對美國科學、技術、工程和數學教育系統的緊急需要”報告，STEM 教育研究進入全面發展階段，相關研究論文越來越多。

2.2 快速發展階段：STEM教育實踐和研究的成熟發展

1996 年至2013 年是STEM 的快速發展階段，主要探索STEM教育實施路徑與具體策略。1996年，美國國家科學基金會發布了“塑造未來：透視科學、數學、工程和技術的本科教育”報告[2]。在這之后，中小學學校中便掀起了對STEM教育實驗的實踐熱潮。這一階段，很多學者對STEM教育中學生的專業選擇、生涯發展、STEM 教育的差異化發展等進行了深入研究。大學入學時學生對STEM 專業的選擇，在STEM學科上的學習成績表現，以及大學生的專業轉換等成為主要的研究內容。

2.3 拓展階段：STEM教育的深化以及與其他學科的融合

自2014 年開始，STEM 教育的研究文獻呈逐年增長趨勢，發文數量迅速增加。研究者的關注和研究也不斷升溫。國外共有337 本期刊發表過STEM 教育相關的研究文獻，按照期刊發表的文獻在所收集的數據集中總被引次數（TLCS）和平均被引次數進行統計，以發表文獻數量做降序排列，取前10 本期刊。這10 本期刊總共發表了313 篇STEM 教育相關文獻，占所有期刊總發表文獻數量的24.65%。其中大部分期刊屬于科學、數學、工程、技術等學科教育研究領域，其他期刊屬于高等教育研究、計算機與教育應用研究以及教育實踐研究領域。這一階段，開始了STEM教育項目建設與實施的全方位實踐。

3 STEM教育的內涵和理念

盡管世界很多國家比較重視STEM教育的發展與實踐，并能夠充分認識到STEM教育對人才培養、社會發展所帶來的價值，但是人們對STEM 教育的本質問題，例如STEM 教育的內涵和理念等方面還存在一些爭議。理清STEM 教育的本質，明確內涵和理念，對于有效開展STEM 教育，以STEM為基礎實施與教學、學習和課程方面相關的教育改革具有重要意義。但是，STEM教育至今還沒有一個被廣泛認可的界定，整體上來說，可以歸納為以下幾種觀點：

第一種觀點認為，STEM 教育是基于不同學科之間的融合，屬于“后設學科”，注重各學科知識的有效融合，并解決實際問題，將原本分散的學科形成一個整體，強調STEM 學科概念和跨學科概念的學習。

第二種觀點從課程的角度出發，則認為STEM教育是一門獨立課程。STEM 教育不僅僅是將科學、技術、工程和數學學科融合在一起進行教學，而是從學科課程的立場出發去編寫STEM課程的課程目標、教學目標、教學內容等，在教學內容上，使STEM課程的知識體現一種邏輯關系。

第三種觀點認為STEM 教育是一種通過靈活應用探究性學習、基于項目的學習和基于設計的學習等學習方式，培養學習者綜合利用STEM 知識解決現實問題的學習方法[3]。如王玲玲認可Fioriello 提出的“STEM 教育是通過使用基于設計、問題解決發現、探索性學習策略等教學手段將STEM學科融合為整體的方法”[4]。STEM 教育可選擇一種整合“科學探究”和“工程設計”的教學模式。通過工程設計導向的科學課程教學，幫助學生針對個人和社會科技的發展需求，應用相關的科學概念和數學知識，進行科學探究和數學分析，以發展獨立思考和問題解決的能力。

第四種觀點認為STEM 教育是一種新的教學理念。盡管學者們對STEM 教育的內涵有不同的理解角度和研究立場，但都共同指向了“交叉整合”，而且整合的取向更寬更廣，并開始拓展STEM 與其他學科如語文、英語等學科的融合，朝著“STEM+”的方向發展[5]。STEAM 教育就是STEM 與藝術（ART）課程的相加。王娟等指出，STEAM 教育理念注重實踐和過程，強調跨學科知識遷移與交流協作，注重整合多學科知識[6]。在STEM教育理念下，科學、技術、數學、工程或者四門學科的融合，或者STEM 學科與其他學科的融合等，可以實現跨學科整合的教育，在做中學的教育，創新意識的教育，基于項目與問題的教育，依托工具與資源的教育，真實情境下的探究教育，多元主體共同參與的教育等。

4 STEM教育面臨的爭議與挑戰

在我國，STEM教育越來越受到教育界重視。從國家政策來看，STEM 目前已經進入到國家課程標準之內。盡管STEM能夠促進學生學科知識發展、提升學習者的核心素養和高階思維能力，能夠變革傳統教育，提升教育質量，但是人們對STEM 教育的教育理念和教育理論、學習者能力培養、教育評價等方面仍然存在較多的爭議。

4.1 STEM教育在教育規律發展上面臨的爭議

學科的建設需要遵循教育理論，遵循學生身心發展規律，在STEM 教育學科的建設方面，目前仍然存在一些爭議。當今，各中小學校引進STEM 理念，紛紛開設創客空間和手工作坊，開設電路板、機器人、3D打印等課程，這些技術課程因其炫酷和新穎的特點，賺足了眼球。但是在課程中，學生只是機械地模仿教師操作，教師沒有融合其他課程設計合理的課程規劃和方案，結果是學生只體驗了新奇感，知識和能力卻得不到提升，從而淪為學校的“秀場”。一些學者認為，STEM 課程應該不僅僅機械地整合各學科知識，應該依據教學相關理論，實現科學、技術、工程、數學的有機融合。

4.2 STEM教育評價上面臨的爭議與挑戰

STEM教育評價中不包含對知識掌握水平的評價，也未有效評估能力素養，從而淪為技術培訓。在評價過程中往往注重學習作品，缺乏學習過程數據，不能做到證據支持的學習評價；評價注重單一學科知識獲得，不注重交叉學科知識應用，不能評價能力素養；注重單一標準評價，不注重多元標準評價；注重單一主體評價，不注重多元主體評價。

STEM教育在評價中存在兩種現象，一是繼續采用傳統的教育評價方式和手段，主要針對學生知識掌握情況實施評價；二是雖然綜合使用形成性評價和總結性評價，但是不包含知識評價，又不能有效針對能力素養評價，使STEM 教育成為一種職業技術培訓。當前在實施STEM 教育評價中存在一些弊端和困難，如評價注重結果，缺乏過程性評價數據；評價注重學科知識的掌握，不注重交叉學科知識應用，不能評價能力素養；注重單一標準評價，不注重多元標準評價；注重單一主體評價，不注重多元主體評價。我國STEM教育仍處于起步階段，系統研究培養STEM 教師的評價標準，開發長效動態評估機制成為當今STEM教育發展的迫切需要。

5 關于STEM教育的思考

當前，STEM 教育在我國正處于發展初期，相關研究主要聚焦于STEM 教育的理論分析、政策制定和初級實踐，以及國外STEM教育理論和教育實踐的引入與借鑒，亟需發展符合我國教育教學特色的STEM 教育理論，切實推動我國STEM 教育實踐和教育事業發展。通過分析國內外有關STEM 教育的本質問題及其相關爭議，重新對STEM 教育進行審視，以推動STEM教育的本土化發展。

在我國STEM 教育的本質層面，STEM 教育不僅僅是學科的簡單整合或者融合，還可以融入其他課程知識，如社會主義價值觀，或者將STEM 學科與其他學科相融合。在STEM 教育研究和實踐中，加強多元化的主題融合，強調學科交叉融合。STEM 教育涉及教育問題、學習問題、學生和教師問題等復雜多變，因此為了提升STEM教育研究的質量和水平，實施多元化主題研究，跨領域、跨學科研究，多種視角、多元價值取向等方面開展研究具有重要價值。將心理學、社會學、信息技術、計算機科學等領域與STEM教育研究相結合，從多種視角、多種維度研究STEM 教育問題。在STEM課程融合的研究和實施中，不能僅僅實現科學、技術、工程和數學四個學科的融合，應該將STEM的主學科與其他學科相融合。在中國基礎教育階段，應強調物理、化學、生物、地理等學科與STEM主學科的融合，同時探索語文、英語等文科課程與STEM學科的融合。

STEM教育在培養創新人才上已得到各國認可，是教育改革重要舉措。目前在STEM 教育實踐和STEM 教育的研究中，雖然生成了很多優秀的經驗，提出許多學習與教學理論，但是仍然存在許多不足和弊端。例如，我國學者在STEM 教育的國際交流方面還存在不足；STEM 教育實踐仍然是以小學生和初中生為主要對象，而且對教學環境條件要求高，使得STEM 教育難以在農村和貧窮落后地區得到擴展；在STEM 教育的實踐和研究引領上，缺少國家的頂層設計。如何彌補STEM 教育的不足，規整STEM 教育的弊端，是使STEM教育在研究層面和實踐層面走向正規，發揮人才培養作用的關鍵。