STEM教育的發(fā)展與實踐模式（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)實實踐中，其內(nèi)涵有了很多種擴展。這種擴展主要有兩個方面：一方面是對字母含義的擴展，比如字母“M”既可以是原意“數(shù)學(xué)”，也可以擴展為“應(yīng)用數(shù)學(xué)”;另一方面是對領(lǐng)域的擴展，如STREM（科學(xué)、技術(shù)、閱讀或?qū)懽鳌⒐こ獭?shù)學(xué)）、STEMM（科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)、醫(yī)學(xué)）等。不同層面的擴展反映了國家和研究機構(gòu)對STEM的不同理解，但STEM的總體框架不會改變。在中小學(xué)的教學(xué)實踐中主要有三種模式：STEM、STEAM、STREAM。我們?yōu)榱吮磉_方便，有時統(tǒng)稱為STEM+。

STEM最早由美國國家科學(xué)基金會于2001年提出，是一個跨學(xué)科教育。對STEM這個概念的理解，我認為有三個方面：1.STEM教育是分科提升的，強調(diào)核心知識與大概念學(xué)習(xí)。2.STEM教育是分科融合的，強調(diào)基于真實問題的項目式學(xué)習(xí)。3.STEM教育是擴展的，從美國到世界各國，從高校到中小學(xué)幼兒園，從STEM擴展到STEM+，從數(shù)學(xué)“M”擴展到多個學(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)計了STEAM教學(xué)過程卡，并開展STEAM教育的培訓(xùn)認證。隨后，英國、韓國、美國和中國等相繼采用了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)、語言藝術(shù)、肢體藝術(shù)等，對科技教育來說，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、增長審辯力、進階學(xué)習(xí)力。

在進一步的教學(xué)實踐中，有的學(xué)校會根據(jù)需要再增加一個字母R，包含閱讀、寫作、機器人等含義，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，其價值在于為STEM項目與主題提供源泉，為解決STEM項目問題提供策略和方法。尤其在小學(xué)階段特別強調(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另一方面指機器人學(xué)科（Robotics），機器人學(xué)科是在新一代人工智能背景下產(chǎn)生的，同時也是非常具有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)而教育美國人》報告。該報告認為，美國當(dāng)前的教育制度必須徹底改革，重點放在提高學(xué)校科學(xué)和數(shù)學(xué)教學(xué)水平上，向兒童提供進入21世紀(jì)所必需的智力工具，否則美國將成為未來的“工業(yè)恐龍”。隨后，美國從國家層面陸續(xù)發(fā)布了多個戰(zhàn)略報告，如《美國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）、《國家行動計劃：應(yīng)對美國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)狀和改進前景》（2009）、《培養(yǎng)與激勵：為美國的未來實施K-12年級STEM教育》（2010）、《2015年STEM教育法》（2015）等。直至2018年，美國前總統(tǒng)特朗普提出“北極星計劃”，在特朗普時代“美國優(yōu)先”這一理念下，要求STEM教育要在全世界成為美國的優(yōu)勢，讓美國STEM教育成為掃盲創(chuàng)新就業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者。

與此同時，一些發(fā)達國家也開展了一些STEM國家計劃，并把它作為提升國家人才戰(zhàn)略培養(yǎng)角度進行規(guī)劃。如英國開展了STEM教師培訓(xùn)、建立國家級STEM示范活動;德國開始關(guān)注學(xué)生在STEM方面的職業(yè)興趣和發(fā)展、啟動了一批覆蓋“教育鏈”全程的STEM促進項目;芬蘭提出了全國STEM教育促進項目，設(shè)立了國家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;等等。

三、中國STEM教育的發(fā)展與融合

我將中國的STEM教育分為兩個階段：第一個階段為創(chuàng)客階段，第二個階段為STEM教育階段。盡管中國自2001年就引入STEM教育，但并未引起足夠的重視。2015年，在國務(wù)院提出《關(guān)于大力推進大眾創(chuàng)業(yè)萬眾創(chuàng)新若干政策措施的意見》的推動下，創(chuàng)客教育進入火爆發(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，相繼出臺了《中國STEM教育白皮書》（2017）、《中國STEM教育2029創(chuàng)新行動計劃》（2018）、《STEM教師能力等級標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（2018）等政策文件，大力推動STEM教育，成為中小學(xué)基礎(chǔ)教育改革的熱點。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）四個英文單詞的首字母縮寫，VUCA時代是指變幻莫測的時代。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對人才的需求決定了STEM教育的生態(tài)。

BBC基于劍橋大學(xué)研究者Michael 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”，其中會計、保險業(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，智能時代會帶來人們工作的不確定性和易變性。

從教育上來說，當(dāng)前的教育有兩個特點：一是教師對知識點的傳授、學(xué)生對知識點的掌握，不僅量多，而且面廣，中國學(xué)生對基本知識的掌握呈現(xiàn)“均值高”的特點;二是把教育等同于知識，并局限在知識上，教師傳授知識是本職工作，學(xué)生學(xué)習(xí)知識是分內(nèi)之事，知識幾乎成為教育的全部內(nèi)容。而在人工智能時代，“高考機器人”在知識考試中比人更具有優(yōu)勢，人工智能讓已知知識的學(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時代呼喚教育創(chuàng)新

美國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，從社會轉(zhuǎn)型的實際出發(fā)，在學(xué)習(xí)系統(tǒng)各個側(cè)面努力實現(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)的評估要求——多樣全面;學(xué)習(xí)的價值與創(chuàng)新——為美好生活而學(xué)習(xí)。