STEM教育落地中國：問題與對策

劉玲+++戴金芮

近年來我國大力發展基礎科學教育，并積極改革小學到高中階段各學科的科學課程?！皠摽徒逃焙汀癝TEM 課程”目前成為我國基礎科學教育領域研究的熱點話題[1]。2015年9月，教育部《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）》中談到，“有條件的地區要積極探索新技術手段在教學過程中的日常應用，有效利用信息技術推進“眾創空間”建設，探索STEAM教育、創客教育等新教育模式，使學生具有較強的信息意識與創新意識”[2]，這是STEAM字眼第一次出現在我國教育政策的文本當中。從“STEM”到“STEAM”，它的緣起和發展脈絡是怎樣的？有哪些主要的特征？在我國教育現狀與背景下，中小學校開展STEM教育存在哪些困難，學校和教師該如何應對？本文試就以上問題進行逐一分析和解答。

從“STEM”到“STEAM”：緣起與發展脈絡

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，該報告被認為是美國STEM 學科集成戰略的里程碑。它首次明確提出了“科學、數學、工程和技術教育集成”的綱領性建議[3]。1996 年，美國國家科學基金會（NSF）再次對十年進展進行了回顧，透視科學、數學、工程和技術的本科教育，在這個報告中把STEM與中小學教育做了掛鉤，并開始用“SMET”作為“科學、數學、工程和技術”四門學科的縮寫，后改為“STEM”。2001年Judith最早提STEM這一術語，后來有些學者認為應該將STEM變為STEAM，將藝術和創新相關的元素加入其中[4]。

STEM教育的理念與基本特征

STEM 是科學（ Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數學（Mathematics）四門學科的簡稱。后加入的“A”狹義上指美術、音樂等，廣義上則包括美術、音樂、社會、語言等人文藝術，實際代表了STEM 強調的藝術與人文屬性[5]。STEAM是將上述各門學科進行跨學科式整合的課程。它的出現，區別于傳統的分科課程，有別于傳統的課堂教學，強調聚焦某個特定的項目或任務，引導學生動用多領域的知識，幫助學生擺脫單一學科的知識體系束縛，整合可獲得的資源，合作完成學習任務，發展學生STEM 素養[6]。它有以下兩個基本特征：

第一，多學科整合。布賴納（Breiner） 等的調查顯示美國科學基金、高校研究團體、絕大部分中小學階段的教育機構和學校等都贊同STEM 教育中最重要的理念是整合（Integration）?！癐ntegrative STEM Education”已然成為STEM 教育的核心[7]。因此，多學科整合是STEM教育的基本特征之一。

第二，指向學生實踐能力培養。所有STEM 課程都以項目作支撐，以開放性的真實問題作為導向，讓學生圍繞項目、解決問題、完成任務。STEM 項目驅動下的學習，旨在豐富學生對事物的認識，注重將學術性知識轉化為生活經驗知識[8]。因此一個典型的STEAM 課堂往往在包含多門學科的復雜情境中強調學生的實踐能力與問題解決能力。這門課程的目標與導向，與當下熱議的學生核心素養，以及學生實踐能力發展都是一脈相承的。

STEM教育落地中國：問題與對策

科學定位：STEM與我國現有課程的關系

STEM是一個跨學科的研究領域，它囊括了科學、技術、工程、數學等領域，但STEM教育絕不是空穴來風，在統籌其在中小學校如何落地時，必須首先考慮到課程定位問題，處理好它與現有課程的關系。如STEM與現有科學、技術、數學課程的關系，以及與同樣具有跨學科屬性的綜合實踐活動課程的關系。

STEM教育在美國興起的時候是以單獨的學科形式呈現的，被視為S-T-E-M，就是將每一個學科作為獨立的課程教授，學科之間只有一點或沒有融合[9]。這種情形下的STEM課程，與科學、技術、數學課程則是同等概念。

然而，更符合STEM理念的課程并不是幾門課程的簡單組合，而是把學生學習到的各學科知識與機械過程轉變為一個探究世界相互聯系的不同側面的過程。一個典型的STEM 課堂的特點就是在“雜亂無章”的學習情境中強調學生的實踐能力與問題解決能力。而這一目標，與我國設立于2001年的、強調“基于學生的直接經驗， 密切聯系學生自身生活與社會生活， 注重對知識技能的綜合運用， 體現經驗和生活對學生發展價值”的綜合實踐活動課程是具有相似性的。實際上，基于項目的學習（Project-Based Learning）和基于問題的學習（Problem-based Learning）是目前美國中小學STEM 教學中最常用的兩種教學方法[10]。

因此，STEM教育并不是所謂的“新模式”，它與我國現有的課程體系已經具有千絲萬縷的聯系和相似性。中小學校在考慮將其融入學校課程時，應該充分考慮到上述實際情況，避免出現重復設課。

課程內容： STEM教育如何選擇和設計主題

目前不少已開設STEM教育的學校是翻譯和借鑒了國外既有的STEM案例。這雖然對于短時期內開設課程有直接幫助，但要使STEM教育在中國落地生根，發揮其對學生實踐能力培養的價值，中小學校應堅持因地制宜、自主開發的原則，并從以下角度進行開發和設計STEM教育主題。

第一，緊貼STEM教育理念與基本特征。應該最大化地融合多門課程，依據科學、技術、工程和數學等標準解決不同的挑戰，設計有助于培養學生問題解決能力的綜合性主題。第二，主動挖掘所在地區、學校的資源，使其最大化地輔助于學校課程實施。第三，充分考慮學生的學習愿望與需求，調動起積極性，學生應該是研究主題的參與設計者、研究方案的設計者和執行者、研究成果的設計者和檢驗者。

師資問題：誰來執教STEM教育？

即使在STEM發展已有幾十年歷史的美國，師資配置仍然存在著嚴重問題。 翁聰爾（2015）對美國公立中小學STEM教師隊伍現狀分析后發現，美國STEM師資隊伍存在三大問題：STEM教師規模擴大但仍短缺；STEM教師學歷水平提高，但總體質量堪憂；相當一部分STEM教師缺乏教學自信心。其原因在于準入標準高低有別，地位不高、工資缺乏吸引力以及專業發展機會少[11]。在我國，中小學校課程設計是以分科課程為主，要實施STEM教育則面臨更為嚴峻的師資問題。建議從以下三個方面完善師資培養及建設問題：endprint

第一，高等師范院校應主動擔起培養STEM 新教師的任務，加快更新數學和科學教師培養方案，增加工程和技術課程內容，為今后制定專業的STEM 教師培養方案奠定基礎。第二，中小學校應主動探索和建立教師間跨學科協作的激勵和保障機制，建立教師跨學科的校本教研制度、在職培訓制度等，為教師提供專業發展渠道，提升教師自身STEM素養。第三，注重工程教師的培養。比較現有課程設置與STEM不難發現，工程設計內容幾乎為空白。這勢必會影響到STEM 教育的縱深發展，因此應盡早關注工程設計相關內容，培養和儲備工程教師。

課程評價：運用哪些指標來評價教與學？

STEM 教育的跨學科性、復雜性等給現有的教學評價體系提出了挑戰，評價創新勢在必行，綜合多個學科的評價更是亟待發展。事實上，目前已經有學者和機構積極地嘗試新的評價方式，產生了諸多創新方法。例如“美國國家教育進展評估”（NAEP）探索了技術和工程素養的評價方案，稱之為“技術與工程素養評估”（TEL），該方案已于2014年在8 年級學生樣本中實施，反響良好。再如，2009 年NAEP 交互式計算機的“基于計算機的任務以及實踐任務的科學評估（Hands-on Tasks Science Assessment）”等。應積極總結已有的綜合性課程的教與學的評價方法，研制和探索符合STEM 教育理念的多元化的評價體系，為STEAM 教育發展提供導航。

總的來說，STEM教育對學校課程管理和教師專業素質都有著較高的要求，放眼它在美國的發展歷程也不是一蹴而就的。作為基礎教育課程改革的新 “舶來品”，STEM教育要在中國課改中落地生根，各中小學校在借鑒和引入該課程時也應當系統規劃，統籌考慮，循序漸進，步步為營。

作者單位：北京教育科學研究院 北京師范大學教育學部

參考文獻：

[1]張賢金，吳新建.基礎科學教育研究趨勢及學術影響———基于2010-2016 年中國知網教師教育研究機構的文獻分析[J].教師發展研究，2017，1（2）.

[2]引自 中華人民共和國教育部網站

http：//www.moe.edu.cn/srcsite/A16/s3342/201509/t20150907_206045.html。

[3]趙中建，施久銘.STEM 視野中的課程改革[J].人民教育，2014（2）：64-67

[4] [7] [9]王玲玲，基于STEM的小學科學課程設計研究[D].華東師范大學，2015.

[5] [8]余勝泉，胡翔.STEM 教育理念與跨學科整合模式[J].開放教育研究，2015（5）：13-14.

[6]董澤華.試論我國中小學實施STEM 課程的困境與對策[J].全球教育展望，2016（12）：36-42.

[10]楊亞平，陳晨.美國中小學整合性STEM 教學實踐的研究[J].外國中小學教育，2016（5）：58-64.

[11]翁聰爾.美國STEM教師培養及其啟示[D].華東師范大學，2015.endprint