STEM教育，你真的了解嗎

文 | 本刊記者 孫習(xí)涵

STEM教育，你真的了解嗎

文 | 本刊記者 孫習(xí)涵

2015年，教育部在《關(guān)于“十三五”期間全面深入推進(jìn)教育信息化工作的指導(dǎo)意見(jiàn)（征求意見(jiàn)稿）》中首次提出要“探索STEAM(科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)的統(tǒng)稱）教育、創(chuàng)客教育等新教育模式”。STEAM成了極少的寫(xiě)入教育政策的英文詞匯之一。

這兩年間，STEM教育如同一陣颶風(fēng)席卷中國(guó)，諸多中小學(xué)將STEM標(biāo)榜為學(xué)校的特色教育，納入學(xué)科教學(xué)和日?；顒?dòng)，而社會(huì)上的各類機(jī)構(gòu)也紛紛加入隊(duì)列，群分STEM教育這塊“蛋糕”。

一時(shí)間，這個(gè)由Science（科學(xué)）、Technology（技術(shù)）、Egineering（工程）、Maths（數(shù)學(xué)）四部分構(gòu)成單詞縮寫(xiě)令整個(gè)社會(huì)躁動(dòng)不已，趨之若鶩。

縱觀世界，STEM作為國(guó)家人才發(fā)展戰(zhàn)略受到了廣泛重視。究其根本，國(guó)家間競(jìng)爭(zhēng)的根本是人才的競(jìng)爭(zhēng)，而STEM教育作為一種跨學(xué)科教育的典型代表，在創(chuàng)新人才培養(yǎng)中扮演者不可估量的角色。

但在一片繁榮的盛景背后，似乎少有人追問(wèn)原點(diǎn)，STEM到底是什么，在中國(guó)應(yīng)該如何做STEM教育？

觀念：認(rèn)知的混亂

“美國(guó)在20世紀(jì)80年代最早提出STEM教育戰(zhàn)略是因?yàn)楫?dāng)時(shí)的美國(guó)缺乏理工科人才，但反觀中國(guó)，其實(shí)并不那么缺乏理工科人才?！痹缧┠辏鲞^(guò)STEM教育國(guó)家政策比較研究的北師大物理系教授李春密告訴記者。

在北師大中國(guó)教育創(chuàng)新研究院副院長(zhǎng)魏銳看來(lái)，STEM并非是個(gè)全新的概念，早在20世紀(jì)80年代所提倡的“STS教育”（科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)）與STEM便有異曲同工之處，同樣強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科、強(qiáng)調(diào)技術(shù)和工程，并以實(shí)際的問(wèn)題為導(dǎo)向。

“哪怕從中國(guó)來(lái)說(shuō)，過(guò)去學(xué)工、學(xué)農(nóng)，用紙卡片做模型，這些也強(qiáng)調(diào)動(dòng)手、思維，與社會(huì)的聯(lián)系，另外，我們現(xiàn)在提倡的研究性學(xué)習(xí)、綜合實(shí)踐活動(dòng)，某種程度上說(shuō)，與STEM的理念是極其相似的。”魏銳說(shuō)。

如果從這個(gè)意義上說(shuō)，STEM更像是當(dāng)時(shí)這些理念的發(fā)展與升華。

對(duì)于STEM教育理念引入中國(guó)本身，李春密表示絕對(duì)認(rèn)同，因?yàn)樗囵B(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科思維、批判性思維、合作能力以及解決問(wèn)題的能力等，這對(duì)于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)意義深遠(yuǎn)。

“STEM教育這個(gè)理念本身完全沒(méi)有問(wèn)題，但問(wèn)題在于現(xiàn)在很多學(xué)校只是扣了一個(gè)STEM教育的帽子，玩兒新奇概念，而并沒(méi)有實(shí)質(zhì)內(nèi)容。”李春密強(qiáng)調(diào)。

中國(guó)基礎(chǔ)教育質(zhì)量監(jiān)測(cè)協(xié)同創(chuàng)新中心副主任胡衛(wèi)平教授這些年調(diào)查了市面上開(kāi)展STEM教育的學(xué)校后發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)學(xué)校對(duì)STEM的理解還只停留在粗淺的表面。譬如，很多學(xué)校引入了3D打印機(jī)，但只是讓學(xué)生學(xué)會(huì)操作3D打印機(jī)的技能，更有甚者僅僅將這些儀器當(dāng)作擺設(shè)。

“現(xiàn)在賣3D打印這樣的器材公司火了一大片?！焙l(wèi)平直言。

李春密同樣注意到了這一現(xiàn)象，在他看來(lái)如今中國(guó)的STEM教育主要被商業(yè)機(jī)構(gòu)所“綁架”?！安煌诿绹?guó)為STEM提供公益支持的企業(yè)，中國(guó)企業(yè)的第一考慮是為了盈利?！?/p>

他認(rèn)為，這個(gè)現(xiàn)狀的關(guān)鍵在于STEM缺乏頂層設(shè)計(jì)，學(xué)術(shù)界也尚未形成一套系統(tǒng)的關(guān)于STEM的理論體系。對(duì)STEM的認(rèn)知亟須規(guī)范。

STEM的四個(gè)維度之間存在一定的聯(lián)系，Science（科學(xué)）和Mathematics（數(shù)學(xué)）是基礎(chǔ)，而Engineering（工程）是目標(biāo)，Technology（技術(shù)）是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的手段和過(guò)程。

李春密用杯子做了一個(gè)形象的類比，“要做一個(gè)杯子，容積、尺寸、形狀是數(shù)學(xué)；材料硬度、強(qiáng)度、耐溫程度是科學(xué)；用什么樣的工藝做出來(lái)是技術(shù)；而最后呈現(xiàn)出來(lái)的這個(gè)杯子的產(chǎn)品是工程。”

而現(xiàn)在的STEM教育主要落在了技術(shù)層面上，“比如計(jì)算機(jī)、編程這些通用信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)+的內(nèi)容，但如能源、環(huán)境問(wèn)題、城市建設(shè)規(guī)劃這些實(shí)際生活中的問(wèn)題僅僅靠這些是不能解決的?！蔽轰J強(qiáng)調(diào)。

李春密還觀察到了一種普遍的現(xiàn)象，就是將STEM教育和創(chuàng)客教育結(jié)合在了一起，而開(kāi)展創(chuàng)客教育的主要以小學(xué)和初中為主。他覺(jué)得這是一種“搶跑行為”，因?yàn)樾W(xué)階段學(xué)生科學(xué)知識(shí)的積累不夠，而“創(chuàng)客”需要有一定的專業(yè)積淀和思維能力?！翱梢栽谛W(xué)階段做STEM 教育，但更關(guān)鍵的是培養(yǎng)孩子的學(xué)科基礎(chǔ)?！?/p>

在魏銳看來(lái)，這和現(xiàn)在教育圈的浮躁也不無(wú)關(guān)系。“很多學(xué)校都在求新求異，但少有靜下心來(lái)錘煉STEM理念，將真正有價(jià)值的東西深化下去?！?/p>

困境：“軟件”和教師的缺失

如果說(shuō)，外部器材是STEM教育的硬件，那么課程體系則是STEM的“軟件”，而“軟件”恰恰是目前國(guó)內(nèi)STEM教育最為缺乏的。魏銳將它歸因?yàn)榻逃w制改革的遲滯性和市場(chǎng)機(jī)制的不健全。

一方面，教育采購(gòu)系統(tǒng)主要還是支持硬件，但對(duì)課程這類軟件的支持力度不夠，無(wú)法對(duì)它進(jìn)行精準(zhǔn)評(píng)估，這就導(dǎo)致學(xué)校在購(gòu)買課程上的艱難和迷惑。

而從企業(yè)的角度來(lái)說(shuō)，因?yàn)楝F(xiàn)階段，研發(fā)和創(chuàng)新的知識(shí)產(chǎn)權(quán)不受保護(hù)，企業(yè)不會(huì)在STEM課程體系的開(kāi)發(fā)上投入太多資金，賣設(shè)備和耗材是最直接的盈利手段。

而“軟件”的缺失也便導(dǎo)致了STEM教育當(dāng)中理性精神的缺失，致使STEM教育停留在了動(dòng)手的階段，而不注重培養(yǎng)孩子的理性思維，而理性思維的培養(yǎng)是STEM教育中近乎“靈魂”的一環(huán)。魏銳與很多企業(yè)接觸后發(fā)現(xiàn)，即便有一些打著培養(yǎng)孩子設(shè)計(jì)思維的口號(hào)，但力度仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

李春密認(rèn)為，好的STEM課程設(shè)計(jì)一定要注重遷移性，注重從小學(xué)到大學(xué)各學(xué)段之間的銜接。而當(dāng)這樣一套系統(tǒng)的課程體系出來(lái)之后，自然而然地就能夠運(yùn)用到傳統(tǒng)學(xué)科當(dāng)中。

除卻課程，在多數(shù)專家看來(lái)，STEM教師的缺乏是STEM落地的最大的瓶頸。如今，在國(guó)內(nèi)的高校還沒(méi)有開(kāi)設(shè)專門的STEM教育專業(yè)，跨學(xué)科人才的培養(yǎng)是極度匱乏的。但現(xiàn)有的教師無(wú)論是專業(yè)還是視野都與STEM缺乏一定的匹配度，也很難將STEM教育融入學(xué)科當(dāng)中。

而從學(xué)校的角度來(lái)培養(yǎng)跨學(xué)科教師又容易走向一些極端。在STEM教育跨學(xué)科背景下，一些小學(xué)開(kāi)始推進(jìn)全科教學(xué)的理念，培養(yǎng)全科教師。但魏銳對(duì)這一現(xiàn)象表達(dá)了理性的看法，“中國(guó)教育缺學(xué)科融合，但并不意味著否定分科，教育的發(fā)展必然會(huì)伴隨著學(xué)科分化和學(xué)科融合，一味用融合來(lái)替代分化肯定是不可取的。西方國(guó)家的全科教學(xué)被證明是一種不好的做法，而中國(guó)最大的優(yōu)勢(shì)就是分科教學(xué)?！?/p>

“學(xué)校從實(shí)踐層面去培養(yǎng)跨學(xué)科教師一定會(huì)存在短板，需要大學(xué)樹(shù)立一門綜合學(xué)科來(lái)完成這件事情?！崩畲好苷f(shuō)。

現(xiàn)階段，教育機(jī)制和政策很難迅速對(duì)STEM的形式進(jìn)行應(yīng)對(duì)，魏銳認(rèn)為由學(xué)校來(lái)培養(yǎng)自己的STEM教師具備一定的可操作性，但這同樣面臨著很多制約因素，包括如何在保證教師現(xiàn)有工作量的情況下騰出額外的時(shí)間對(duì)教師進(jìn)行STEM培訓(xùn)。

魏銳堅(jiān)信很多問(wèn)題還需要政府層面去做更多的引導(dǎo)和調(diào)控，比如對(duì)于課程問(wèn)題，一旦政府對(duì)有了需求和要求，學(xué)校就會(huì)更多地購(gòu)買課程，企業(yè)也會(huì)投入更多的資金在課程的開(kāi)發(fā)上，

落地：學(xué)校的探索與行動(dòng)

如何讓STEM真正落地？李春密覺(jué)得最核心的路徑有兩條：其一，與傳統(tǒng)學(xué)科教學(xué)進(jìn)行融合；其二，構(gòu)建STEM課程體系。現(xiàn)階段，即便這樣的路徑困難重重，但并不妨礙一些先行者進(jìn)行嘗試和努力。

清華附中校長(zhǎng)王殿軍對(duì)STEM的看法很實(shí)際：STEM在學(xué)校的落地一定要考慮好國(guó)際界限與本土化的問(wèn)題。

結(jié)合學(xué)校的多元智能實(shí)驗(yàn)室和STEM體系，清華附中制定了設(shè)計(jì)思維、開(kāi)源項(xiàng)目、科學(xué)探究、智能制造、藝術(shù)創(chuàng)造、特色專題系列六大領(lǐng)域的STEM課程。

而項(xiàng)目式學(xué)習(xí)則成了STEM教育實(shí)施的載體。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)首先給學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個(gè)現(xiàn)實(shí)背景下的主題，通過(guò)老師、學(xué)生交流討論，明確問(wèn)題，設(shè)定項(xiàng)目?jī)?nèi)容和項(xiàng)目具體的任務(wù)。學(xué)生根據(jù)項(xiàng)目的任務(wù)進(jìn)行規(guī)劃，調(diào)研相關(guān)領(lǐng)域的進(jìn)展、分析項(xiàng)目的可行性、制定研究計(jì)劃、建立理論模型、編程模擬、數(shù)值計(jì)算、原型機(jī)設(shè)計(jì)、測(cè)試反饋、分享交流討論等流程后完成項(xiàng)目。

項(xiàng)目最終的產(chǎn)出是多樣化的，可以是一篇論文，也可以是一個(gè)作品。

南京外國(guó)語(yǔ)學(xué)校則利用STEM和學(xué)校的傳統(tǒng)人文學(xué)科優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，衍生出了STEM+的概念，即在科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)融合的同時(shí)，也要融合藝術(shù)、人文，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)。在學(xué)校的選修課中，既有理化生三門學(xué)科的STEM實(shí)驗(yàn)室課程，又融入哈佛辯論、國(guó)際戲劇等人文課程，做到“文理兼容”。

STEM教育與學(xué)科融合的案例已經(jīng)在一些學(xué)校實(shí)現(xiàn)。譬如在上海世界外國(guó)語(yǔ)小學(xué)的美術(shù)課上，傳統(tǒng)的美術(shù)教學(xué)元素依然被保留，后續(xù)則加入STEM教育的器材及實(shí)踐操作。學(xué)生根據(jù)STEM項(xiàng)目的需求去設(shè)計(jì)產(chǎn)品。在升級(jí)版的美術(shù)課上，學(xué)生既是工程師，又是設(shè)計(jì)師。

同樣的理念也貫穿在該校的數(shù)學(xué)課上。在學(xué)習(xí)使用圓規(guī)的課堂上，學(xué)生要先學(xué)習(xí)如何自己動(dòng)手制作一個(gè)自動(dòng)圓規(guī)，然后再學(xué)習(xí)教材里圓規(guī)的知識(shí)。

而在應(yīng)對(duì)缺乏STEM教師這個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題上，南京外國(guó)語(yǔ)學(xué)校的做法是“團(tuán)隊(duì)合作”：從學(xué)校的物理、化學(xué)、生物、數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)組各抽調(diào)了幾名教師成立了一支STEM+教師隊(duì)。這支隊(duì)伍會(huì)定期在團(tuán)隊(duì)內(nèi)舉行主題沙龍。每一名教師分享自己在工作學(xué)習(xí)中研究的前沿領(lǐng)域和專業(yè)內(nèi)容，其他教師聆聽(tīng)并討論，以此促進(jìn)教師之間的相互成長(zhǎng)。

組建了這樣一支“全學(xué)科”的教師隊(duì)伍之后，學(xué)校在進(jìn)行STEM課程活動(dòng)的過(guò)程中就有了強(qiáng)力的支撐，各學(xué)科教師默契配合對(duì)學(xué)生進(jìn)行專業(yè)領(lǐng)域的指導(dǎo)。

事實(shí)上，在魏銳看來(lái)，如今學(xué)科教學(xué)的方向已經(jīng)在往STEM的方向發(fā)展，越來(lái)越基于真實(shí)情景下的復(fù)雜問(wèn)題解決，轉(zhuǎn)向項(xiàng)目制，因?yàn)椋挥性谶@樣的情境下，學(xué)生才能充分地進(jìn)行素養(yǎng)表達(dá)，而非孤立的知識(shí)和技能。

或許，不久的未來(lái)，STEM將成為一種約定俗成的方式，歸于平凡。