英聯邦成員國STEM教育考察報告之一：“重構”的綱與目

劉黨生

編者按：應PPYGDP（泛太平洋青少年成長與發展合作伙伴機構）的邀請，來自中國大陸的民間教育人士，用三周時間系統對話了英、加、奧、新、紐等國家，重點了解英聯邦國家對發源于美國的STEM教育的認知和踐行生態，以及給東方STEM教育熱的借鑒和思考。

英聯邦（Commonwealth of Nations）是一個國際組織，由53個獨立主權國家（包括屬地）所組成；由于歷史原因的傳承，英聯邦內存在某種有益的文化紐帶。英國的大學與英聯邦國家保持著牢固的聯系。英國外交部設有偏向英聯邦國民的實習交流計劃，英聯邦是國際合作的一種獨特試驗，促進來自不同種族、文化和環境的民族之間的協作。

按照慣性思維，與美利堅毗鄰的加拿大，在領悟STEM教育的問題上，應該是差異度最小，亦步亦趨最像，幾近同步的！然而，至少在我們此行的接觸中，這種預判不斷被修正，以至于讓我等由此而對STEM教育的全球化趨勢，從質疑而至欣喜。本文就將圍繞“重構”而次第展開。

基于媒介的行前“攻略”

第三屆科學、技術、工程、數學（STEM）教育應用國際會議（3ndInternational Conference of STEM 2014 in Education）由北京師范大學、昆士蘭科技大學和英屬哥倫比亞大學聯合舉辦，于2014年7月12日至7月15日在加拿大溫哥華召開。本屆大會主題為“全球化下的STEM教育：跨文化脈絡中的連結”，旨在促進來自世界不同國家學校、公司、企業等機構中的教育工作者和研究人員交流STEM教育相關的研究信息，為從事STEM教育研究工作的專家學者提供一個良好的學術交流和合作平臺，使參與會員分享該領域內的最新研究成果、研究進展、創新思想以及系統開發經驗。——這里，我們需要甄別的是加拿大STEM相對于美國STEM有哪些過人之處！

加拿大是全球首個發布AI全國戰略的國家。加拿大總理特魯多公布了一份五年計劃《泛加拿大人工智能戰略》（Pan-Canadian Artificial Intelligence Strategy），政府計劃撥款1.25億加元支持AI研究及人才培養。該戰略包含四個目標：①增加AI研究者、畢業生數量；②創建三個卓越的科學團體；③培養理解AI經濟、道德、政策和法律含義的思想領袖；④支持專注于AI的國家研究團體。——這里，我們想探尋加拿大基礎教育對AI時代的因應動作和思考！

2016年加拿大統計局對持有STEM相關專業學士學位的25～34周歲移民和加拿大畢業生的收入和就業情況提出了新的見解。該數據顯示，科學、技術、工程和數學（STEM）領域的畢業生不僅比商業、人文、健康、藝術、社會科學和教育（BHASE）畢業生掙得更多（對年齡在25～34歲的畢業生做了調查結果顯示：STEM專業的男性畢業生的平均收入高于BHASE專業的男性畢業生，女性畢業生的平均收入差距比較小），而且更容易找到與其所學專業相關的工作，加拿大更有越來越多的省份通過其省提名計劃（PNP）來留住在STEM領域擁有專業知識和專業技能的學生。——這里，我們想驗證加拿大政府對STEM人才培養機制的中長期規劃！

加拿大皇家科學院（RCIS）日前將William Edmond Logan Award（威廉愛德蒙羅獎）授予IBM加拿大公司，肯定其在促進年輕人在STEM方面的努力——IBM加拿大2016年提出STEM 4 Girls（讓女生走進STEM），該計劃已影響了超過1000名學生。——這里，我們想通過互動，體現加拿大教育在謀求社會支持方面有哪些經驗！

中加兩國政府合作打造STEM-未來世界精英培養基地（項目選址在加拿大科學中心，招收人群：8～18歲青少年，有北美專業的STEM課程設計團隊，量身定做課程方案）。它由兩國文化部長見證簽約，官方項目，安全可靠；加拿大科技中心及省政府全程支持。這個科技中心側重教育，尤其是STEM教育，設備先進、齊全，課程成熟，在全世界范圍內這個科技中心的STEM都處于領先地位。——這里，我們想謀求中加教育交往的空間和深廣度！

加拿大的高中除了主要的課程外，還有許多選修課，學生根據自己的愛好和未來的發展設想進行選課。選修課分商科、自然、藝術、技術、社會等五個系列的課程，學生以一個系列為側重點，由低向高選修上去。北美在中小學開設“發明創造課”“自主學習研究課”。在加拿大，家長與學校配合，在日常生活中讓孩子體驗和學習到更多的STEM技能；培養學生的創新精神和實踐能力已經成為國家教育改革的方向。——這里，我們想調研加方是如何從制度上保障“兩層皮”互為促進而不是軟硬有別的！

來自交流的現實修正

加拿大這個似乎有些“低調”的國家，其教育質量，尤其是公辦校的整體水平不容小覷。根據BBC的報告，加拿大是世界上教育程度最高的國家，國際學生能力評估計劃顯示加拿大學生的水準遠高于經濟合作與發展組織（OECD）的平均水平（在25到64歲的加拿大人中約有43%的人擁有大學學歷，而在25至34歲的人中約51%擁有大學學歷），特別是在數學、科學和悅讀范圍。這個統計在各項調查排行中，都得到了證實。

1.STEM教育的可持續發展與加拿大教育體系的結合

加拿大沒有全國性的教育體系，每個省都有自己的教育模式，各自對自己地區的教育負責。而最受人贊譽的就是BC省和安大略省，總共約有85%以上的家庭都選擇公辦教育。對于國際生，一方面公辦校全面開放，另一方面政府規定每所學校的國際學生人數不能超過學生總數的5%，這里的所有學校都采取學期制（與大陸同步），校際間都采取同樣的教育體系，每所學校的學術水平、教師水平都比較平均。在加拿大，學生在高中階段拿到80個學分就可以畢業，但這80個學分是可以自由選擇的：偏向數學的學生可以一直進修數學，直至AP課程難度，而數學感覺比較差的學生則只學習基礎難度的數學，這樣就可以兼顧到水平高的孩子能夠得到足夠難度的學習，而能力一般的孩子也能保證應有的教育底線。

2.STEM的創新資源“官（方）民（間）教育互動保障機制”

加拿大有個極受學校歡迎的“國家機制”——駐校科學家。據Brandon Zoras（安大略省教育部課程標準、評價和政策司負責人）介紹，駐校科學家的使命是：和教師們一起點燃孩子們對科學的好奇心，培養他們的“問題智能”；通過學習科學知識發現更多生活；連接更廣闊的世界；影響孩子們未來的職業生涯。“我們的愿景是讓每一個加拿大的孩子都成為擁有積極生活態度的主動參與者，有自我意愿去相信和理解真正的科學”。從1989年推出“教室車間計劃”開始，借助于動態更新的慈善機構系統，加拿大的這兩個“國家機制”已經在25年中讓700萬青少年受益。作為一種使命或榮譽，各大高校或科研院所的年輕科學家都有進入中小學校擔任駐校科學家的義務，這些科學家大量涉及到STEM領域，以及具有未來科學特征的潛力領域。相對固定、階段更新的被“配送到校”的科學家們每周都要通過講座、實驗、共同教學等方式，創造學生與科學家面對面交流、一起“工作”的經歷。

3.STEM的創新研究以及在正式與非正式學習中的脈絡

在加拿大，從上到下，似乎都不在意去探討STEM是什么，它的發展趨勢會怎樣，而是開門見山地將STEM回歸到最本原的樣子——一種學習方式。STEM學習方式則是師生都沒有“內定的”標準答案，教師的任務是設計學習框架，制定可評估的標準，確定針對不同學生學習狀況的介入時機和程度；學生的責任是自定義學習進程，參照標準對每一階段的學習作出自我評估，學會尋求多途徑的學習支持力量。師生共同關注的過程必然帶來反思、決策等高階思維品質提高。

4.諸如AI等社會時代最新符號對教育的影響力

“讓學生參與和學習科學、工程與技術，考慮提供計算機編程機會”，成為安大略省教育的重要戰略之一，并寫入了省長委任狀。該省教育部課程標準、評價和政策司負責人Brandon Zoras認為：“我們不能確定未來生活究竟需要什么技能與知識，但促進STEM學習則可以讓學生的領導力、創造力、適應力和創業能力得到較大程度的培養。”加方確立的課程目標的三個突出特點是：將STEM與社會、環境進行充分聯系，突出學習在生活、社區中的重要性；通過大量的實驗與實踐，培養科學探究和解決真實問題所必備的技能、策略和思維方式；在實踐學習中，逐步理解基本概念。這種學習方式的改變，致力于面向每一個學生，而不是以前的個別學有余力的群體。

5.STEM課程理論發展與加拿大“教改”（姑且這樣比稱）的經驗

“給教師們提供更多的機會，讓他們像玩一樣地去接受新事物。他們需要更多地去發現、識別、了解學生的學習狀態，那么對于教師自身的專業成長也應如此，因此共同去設計學習，是我們的重要職責。”多倫多教育局（TDSB）科學與技術處STEM項目協調員Handanee Sawh這樣表述官方的態度。尼亞加拉學區教育局信息技術服務部門的首席信息官Dino Miele認為：“學生通過STEM學習邁向成功，而這里的成功指的是一種過程，它主要包括以下八個方面：擁有解決問題的能力、允許好奇心、點燃創意、犯錯誤是一件有趣的事、秉持信念并承擔風險、在幫助他人成功中成為領導者、持續學習的能力、意識到失敗是成功之母”。

6.STEM教育中的終身學習與職業選修課設立后的保障機制

安大略省的“Specialist High Skills Major”高級專業技術主修科目，面對高中學生，在18個最具未來潛力的行業領域中，選擇一個職業高級專業技術的主修科目，并獲得有價值和行業的認證，通過實習評估的話還可以獲得重要的崗位技能證書。官網聲稱：“無論你高中畢業選擇哪條道路，都應該清楚自己的人生方向與未來職業的傾向性選擇”，加入的學生將“更加清楚你選擇的這門課程是否適合于你的未來”；學生將“與最有該行業經驗的人員共事”；學生將“在學習期間掌握能夠解決真實問題的工作技能”；學生將“從自己最感興趣的領域獲得經驗與經歷”。

隨機生成的基層互動

1.通過STEM進行教學實踐上的變革

在中加教育人事的互動中，大家都確認，全球教育正在面臨如何培養創新人才的挑戰，STEM是一種需要付出長期的努力去培養人才的過程，它帶來的是學習內容的更新—學習過程的重構—思維能力的重塑。現在看來，它至少帶來了以下三個層面的改變：①再造了學習流程：變結果導向為關注過程。以“以學定學”取代“以學定教”，學生學習進程中所暴露出來的問題成為其下一階段學習的起點，而教師也通過“學習學生的學習過程”來決定其應該在什么時候出現，以什么樣的角色出現，能夠為學生更好地學習提供什么？②更新了學習內容：變加工模式為創造模式。解決問題的過程成為調用已有知識運用到實際中去的思維運動與實踐行為，學習的結果則是具有可行性的解決方案，其包含了有內在邏輯的、已實現建構的個人知識，也就是“輸入問題—思維顯性—創造知識”的過程。③改變了思維路徑：變目的性思考行為為伴隨性思維品質。傳統的學習方式注重的是目的性達成：“所有思考都是為更接近標準答案”（謂之“掌握”）；而STEM可以助力學校脫胎于傳統。它使得“跨越障礙，提供新的解決方案”有了可能的空間；它讓每一位教師以“學習者”的新身份發揮所長，連接更多的資源；它給了學校組織結構變革一小塊試驗田，可以創建自組織，可以實現能者為師，通過這樣的安全嘗試，去積累經驗逐步產生更多的可能性。

2.教育技術在STEM中的應用，以及STEM中的教師教育與教師專業發展與培訓

中加教師們以“不一樣的體育課”為題展開碰撞，中方演示了一套名為“運動吧名師堂”的軟件，讓機械運動訓練變得有趣，變剛性要求為規范實時打分，最大限度地融入中華武術等民族元素，不僅可以在電視、電腦、iPad、手機上自由切換，還能經由中華體育總會認證核發等級證書。這套系統一經亮相，就吸引了加方的眼球，并給予了充分肯定，在多倫多教育局STEM項目協調員Nandanee Sawh看來，要讓變革在教師身上發生，最重要的是提供其可遷移的技能培訓，也就是說從他們自身最擅長、有優勢的教學技能中提取可遷移的技能要素，形成培訓模型。與此同時，北美第一個位于K12學校內的教育技術孵化器IHub介紹了他們的做法：在學校內設立“教育研究和創新中心”，不僅力邀科技龍頭公司對初創階段的教育技術公司提供專業咨詢孵化，還不斷通過邊研發邊進行學校志愿實踐的方式不斷產生使用反饋，這樣實際上還創造了一個讓技術人員、教師、學生共同參與生產的情境。而位于滑鐵盧大學的David Johnston研究與科技園是另一種加速器模式，它是除硅谷以外密度最高，也最興旺的科技創業孵化器，還是全世界排名前20位的技術生態區。實際上是實現了“空間+系統+生態+投資+后臺”五位一體的功能，它最具特色的地方就在于能夠幫助成長中的企業發揮實際作用的顧問指導系統（Mentor）。

3.特殊的STEM設計

長期以來，教師自身成長接受的都是傳統的分科教育，到大學時又被單科專業所劃分，加上教科書和主題類書籍的分化，這種“孤僻”的教育方式，造成了教師自身在協作和整合能力上的弱勢。最終只有合作的文化才能讓教師的成長和學校的發展走向豐富圓滿的彼岸。

美國國家科學教師協會曾定義：STEM文學和傳統的科學書籍有非常大的區別，它涉及培養主動調查、分享思維的習慣。一本優秀的STEM讀物應具備以下特質：求知欲、思維習慣模式，類似于堅持、系統性思維、創造力、最優化、協作、道德思考；讓每位學生相信自己是一名創新者。在STEM文學的創作，以及借鑒傳統科學閱讀以豐富STEM文學的話題上，中加教師都彼此欣賞對方國家的文學經典，特別是神話、寓言故事，并一致認為，改編乃至提煉和重構，是STEM入駐弱理工科領域的捷徑。

加拿大的邏輯學院為教師提供了解決方案：攜帶教具，走進學校現場與教師共同展開專業學習；利用碎片時間推動“天才實驗室”，開發學生和教師自身的能量來解決更多的學習問題；提供“反饋—響應”度更高的軟硬件更新服務，讓教師的貢獻可以迅速使更多的教師受益，從而間接地幫助教師轉型成為一名終身學習者。而約克大學理學院院長助理Almira Mun-Shimoda在介紹該學院為K12學生提供的科學教育項目時，這樣說：從一開始提供給教師的課外補充課程到今天與教師們攜手進行跨學科教學，三年來，STEM項目每年以50%的人數增長幅度吸引中小學校教師展開共同研究。大學專家們提供的課程資源并非浩瀚無窮，而是重點關注系統性結構設計。

與此同時，中加教育人士還即興就當天媒體報道有關救援泰國少年足球隊事件，臨時在大茶歇時的課程設計動議。尤其有啟迪的是對六位加方教師的口頭問卷部分的回應，反映出中加教師的教學觀念的差異性：關于能不能做？能（6∶0）。切入口？選擇外部救援方案（3），選擇自救與求生（2），皆可（1）。關于如何做？教師全程設計（0），學生世界咖啡（1），作為大作業（1），作為社區項目（1），作為生存能力（1），作為（教練或牽頭人）使命擔當（0），技術應變思維（1），國際大協作（0）。關于敏感話題導引：在何時何地議論責任？免責條款的邊界！事后畏懼心理的疏導。探險攻略指導：有兩位教師當場打電話給學生了解選擇，有三位教師提出與學生商量后再修正。

智慧反思

本節課的教學設計力圖利用電子書包使數學教學效果達到新的高度。電子書包使師生之間、學生之間可以隨時隨地互動交流，教師能在課前、課中、課后及時了解每個學生對知識的掌握程度，通過系統數據分析發現學生的薄弱環節，在上課時能有所側重，真正做到因材施教。學生也能在課前進行微課自學和線上檢測，課中進行小組合作學習、動手操作，通過平板電腦將探究的過程和結果快速地反饋給老師。課后積極參與老師或學生發起的在線討論，及時提出自己的學習問題或新的見解。以上活動突出了教學中學生的主動探究地位，展現了知識的發生、發展和形成過程，體現了數學中“所有人學習有價值的數學、不同的人在數學上獲得不同的發展”的新課程價值理念。

綜上所述，利用電子書包能夠把教學場所由課堂轉向全程，教學資源由單一轉向豐富，教學效果由粗略轉向精確，評價手段由簡單轉向多樣，最大限度地提高數學課堂的教與學效率。新技術手段的運用對教師教學工作提出了新的要求。今后，如何利用電子書包讓數學課堂更加貼近學生生活、如何因勢利導做好教學設計、電子書包和教材如何做到平衡匹配勢必成為教師教學工作中的新重點。

跨學科的STEM教育，涉及許多對傳統教師來說嶄新的領域，比如跨學科，比如生活化應用，比如批判思維生態，比如結合最新技術手段而重構的教育心理學發展與理論的運用……而同樣的挑戰，也在考驗著關于STEM教育的政策、領導與管理，還有STEM的非理工科觸網，乃至農村教育中的STEM等，這些都將在我們后續行程中不斷觸及和碰撞。