STEM教育的困境及出路

楊開(kāi)城　竇玲玉　李波　公平

摘要：STEM教育的宗旨是整合創(chuàng)新，這對(duì)STEM課程的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和實(shí)施都提出了很高的要求。然而我國(guó)STEM教育領(lǐng)域卻存在課程體系不明、課程目標(biāo)不清晰、缺乏細(xì)致的探究學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)、專(zhuān)業(yè)教師儲(chǔ)備不足、未形成健康生態(tài)等問(wèn)題。STEM教育遭遇的困境實(shí)際上是經(jīng)驗(yàn)主義的前現(xiàn)代教育不適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展要求的表現(xiàn)。STEM教育不是教學(xué)法意義上的教育革新，而是全新的教育實(shí)踐。STEM教育需要與以往不同的教育實(shí)踐生態(tài)。因此只有升級(jí)為現(xiàn)代教育，STEM教育才能擺脫上述困境。這就需要我們努力發(fā)展新教育學(xué)，并在新教育學(xué)理論指導(dǎo)下組建新的專(zhuān)業(yè)團(tuán)隊(duì)，構(gòu)建健康的STEM共同體和企業(yè)聯(lián)盟，開(kāi)發(fā)新的STEM課程并提供STEM教師專(zhuān)業(yè)發(fā)展服務(wù)，培養(yǎng)STEM專(zhuān)業(yè)教師以基于一致性的新方式實(shí)施課程，允許教師以教育眾籌的方式參與STEM課程升級(jí)，最終實(shí)現(xiàn)STEM整合創(chuàng)新的教育旨趣。

關(guān)鍵詞：STEM教育;STEM課程;STEM共同體;教育困境;新教育學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：G434? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：1009-5195（2020）02-0020-09? doi10.3969/j.issn.1009-5195.2020.02.003

作者簡(jiǎn)介：楊開(kāi)城，博士，教授，博士生導(dǎo)師，北京師范大學(xué)教育學(xué)部（北京 100875）;竇玲玉，碩士研究生，北京師范大學(xué)教育學(xué)部（北京 100875）;李波，博士研究生，北京師范大學(xué)教育學(xué)部（北京 100875）;公平，碩士，培識(shí)（北京）技術(shù)有限公司（北京 100081）。

一、STEM教育與STEM課程

STEM自1986年誕生至今，以其跨學(xué)科整合的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)倍受各國(guó)關(guān)注（梁小帆等，2017;李春密等，2017），已在全世界范圍內(nèi)引起高度重視，美、英、德、澳、日、芬等發(fā)達(dá)國(guó)家皆從國(guó)家教育戰(zhàn)略的高度看待STEM教育改革（杜文彬，2018;祝智庭等，2018），投入了大量的人力、物力和財(cái)力。但目前我國(guó)STEM領(lǐng)域卻良莠不齊，更多的是“雷聲大、雨點(diǎn)兒小”。

STEM教育還沒(méi)有成為一個(gè)理論性概念，因?yàn)樗谟^念上未成熟、在實(shí)踐上未定型。但我們可以將體現(xiàn)STEM理念、能夠整合S.T.E.M.知識(shí)的教育實(shí)踐稱(chēng)為STEM教育。STEM是Science、Technology、Engineering和Mathematics四個(gè)單詞首字母的縮寫(xiě)，其最基本的涵義是科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四門(mén)學(xué)科的整合（Kennedy et al.，2014），有學(xué)者甚至將它看作是“元學(xué)科”（趙呈領(lǐng)等，2018）。當(dāng)然STEM的涵義絕不僅限于整合，整合可以衍生出很多其他意義。比如，祝智庭認(rèn)為STEM在實(shí)踐層面上表現(xiàn)為“能力為本”“整合為要” “項(xiàng)目引領(lǐng)”“繼承創(chuàng)新”和“多方合力”等5個(gè)特征（祝智庭等，2018）。我們認(rèn)為STEM整合的內(nèi)容包含了技術(shù)和工程，其整合的目的自然不僅僅限于“看世界”，更在于“做東西”，而且是通過(guò)“做東西”去解決某種問(wèn)題。所以STEM的宗旨在于整合創(chuàng)新，將看似分立的四門(mén)學(xué)科知識(shí)整合起來(lái)產(chǎn)生創(chuàng)見(jiàn)或者進(jìn)行創(chuàng)造。STEM整合并不是簡(jiǎn)單地將S.T.E.M.四類(lèi)知識(shí)拼接于課堂教學(xué)之中。相對(duì)于諸如“學(xué)科的（Disciplinary）、多學(xué)科的（Multidisciplinary）、交叉學(xué)科的（Interdisciplinary）和跨學(xué)科的（Transdisciplinary）” （黃瑄等，2018）整合水平而言，我們更應(yīng)關(guān)注它們之間可能形成的某種真實(shí)的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，也就是說(shuō)S.T.E.M.整體結(jié)構(gòu)。由于不同學(xué)科的知識(shí)體系間存在著客觀的界線，最多只是在邊界處存在關(guān)聯(lián)（比如特定的科學(xué)效應(yīng)同時(shí)也是技術(shù)效應(yīng)件），因此我們無(wú)法實(shí)現(xiàn)這些學(xué)科在知識(shí)邏輯層面上的整合，STEM只能通過(guò)將這些學(xué)科知識(shí)運(yùn)用于做事來(lái)實(shí)現(xiàn)整合。所以，STEM課程必然將整合聚焦于制作，關(guān)注科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)四門(mén)學(xué)科如何在制作中發(fā)揮知識(shí)的功能。泛泛地講，科學(xué)知識(shí)負(fù)責(zé)理解與解釋現(xiàn)實(shí)世界中的事實(shí)或現(xiàn)象;數(shù)學(xué)中包含著大量具有實(shí)踐意義的數(shù)形規(guī)律，是在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中進(jìn)行定量思考和長(zhǎng)程推理的基礎(chǔ);技術(shù)作為人為規(guī)定的物質(zhì)、能量和信息的變換方式（楊開(kāi)城等，2007），在實(shí)踐操作中用來(lái)達(dá)到特定的技術(shù)功能;工程是通過(guò)系統(tǒng)方法實(shí)現(xiàn)對(duì)一組技術(shù)操作的再組織，以實(shí)現(xiàn)特定的工程目標(biāo)。所以在STEM的“做東西”過(guò)程中，工程負(fù)責(zé)流程控制、技術(shù)負(fù)責(zé)生成特定的功能、科學(xué)和數(shù)學(xué)負(fù)責(zé)解釋。如此一來(lái)，學(xué)生不僅能規(guī)范地做事兒，還能夠知其然、知其所以然。

STEM整合的結(jié)果可以是科學(xué)再發(fā)現(xiàn)，也可以是技術(shù)再發(fā)明。為避免課堂教學(xué)中過(guò)度簡(jiǎn)化的發(fā)現(xiàn)過(guò)程造成學(xué)生對(duì)科學(xué)的誤解，STEM最好聚焦于技術(shù)再發(fā)明。同時(shí)，S.T.E.M.中，只有技術(shù)和工程領(lǐng)域與制作存在著直接的密切聯(lián)系，其中以技術(shù)領(lǐng)域最為豐富，所以實(shí)現(xiàn)STEM課程的學(xué)科整合，以技術(shù)作為中心學(xué)科是最容易入手的。以技術(shù)作為整合的核心，才最易抓住STEM的宗旨——整合創(chuàng)新。

從教育發(fā)展戰(zhàn)略角度看，STEM不宜僅被看作是教學(xué)策略，而應(yīng)該看作是一種特定功能的課程，因?yàn)樗呀?jīng)涉及與以往課程不同的知識(shí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)方式。從這個(gè)角度看，STEM“是什么”并不那么關(guān)鍵，關(guān)鍵是我們能實(shí)現(xiàn)何種STEM課程。STEM的宗旨是整合創(chuàng)新，這不但意味著要求學(xué)生“創(chuàng)中學(xué)”，還意味著課程必須包含協(xié)作、探索、問(wèn)題解決等重要成分。在整個(gè)過(guò)程中，不但要有知識(shí)的運(yùn)用，還要體現(xiàn)科學(xué)精神（價(jià)值觀）——基于事實(shí)、精確判斷、勇于質(zhì)疑、理性證偽、平等溝通、創(chuàng)新、協(xié)作，等等。這對(duì)STEM課程的設(shè)計(jì)提出了非常高的要求。

二、STEM教育的困境

將S.T.E.M.知識(shí)整合于教學(xué)過(guò)程，它是個(gè)難題，對(duì)STEM課程開(kāi)發(fā)和實(shí)施都提出了很高的要求。目前雖然人們對(duì)STEM熱情不減，但STEM領(lǐng)域早已問(wèn)題重重。

1.STEM課程目標(biāo)不清晰致使目標(biāo)-手段一致性不明

已經(jīng)有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，我國(guó)融入3D打印的STEM教育項(xiàng)目存在著教學(xué)目標(biāo)不明確、課程目標(biāo)與內(nèi)容之間缺乏連貫性和系統(tǒng)性、教學(xué)過(guò)程隨意等問(wèn)題（首新等，2017）。STEM課程或教學(xué)目標(biāo)不明晰的問(wèn)題不僅限于3D打印的范圍。我們發(fā)現(xiàn)很多STEM課程都存在課程目標(biāo)不清晰的問(wèn)題。課程目標(biāo)不清晰，課程的目標(biāo)-手段一致性也不可能清晰。目標(biāo)-手段一致性是衡量課程質(zhì)量的重要指標(biāo)。

STEM的宗旨是整合創(chuàng)新。但宗旨和目標(biāo)是兩回事。諸如“整合創(chuàng)新”“培養(yǎng)動(dòng)手能力”“培養(yǎng)合作能力”“提高科學(xué)素養(yǎng)”“培養(yǎng)創(chuàng)新能力”等表述并不適合被看作是某個(gè)STEM課程具體的課程目標(biāo)，這些高大上的說(shuō)辭缺乏足夠具體的內(nèi)容（比如，STEM培養(yǎng)的并不是泛泛的動(dòng)手能力，而是以具體知識(shí)應(yīng)用為背景和內(nèi)容的動(dòng)手能力）。把它們作為STEM課程的具體目標(biāo)，是無(wú)法為課程開(kāi)發(fā)者提供指引的，自然也就無(wú)法確保目標(biāo)-手段的一致性。相對(duì)而言，教學(xué)目標(biāo)可以很清晰，但我們又不能用具體的教學(xué)目標(biāo)替代課程目標(biāo)。比如，“認(rèn)識(shí)溫室效應(yīng)、霧霾產(chǎn)生的原因”、“了解水中常見(jiàn)的污染物”和“學(xué)會(huì)使用實(shí)驗(yàn)室儀器、藥品對(duì)水樣品進(jìn)行檢測(cè)分析”等（蔣曉穎，2018）都屬于教學(xué)目標(biāo)。閱讀教學(xué)目標(biāo)并不能告訴我們相應(yīng)的課程目標(biāo)到底是什么。課程目標(biāo)針對(duì)課程，課程常常表現(xiàn)為多次教學(xué)，課程目標(biāo)是對(duì)多次教學(xué)總體指向性的表達(dá)，要說(shuō)清楚多次教學(xué)所針對(duì)的能力和價(jià)值觀是什么。

由于課程目標(biāo)不清晰，課程所包含的多次教學(xué)極有可能各行其是，教師在根據(jù)教學(xué)實(shí)情對(duì)課程進(jìn)行改編時(shí)也會(huì)失去方向。在多種因素的作用下，在實(shí)施這樣的STEM課程時(shí)，教師們極容易追求一種“令學(xué)習(xí)者滿意、令旁觀者驚異”的單純“好看”的糊涂境界。好看熱鬧的STEM課堂，或許讓人眼前一亮，但這樣的STEM課堂常常是“動(dòng)手不動(dòng)腦”“有操作無(wú)思維”，遠(yuǎn)離了整合創(chuàng)新的STEM宗旨。

2.STEM課程缺乏細(xì)致的探究學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)

很多STEM課堂教學(xué)都包含自主探究學(xué)習(xí)的環(huán)節(jié)。但我們發(fā)現(xiàn)很多STEM課程的自主探究學(xué)習(xí)都缺乏有針對(duì)性的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。在現(xiàn)有的粗線條的設(shè)計(jì)中，常常是教師布置完探究任務(wù)后就放任不管了。在探究學(xué)習(xí)期間，學(xué)生被要求用閱讀、觀察、采訪、摘抄等方式完成“探究學(xué)習(xí)”。在這樣的探究學(xué)習(xí)中，學(xué)生是否真地去探究了、能否在這個(gè)過(guò)程中確定并解決特定的疑惑，完全取決于他們自己的意識(shí)、感受、能力和習(xí)慣。實(shí)際情況往往是，這種“探究學(xué)習(xí)”僅限于信息的收集，偶爾包含自發(fā)的信息處理。甚至，如果時(shí)間有限，為了控制教學(xué)進(jìn)度，教師會(huì)有意無(wú)意地代替學(xué)生完成“探究”。這完全違背了設(shè)置自主探究活動(dòng)的初衷。

STEM所需要的自主探究學(xué)習(xí)是項(xiàng)目或問(wèn)題驅(qū)動(dòng)的，最理想的結(jié)果是完成某種創(chuàng)見(jiàn)或創(chuàng)造，因此一定要設(shè)置認(rèn)知困難讓學(xué)生克服。即使某些學(xué)生因克服不了認(rèn)知困難而沒(méi)有完成創(chuàng)見(jiàn)或創(chuàng)造，這個(gè)過(guò)程也不宜被替代，這樣的學(xué)生可以通過(guò)分享他人成就而獲益。由于存在認(rèn)知困難需要克服，這樣的探究學(xué)習(xí)常常采用小組學(xué)習(xí)的方式進(jìn)行，以便通過(guò)群體動(dòng)力提高學(xué)生參與學(xué)習(xí)的持久力。但小組學(xué)習(xí)的過(guò)程可控性較差，這就需要對(duì)小組探究學(xué)習(xí)的過(guò)程進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，包括任務(wù)描述、信息環(huán)境的設(shè)置、角色分工和規(guī)則制定，最重要的是小組探索過(guò)程中的支架設(shè)計(jì)。支架主要用于幫助學(xué)生全面理解任務(wù)中所包含的知識(shí)，理解完成任務(wù)的有效方式，架起新舊知識(shí)之間的橋梁，構(gòu)建認(rèn)知圖式（Van Merriёnboer et al.，2002）。可以說(shuō)，如果沒(méi)有明確、豐富的支架設(shè)計(jì)，我們?cè)O(shè)置的自主探究學(xué)習(xí)便是失敗的。

3.STEM課程體系不明

STEM教育不是教學(xué)法意義上的教育革新，而是全新的教育實(shí)踐，STEM課程試圖貫穿從小學(xué)到高中各個(gè)年級(jí)。這明顯需要一套STEM課程體系。但就目前而言，我們還缺乏這樣的課程體系。大量的STEM課程都是零起點(diǎn)，處于自由的“野蠻生長(zhǎng)”狀態(tài)。單個(gè)的STEM課程最多只是適應(yīng)了特定學(xué)段學(xué)生的能力水平和興趣點(diǎn)，孤立地看似乎很合理，但連續(xù)幾個(gè)學(xué)期的STEM課程組合在一起就變得混亂不堪了。這些課程之間沒(méi)有知識(shí)邏輯上的先決后繼關(guān)系，而且因?yàn)榱闫瘘c(diǎn)的緣故會(huì)形成大量的交叉重復(fù)。以美國(guó)某博物館開(kāi)發(fā)的系列課程為例，該系列課程包含小學(xué)低、高學(xué)段共20個(gè)課程模塊，每個(gè)模塊可以看作是一門(mén)課程。這個(gè)系列課程模塊中，每個(gè)模塊都引入一個(gè)故事，通過(guò)故事中的角色介紹相關(guān)的科學(xué)、技術(shù)和工程知識(shí)，在課程的制作環(huán)節(jié)通過(guò)工程五步法引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)制特定的技術(shù)產(chǎn)品。單就一個(gè)模塊來(lái)說(shuō)，我們認(rèn)為這種設(shè)計(jì)是合理的，但將20個(gè)模塊組合在一起進(jìn)行分析時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)模塊之間存在著大量關(guān)于工程五步、工程師、技術(shù)、設(shè)計(jì)等概念以及各種材料的屬性和功能知識(shí)的交叉重復(fù)，并且任何模塊的學(xué)習(xí)并沒(méi)有構(gòu)成對(duì)后續(xù)學(xué)習(xí)的支持。

開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)出一整套STEM課程體系不但周期長(zhǎng)而且也對(duì)當(dāng)下的課程實(shí)踐能力提出了極高的要求。因?yàn)镾TEM課程體系不是孤立的，整個(gè)STEM課程體系不但要確保自身體系結(jié)構(gòu)的合理性，還要正確處理與相應(yīng)學(xué)段其他學(xué)科課程之間的關(guān)系。這不但要求事先完成對(duì)其他課程及已有STEM課程的分析和篩選，還要同時(shí)推進(jìn)其他學(xué)科課程的微調(diào)，這是一個(gè)耗時(shí)長(zhǎng)、難度大、需多方協(xié)同的教育工程。STEM課程不成體系，我們便無(wú)法在STEM整合創(chuàng)新的道路上層層遞進(jìn)，只能長(zhǎng)期停留在淺嘗輒止的狀態(tài)。

4.STEM教學(xué)缺少專(zhuān)業(yè)教師

我們知道，教師的教學(xué)方式、教授質(zhì)量會(huì)在很大程度上影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效果（Johnson，2019），教師個(gè)人性格與能力高低也會(huì)影響學(xué)生對(duì)STEM課程的興趣（Christensen et al.，2015）。但現(xiàn)有很多STEM課程缺乏足夠的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，只提供了特定主題和教學(xué)思路的指導(dǎo)，這便要求STEM教師需有能力透徹理解STEM宗旨并有足夠經(jīng)驗(yàn)將粗線條的教學(xué)思路轉(zhuǎn)化為合理的、能體現(xiàn)STEM理念的教學(xué)行為，這個(gè)難度非常大。再加上很多STEM教師多數(shù)是科學(xué)課或者綜合實(shí)踐課或者通用技術(shù)課教師出身，這使得教師以往的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)難以達(dá)到STEM課程的教學(xué)要求。因此我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，很多教師并不會(huì)上STEM課，我們?nèi)鄙僮銐虻腟TEM教師。正常情況下，我們可以依賴(lài)師資培訓(xùn)來(lái)培養(yǎng)所需要的STEM教師?？墒俏覀儼l(fā)現(xiàn)，我們也沒(méi)有針對(duì)STEM課程的專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)（楊彥軍等，2019），這主要是因?yàn)檫@類(lèi)粗線條的STEM課程難以開(kāi)展有針對(duì)性的、規(guī)?；慕處熍嘤?xùn)，這也直接導(dǎo)致了中小學(xué)基礎(chǔ)教育課程中的STEM不能得到廣泛推廣（黃樺，2018）。

STEM課程不是學(xué)科中心課程，STEM教學(xué)也不是那種講授知識(shí)外加應(yīng)試訓(xùn)練的教學(xué)，STEM教師培訓(xùn)更不是更新理念、習(xí)得新教學(xué)法的過(guò)程。STEM教育要求STEM教師必須成為專(zhuān)業(yè)教師，但傳統(tǒng)的教師培訓(xùn)無(wú)法解決這個(gè)問(wèn)題。比如，澳大利亞的“加強(qiáng)數(shù)學(xué)與科學(xué)教師培訓(xùn)”項(xiàng)目（徐田子等，2018），美國(guó)聯(lián)盟機(jī)構(gòu)“100Kin10” （100Kin10，2019）以及“項(xiàng)目引路”計(jì)劃（宋怡等，2017）都關(guān)注STEM理念、學(xué)科內(nèi)容以及教學(xué)法或教學(xué)設(shè)計(jì)的培訓(xùn)，但這類(lèi)培訓(xùn)很難解決STEM師資的問(wèn)題。因?yàn)樗且粋€(gè)STEM教師如何成長(zhǎng)為專(zhuān)業(yè)教師的問(wèn)題，并不是理念更新、知識(shí)普及、教學(xué)法傳授的問(wèn)題。

5.STEM領(lǐng)域未形成健康生態(tài)

STEM教育幾乎涉及教育核心過(guò)程的全部環(huán)節(jié)，絕不是一個(gè)教學(xué)法更新或者出版STEM教材的問(wèn)題。因此STEM教育需要與以往不同的教育實(shí)踐生態(tài)。但目前多數(shù)STEM教育創(chuàng)新都是小規(guī)模的自發(fā)嘗試，把它看作是小打小鬧的“科研項(xiàng)目”或者特定的競(jìng)賽項(xiàng)目。很多學(xué)校的管理層仍處于觀望的狀態(tài)，再加上“愿意購(gòu)買(mǎi)硬件、不愿意購(gòu)買(mǎi)軟件和服務(wù)”觀念的影響，STEM領(lǐng)域難以形成它所需要的針對(duì)STEM課程和師資培訓(xùn)服務(wù)的健康市場(chǎng)。在這種條件下，多數(shù)STEM課程開(kāi)發(fā)商不得不選擇生產(chǎn)初期投入成本特別低的低端產(chǎn)品，對(duì)STEM課程開(kāi)發(fā)不敢冒險(xiǎn)做深入探索。所有這些因素使得STEM領(lǐng)域一直在低水平上徘徊，難以形成良好的STEM課程開(kāi)發(fā)、實(shí)施、升級(jí)的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制?？偟膩?lái)說(shuō)，STEM領(lǐng)域生態(tài)不良。

三、STEM教育的出路

STEM教育遭遇的困境實(shí)際上是經(jīng)驗(yàn)主義的前現(xiàn)代教育不適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展要求的表現(xiàn)，因此也只有升級(jí)為現(xiàn)代教育，STEM教育才能擺脫上述困境?？梢哉f(shuō)，STEM并不是普通的教育改革，而是一種教育現(xiàn)代升級(jí)的機(jī)會(huì)和入口。只有教育核心過(guò)程實(shí)現(xiàn)了技術(shù)化，教育才能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化。這個(gè)核心過(guò)程包括課程開(kāi)發(fā)、教學(xué)設(shè)計(jì)和教育系統(tǒng)分析。舊教育學(xué)（Pedagogy）只是行動(dòng)規(guī)范及其辯護(hù)詞，它不是教育學(xué)理論（楊開(kāi)城，2014），無(wú)法為實(shí)現(xiàn)教育核心過(guò)程技術(shù)化提供理論支持。我們需要發(fā)展具有實(shí)質(zhì)理論功能的教育學(xué)理論，我們稱(chēng)之為新教育學(xué)（Educology）。有了新教育學(xué)，我們便可以說(shuō)，為了擺脫STEM教育的困境，我們需要在新教育學(xué)理論指導(dǎo)下組建新的專(zhuān)業(yè)團(tuán)隊(duì)，由這些專(zhuān)業(yè)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)新的STEM課程，培養(yǎng)STEM專(zhuān)業(yè)教師以新的課程實(shí)踐方式實(shí)施課程，在新的教育生態(tài)下參與STEM課程的升級(jí)改造?？偠灾?，我們需要用新理論、新團(tuán)隊(duì)、新產(chǎn)品、新方式、新生態(tài)來(lái)擺脫困境。

1.發(fā)展新教育學(xué)

STEM領(lǐng)域所面對(duì)的問(wèn)題歸根到底是新教育學(xué)理論不在場(chǎng)的問(wèn)題。比如，STEM課程的問(wèn)題（比如目標(biāo)不清晰）歸根到底是STEM課程開(kāi)發(fā)和教學(xué)設(shè)計(jì)的問(wèn)題，即我們沒(méi)有掌握STEM課程開(kāi)發(fā)和教學(xué)設(shè)計(jì)的技術(shù)方法。再比如，缺少STEM教師的問(wèn)題歸根到底是STEM教師的專(zhuān)業(yè)成長(zhǎng)問(wèn)題。我們受舊教育學(xué)誤導(dǎo)，誤把PCK當(dāng)作教師專(zhuān)業(yè)知識(shí)，誤把孤立的教學(xué)行為能力看作是教師的專(zhuān)業(yè)能力。

與舊教育學(xué)生產(chǎn)行動(dòng)規(guī)范及其辯護(hù)詞不同，新教育學(xué)生產(chǎn)教育實(shí)踐所需要的知識(shí)，包括科學(xué)知識(shí)和技術(shù)知識(shí)。新教育學(xué)由教育技術(shù)學(xué)與教育科學(xué)這兩大分支構(gòu)成。教育技術(shù)學(xué)包括教學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)、課程開(kāi)發(fā)理論和教育工程學(xué)三個(gè)分支，分別提供教學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)、課程開(kāi)發(fā)技術(shù)以及教育工程管理技術(shù)。教學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)和課程開(kāi)發(fā)技術(shù)可以用來(lái)解決前述第1～3個(gè)問(wèn)題，并輔助第4個(gè)問(wèn)題的解決，教育工程管理技術(shù)可以用來(lái)處理第5個(gè)問(wèn)題。只不過(guò)，必先有教學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)和課程開(kāi)發(fā)技術(shù)才可能創(chuàng)生教育工程技術(shù)，教育工程學(xué)目前還不成熟。

以“以學(xué)習(xí)活動(dòng)為中心的教學(xué)設(shè)計(jì)理論”（Learning-Activity-Centered Instructional Design，簡(jiǎn)稱(chēng)LACID）①為例：LACID提供的知識(shí)建模技術(shù)可以將學(xué)習(xí)內(nèi)容表達(dá)為一張知識(shí)建模圖，這張知識(shí)建模圖可以清晰地表征一次教學(xué)的學(xué)習(xí)內(nèi)容;LACID提供的二維目標(biāo)表征方法（用<知識(shí)點(diǎn)，學(xué)習(xí)水平>的方式），可以清晰地表達(dá)一次教學(xué)的學(xué)習(xí)目標(biāo)，其中知識(shí)點(diǎn)在知識(shí)建模圖中可以找到。LACID認(rèn)為教學(xué)設(shè)計(jì)的基本單位是學(xué)習(xí)活動(dòng)，學(xué)習(xí)活動(dòng)由活動(dòng)任務(wù)構(gòu)成，而活動(dòng)任務(wù)由師生交互構(gòu)成。LACID將活動(dòng)任務(wù)區(qū)分為意義建構(gòu)和能力生成兩類(lèi)，再將意義建構(gòu)區(qū)分為6類(lèi)，將能力生成區(qū)分4類(lèi)，并提供了由知識(shí)組塊出發(fā)選擇任務(wù)類(lèi)型的映射表，方便設(shè)計(jì)者選擇活動(dòng)任務(wù)類(lèi)型。有了具體的知識(shí)組塊和任務(wù)類(lèi)型，設(shè)計(jì)者再開(kāi)始設(shè)計(jì)師生交互，這樣便確保了整個(gè)教學(xué)方案目標(biāo)-手段的一致性。最后，LACID提供了12要素學(xué)習(xí)動(dòng)力設(shè)計(jì)模型，用于提升教學(xué)方案的動(dòng)力水平。LACID還提供了一種稱(chēng)為FC知識(shí)圖變形法的操作方法，用于設(shè)計(jì)問(wèn)題、項(xiàng)目、主題。LACID提供的擴(kuò)展的FC知識(shí)圖可以用于為協(xié)作學(xué)習(xí)或探究學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)支架（楊開(kāi)城等，2018）。LACID認(rèn)為有6個(gè)指標(biāo)——整圖知識(shí)點(diǎn)總激活量、目標(biāo)知識(shí)點(diǎn)激活度、學(xué)生參與度、媒體多元性、信息流類(lèi)型完整性、目標(biāo)手段一致性——可以描述教學(xué)方案的質(zhì)量（楊開(kāi)城等，2015），這6個(gè)指標(biāo)可以通過(guò)教育系統(tǒng)分析技術(shù)推算出來(lái)。以“以知識(shí)組件為中心的課程開(kāi)發(fā)理論”（Knowledge-Component-Centered Curriculum Development，簡(jiǎn)稱(chēng)KCCCD）②為例：KCCCD在LACID知識(shí)建模技術(shù)的基礎(chǔ)上，提供了知識(shí)建模圖剪枝算法，幫助設(shè)計(jì)者梳理一門(mén)課甚至一個(gè)課程體系所包含的知識(shí)內(nèi)容。KCCCD認(rèn)為課程目標(biāo)包含能力和價(jià)值觀兩個(gè)領(lǐng)域，并提供了能力建模技術(shù)幫助設(shè)計(jì)者清晰地表征課程目標(biāo);課程目標(biāo)中的能力都是指特定知識(shí)的運(yùn)用能力;一門(mén)課是知識(shí)組件的結(jié)構(gòu)化組合，并提供了知識(shí)組件的設(shè)計(jì)方法;知識(shí)組件是特定知識(shí)的學(xué)習(xí)方式、評(píng)價(jià)方式以及所需資源工具的綜合體，學(xué)習(xí)者通過(guò)知識(shí)組件學(xué)習(xí)知識(shí)而達(dá)到特定的能力目標(biāo)和價(jià)值觀目標(biāo);一個(gè)知識(shí)組件可以包含多個(gè)學(xué)習(xí)活動(dòng)，設(shè)計(jì)者可以選擇多個(gè)知識(shí)組件構(gòu)建成一門(mén)課。KCCCD認(rèn)為課程的主要功能就是傳遞知識(shí)以及基于已經(jīng)傳遞的知識(shí)生成特定的能力，不包含知識(shí)的課程不能被稱(chēng)為課程。有9個(gè)指標(biāo)可以用來(lái)描述課程的質(zhì)量，包括與目標(biāo)的一致性、與學(xué)習(xí)者特征的一致性、教師自由度、學(xué)生自由度、學(xué)生參與度、結(jié)構(gòu)合理性、目標(biāo)可行性、目標(biāo)完整性、與開(kāi)發(fā)需求的一致性。這9個(gè)指標(biāo)可以通過(guò)課程開(kāi)發(fā)過(guò)程中產(chǎn)生的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)推算出來(lái)。一門(mén)課的結(jié)構(gòu)就是這門(mén)課所包含的知識(shí)組件之間的關(guān)系以及這些知識(shí)組件與課程知識(shí)建模圖之間的映射關(guān)系。有了知識(shí)建模圖、能力建模圖和知識(shí)組件集合，課程設(shè)計(jì)者便可以按照同樣的思路構(gòu)建和調(diào)整一個(gè)課程體系。從時(shí)間維度看，課程體系表現(xiàn)為知識(shí)和能力的建構(gòu)、擴(kuò)展和提升的過(guò)程。

新教育學(xué)中的教育科學(xué)包括教育現(xiàn)象學(xué)和教育價(jià)值學(xué)，它們利用教育系統(tǒng)分析技術(shù)分別探索教育系統(tǒng)中事實(shí)性信息流和價(jià)值性信息流的流動(dòng)特征和規(guī)律。教育系統(tǒng)分析技術(shù)既屬于新教育學(xué)中教育科學(xué)的研究方法，又是教育實(shí)踐中可用的專(zhuān)業(yè)分析技術(shù)。教育系統(tǒng)分析技術(shù)的基礎(chǔ)是IIS（Instructional Information Set）圖分析法（楊開(kāi)城，2007;楊開(kāi)城等，2010）。IIS圖分析法（IIS-Map-Based Analysis）將教育系統(tǒng)切分為信息流序列，信息流具有知識(shí)屬性，這樣我們便可以考察教育系統(tǒng)中的信息流是如何圍繞著知識(shí)的意義建構(gòu)和能力生成而流動(dòng)的，以及這些信息流的流動(dòng)具備何種特征。比如，以IIS圖分析法為工具，我們確證了上述教學(xué)方案的6個(gè)質(zhì)量指標(biāo);以IIS圖分析法為基礎(chǔ)，我們提出的教學(xué)過(guò)程機(jī)制圖可以表征教學(xué)系統(tǒng)的中觀過(guò)程（楊開(kāi)城等，2017a）。教育科學(xué)的結(jié)論是關(guān)于教育系統(tǒng)特征的，教育系統(tǒng)分析技術(shù)提供了一套編碼體系可以將教育過(guò)程表征為可以反復(fù)閱讀和反思的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)反映了一個(gè)教學(xué)過(guò)程的質(zhì)量和教師的專(zhuān)業(yè)能力。因此，新教育學(xué)中的教育科學(xué)所提供的研究方法和結(jié)論，可以用來(lái)解決STEM領(lǐng)域面對(duì)的第4個(gè)問(wèn)題。

總之，從整體理論框架和已有的積累上看，新教育學(xué)為擺脫STEM面臨的困境提供了完整的知識(shí)儲(chǔ)備。

2.搭建新團(tuán)隊(duì)、開(kāi)發(fā)新課程

目前國(guó)內(nèi)獨(dú)創(chuàng)的STEM課程多數(shù)是中小學(xué)教師和高校STEM研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的。但現(xiàn)有的STEM課程開(kāi)發(fā)多數(shù)是經(jīng)驗(yàn)主義的，成本高、質(zhì)量不穩(wěn)定，而且難以規(guī)模化、不可持續(xù)。為了更清晰地理解目前的STEM課程開(kāi)發(fā)水平，我們將STEM課程進(jìn)行了粗略地劃代。

開(kāi)發(fā)STEM課程的首個(gè)困難是生成STEM主題或創(chuàng)意。人們常常在課外活動(dòng)、綜合實(shí)踐課、通用技術(shù)課的經(jīng)驗(yàn)中尋找主題資源，由此造就了STEM的前身——大手工課。所謂大手工課，主要是指面向大孩子稍顯復(fù)雜的手工課。在大手工課上，孩子們?cè)诮處熤笇?dǎo)下，按照某種“手工工藝流程”做東西——由于很直觀，不需要講知識(shí)，也不需要在知識(shí)層面上進(jìn)行辨析和思考就可以做出東西來(lái)，有些學(xué)生做的東西質(zhì)量還很好，體現(xiàn)了學(xué)生原有的創(chuàng)造性。大手工課有時(shí)披著高科技外衣，很是打眼，卻不屬于STEM。而且大手工課多數(shù)不包含知識(shí)，自然也不會(huì)生成特定的能力，這便為STEM課程的課程目標(biāo)不清晰埋下了伏筆。

在大手工課的基礎(chǔ)上，如果我們嵌入系統(tǒng)工程方法，即整合一點(diǎn)工程知識(shí)，那么大手工課便演變?yōu)榈谝淮鶶TEM。之所以稱(chēng)之為第一代STEM，是因?yàn)樗腔赟TEM理念打造的（雖然未必體現(xiàn)了STEM理念），又真實(shí)整合了工程知識(shí)。第一代STEM看似體現(xiàn)了STEM的創(chuàng)中學(xué)，但往往“動(dòng)手不動(dòng)腦”“有操作無(wú)思維”，只不過(guò)是有流程規(guī)范的大手工課而已。這倒不是說(shuō)，學(xué)生在這樣的課上沒(méi)有收獲，而是說(shuō)學(xué)生的收獲無(wú)法事先確定。也就是說(shuō)，第一代STEM繼承了大手工課目標(biāo)不清晰的特征。

在第一代STEM的基礎(chǔ)上，如果在課程中整合科學(xué)知識(shí)，我們便可得到第二代STEM課程。在STEM課程中，科學(xué)的功能是解釋?zhuān)忉尀槭裁匆觥澳莻€(gè)東西”，以及“那個(gè)東西”為什么會(huì)起作用（特定功能）。由于科學(xué)與技術(shù)在邊界處相連接，即技術(shù)效應(yīng)件同時(shí)也體現(xiàn)了科學(xué)效應(yīng)。第二代STEM有可能也整合了技術(shù)——學(xué)生做的那個(gè)東西包含了特定功能的技術(shù)部件。但經(jīng)驗(yàn)主義的課程開(kāi)發(fā)方式使得第二代STEM仍然保持課程目標(biāo)不清的特征，依靠反復(fù)的試驗(yàn)排除缺陷（常常是按照DBR（Design-Based Research）的方式磨課），而且具體設(shè)計(jì)也無(wú)法精細(xì)化，很難確保目標(biāo)-手段一致性。在實(shí)施第二代STEM課程的時(shí)候，如果教師忽略了其中的科學(xué)成分，就會(huì)將其降格為第一代STEM或者一代半STEM。也就是說(shuō)，第二代STEM課程的功能不穩(wěn)定。有一點(diǎn)需要說(shuō)明的是，在“做東西”過(guò)程中討論算術(shù)級(jí)別對(duì)成本計(jì)算之類(lèi)的話題，看似整合了數(shù)學(xué)，實(shí)則不是！只有將數(shù)形規(guī)律或者定量推理整合到解決問(wèn)題的過(guò)程之中，才算是整合了數(shù)學(xué)。

第二代STEM課程是經(jīng)驗(yàn)主義的STEM課程開(kāi)發(fā)方式的極限。經(jīng)驗(yàn)主義開(kāi)發(fā)方式成本高、功能質(zhì)量不穩(wěn)定，知識(shí)體系不清晰，難以規(guī)模化、體系化和迭代升級(jí)。最重要的是第二代STEM課程并未真正實(shí)現(xiàn)STEM整合，無(wú)法將S.T.E.M.知識(shí)有機(jī)地整合到一個(gè)“做東西”的學(xué)習(xí)過(guò)程中，并強(qiáng)化科學(xué)精神的價(jià)值觀。

我們將真正實(shí)現(xiàn)STEM整合的課程稱(chēng)為第三代STEM。要想開(kāi)發(fā)第三代STEM課程及其體系，必須依賴(lài)教學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)和課程開(kāi)發(fā)技術(shù)，比如LACID和KCCCD。LACID和KCCCD技術(shù)是專(zhuān)業(yè)技術(shù)，運(yùn)用它們進(jìn)行STEM課程開(kāi)發(fā)是一個(gè)繁雜的技術(shù)性過(guò)程，它在性質(zhì)上不是一種研究活動(dòng)，而是課程生產(chǎn)活動(dòng)。因此，不宜將專(zhuān)業(yè)的STEM課程開(kāi)發(fā)工作交給普通一線教師去做。雖然有人認(rèn)為STEM教師的課程開(kāi)發(fā)能力屬于其綜合能力的一部分（劉倩，2019），教師應(yīng)參與STEM課程開(kāi)發(fā)，成為專(zhuān)業(yè)的課程設(shè)計(jì)者（葉兆寧等，2018），但這些觀點(diǎn)的合理性是以我們?nèi)狈?zhuān)門(mén)且專(zhuān)業(yè)的STEM開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)為前提的。雖然我們并不反對(duì)個(gè)別STEM教師掌握STEM課程開(kāi)發(fā)的能力，但把它普遍作為STEM教師的專(zhuān)業(yè)能力，則是不合理的。因?yàn)镾TEM課程絕不是在某個(gè)創(chuàng)意下的大手工課，STEM課程開(kāi)發(fā)的工作性質(zhì)以及工作量絕不是一個(gè)STEM教師可以獨(dú)立承擔(dān)的。即使一線教師們掌握了這些技術(shù)也難以規(guī)?；亻_(kāi)發(fā)STEM課程并形成體系。

STEM課程開(kāi)發(fā)的工作只能交給課程開(kāi)發(fā)商去做。STEM教育也需要STEM課程開(kāi)發(fā)商的參與。如果課程開(kāi)發(fā)商仍然堅(jiān)持經(jīng)驗(yàn)主義的課程生產(chǎn)方式，將危及自己的生存。STEM課程開(kāi)發(fā)本身周期長(zhǎng)、工作涉及面廣，經(jīng)驗(yàn)主義開(kāi)發(fā)方式成本太高、效率太低，最多只能產(chǎn)生第二代STEM的低端產(chǎn)品。第三代STEM課程要求細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，因?yàn)镾.T.E.M.知識(shí)的整合只能整合于細(xì)節(jié)，科學(xué)精神的體現(xiàn)也在于細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。要完成細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，只能采用教學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)和課程開(kāi)發(fā)技術(shù)。所以課程開(kāi)發(fā)商必須組建運(yùn)用這些技術(shù)進(jìn)行課程開(kāi)發(fā)的專(zhuān)業(yè)團(tuán)隊(duì)，學(xué)習(xí)并掌握課程開(kāi)發(fā)技術(shù)和教學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)，并搭建相應(yīng)的技術(shù)平臺(tái)、制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，專(zhuān)門(mén)從事STEM課程的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、維護(hù)和升級(jí)，并為他們的客戶(hù)（采納他們產(chǎn)品的學(xué)校教師）提供STEM教師培訓(xùn)的服務(wù)，這樣才能開(kāi)發(fā)出真正的STEM課程——第三代STEM。

3.實(shí)現(xiàn)基于一致性的STEM實(shí)踐新方式

新教育學(xué)認(rèn)為，教育實(shí)踐的質(zhì)量取決于兩方面：一個(gè)是課程的質(zhì)量（見(jiàn)前文所述的多個(gè)指標(biāo)），另一個(gè)是課程是否能夠得到全面徹底地貫徹執(zhí)行。在課程質(zhì)量合理的條件下，新教育學(xué)要求課程實(shí)施要與課程設(shè)計(jì)一致。課程實(shí)施需要教師先做教學(xué)設(shè)計(jì)產(chǎn)生教學(xué)方案再實(shí)施教學(xué)方案，因此新教育學(xué)要求教師的教學(xué)行動(dòng)要與教學(xué)方案相一致。如果在整個(gè)課程實(shí)施過(guò)程中，所有的教學(xué)方案質(zhì)量都合理，所有的教學(xué)方案與行動(dòng)的一致性都令人滿意，新教育學(xué)則認(rèn)為教育實(shí)踐是合理的。如果發(fā)現(xiàn)教學(xué)效果不佳，從擔(dān)責(zé)的角度看（不把責(zé)任推給學(xué)生等其他方面），新教育學(xué)認(rèn)為，要么是課程質(zhì)量有問(wèn)題，要么是上述一致性有問(wèn)題。

課程質(zhì)量主要由課程開(kāi)發(fā)商負(fù)責(zé)，而確保教學(xué)方案的設(shè)計(jì)質(zhì)量以及教學(xué)方案與教學(xué)行動(dòng)的一致性則是教師的責(zé)任。這個(gè)責(zé)任背后是教師的專(zhuān)業(yè)能力，這個(gè)能力要求教師既能夠設(shè)計(jì)教學(xué)方案又要確保教學(xué)方案得到貫徹執(zhí)行。我們將這個(gè)能力稱(chēng)為基于設(shè)計(jì)的行動(dòng)力。所謂基于設(shè)計(jì)的行動(dòng)力是指教師能夠運(yùn)用教學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)教學(xué)方案并在教學(xué)實(shí)施時(shí)貫徹執(zhí)行這個(gè)方案的能力。它既是確保方案落實(shí)的行動(dòng)力，又是基于行動(dòng)經(jīng)驗(yàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)力，因此也可以稱(chēng)為基于行動(dòng)的設(shè)計(jì)力。這種能力不是舊教育學(xué)所主張的教學(xué)符合PCK的能力，而是教學(xué)符合教學(xué)方案的能力，即確保教學(xué)方案與教學(xué)行動(dòng)一致性的能力。

通常情況下，教師的教學(xué)方案的設(shè)計(jì)能力與教學(xué)實(shí)施能力是兩個(gè)分立的能力，都是一種低水平的職業(yè)能力。教師的教學(xué)設(shè)計(jì)常常是粗線條的教學(xué)思路規(guī)劃，在沒(méi)有掌握教學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)的情況下，教師設(shè)計(jì)的教學(xué)方案中即使有細(xì)節(jié)，往往也是想象的產(chǎn)物，而且常常目標(biāo)-手段一致性不清、學(xué)生參與度較低。而教師的教學(xué)實(shí)施常常并不在乎教學(xué)方案，設(shè)計(jì)教學(xué)方案常常是為了應(yīng)付檢查而不是服務(wù)于教學(xué)。因此，要想將這兩個(gè)能力整合為一種能力，一方面教師必須掌握教學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)，能夠設(shè)計(jì)目標(biāo)-手段一致性、學(xué)生參與度、教學(xué)適應(yīng)性都很強(qiáng)的包含教學(xué)過(guò)程細(xì)節(jié)的詳案，另一方面我們必須利用教育系統(tǒng)分析技術(shù)將教學(xué)方案和真實(shí)的教學(xué)活動(dòng)過(guò)程都分解為信息流序列和師生行為序列，繪制教學(xué)過(guò)程機(jī)制圖，對(duì)比二者之間的差異，找到教學(xué)方案與行動(dòng)的不一致之處，以此尋找教學(xué)方案中不切實(shí)際的設(shè)計(jì)以及不恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)“意外”背后的知識(shí)、理念、意識(shí)、行為能力和習(xí)慣的因素，促使教師反思，看到自己專(zhuān)業(yè)能力的真相、制定專(zhuān)業(yè)成長(zhǎng)計(jì)劃，從而彌合他的設(shè)計(jì)力與行動(dòng)力，最終生成并提升基于設(shè)計(jì)的行動(dòng)力。此外分析教學(xué)方案與行動(dòng)的一致性所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)完全可以用來(lái)評(píng)估一個(gè)教學(xué)過(guò)程的質(zhì)量，同時(shí)也可以用來(lái)確定提升課程質(zhì)量的入手點(diǎn)。

STEM教育特別適合上述基于一致性的教育實(shí)踐方式。一方面，基于一致性的分析數(shù)據(jù)可以更客觀地評(píng)價(jià)STEM課程和教學(xué)：另一方面，提升STEM教師基于設(shè)計(jì)的行動(dòng)力是培養(yǎng)STEM教師的根本渠道。STEM課既沒(méi)有紙筆考試，又難以?xún)H憑作品分析來(lái)體現(xiàn)教學(xué)效果，因?yàn)閷W(xué)生做出的東西并不重要，重要的是做的過(guò)程。STEM教師的主要責(zé)任并不是讓學(xué)生做成某個(gè)東西，而是確?！白觥钡倪^(guò)程體現(xiàn)STEM理念、整合S.T.E.M.知識(shí)。這就給STEM教學(xué)和STEM教師的評(píng)價(jià)提出了新要求。其實(shí)，根據(jù)教學(xué)效果做出各種評(píng)價(jià)雖然具有一定的合理性，但卻不科學(xué)。因?yàn)槟莻€(gè)效果并非客觀證據(jù)，效果的好與壞只能是當(dāng)事人的主觀判斷。我們需要基于一致性的理論邏輯來(lái)評(píng)價(jià)STEM教學(xué)、考察STEM教師專(zhuān)業(yè)能力的生成與提升。

由于STEM課程需要將S.T.E.M.知識(shí)和科學(xué)精神整合于細(xì)節(jié)，因此STEM課程必須提供師生交互過(guò)程設(shè)計(jì)。但這個(gè)過(guò)程設(shè)計(jì)不可能完全適用于實(shí)際教學(xué)的具體情況。STEM教師必須對(duì)STEM課程的教學(xué)交互進(jìn)行調(diào)整，甚至增刪改某些教學(xué)環(huán)節(jié)，因此STEM教師必須掌握教學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)。只有掌握了教學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)，STEM教師才能做到調(diào)整設(shè)計(jì)而不傷害原有STEM課程其他方面的質(zhì)量，比如目標(biāo)-手段一致性，等等。一旦教師修改了STEM課的教學(xué)方案，那么這個(gè)教學(xué)方案就可以看作是該教師自己生產(chǎn)的教學(xué)方案，該教師有責(zé)任在教學(xué)中貫徹執(zhí)行該教學(xué)方案。也就是說(shuō)，STEM教師必須具備針對(duì)STEM課程的基于設(shè)計(jì)的行動(dòng)力。

當(dāng)然，基于教學(xué)方案-行動(dòng)一致性分析的教師專(zhuān)業(yè)成長(zhǎng)不但需要新教育學(xué)的教育系統(tǒng)分析技術(shù)，而且也需要專(zhuān)門(mén)的分析團(tuán)隊(duì)，因此從根本上需要STEM課程開(kāi)發(fā)商具備基于教學(xué)方案-行動(dòng)一致性分析的教師培訓(xùn)服務(wù)的能力，針對(duì)自身開(kāi)發(fā)的STEM產(chǎn)品，提供教師專(zhuān)業(yè)成長(zhǎng)的專(zhuān)業(yè)服務(wù)。STEM課程開(kāi)發(fā)商很容易具備這個(gè)能力，因?yàn)榻逃到y(tǒng)分析所需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)在STEM課程開(kāi)發(fā)過(guò)程中已經(jīng)生成了。

4.構(gòu)建STEM領(lǐng)域的新生態(tài)

由于STEM課程的獨(dú)特性，STEM教育不可能沿用“政府制定課程標(biāo)準(zhǔn)、組織專(zhuān)家編撰教材、組織出版社出版教材、學(xué)校購(gòu)置教材并實(shí)施教學(xué)”的方式。STEM教育不可能先有頂層設(shè)計(jì)再通過(guò)行政體系逐級(jí)落實(shí)。STEM教育需要更加靈活的實(shí)踐方式。STEM課程要求創(chuàng)中學(xué)，要做東西。做東西不需要有主題內(nèi)容上的強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)，也不需要全國(guó)或區(qū)域“一盤(pán)棋”。因此，STEM教育的發(fā)展必定是自底向上的。從前文可以看出，STEM教育需要課程開(kāi)發(fā)商的參與，開(kāi)發(fā)各種STEM課程。但一旦STEM課程主題曝光，便會(huì)被迅速仿制，使得各個(gè)STEM課程開(kāi)發(fā)商的產(chǎn)品趨同。因此，健康的STEM教育需要STEM課程開(kāi)發(fā)商能夠淘汰被過(guò)度曝光的STEM課程，迅速更新自己的STEM課程產(chǎn)品。這說(shuō)明，STEM課程需要快速進(jìn)化。這種快速進(jìn)化需要特定的教育生態(tài)。如果STEM課程開(kāi)發(fā)商、政府、學(xué)校、場(chǎng)館、教育學(xué)研究機(jī)構(gòu)各行其是，不能形成某種密切的交往關(guān)系，那么企業(yè)家的逐利本性、行政組織的保守本性以及研究機(jī)構(gòu)的低市場(chǎng)運(yùn)作能力，就會(huì)使得STEM領(lǐng)域長(zhǎng)期停留在低水平徘徊的狀態(tài)，無(wú)法快速進(jìn)化。

我們需要構(gòu)建由政府部門(mén)、科研機(jī)構(gòu)、STEM課程開(kāi)發(fā)商、公共服務(wù)機(jī)構(gòu)（科技館、圖書(shū)館、博物館、展覽館等）和中小學(xué)校共同參與的、多方協(xié)同的STEM共同體，特別是STEM課程開(kāi)發(fā)商之間形成的企業(yè)聯(lián)盟。這個(gè)共同體內(nèi)部既有行政體系又有市場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)，可以定期溝通，分享STEM實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，升級(jí)STEM開(kāi)發(fā)技術(shù)，淘汰過(guò)時(shí)產(chǎn)品。在STEM共同體中：教育科研機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)創(chuàng)生教育學(xué)理論以及傳播和培訓(xùn)這些理論;課程開(kāi)發(fā)商通過(guò)建立專(zhuān)業(yè)的課程開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)，負(fù)責(zé)生產(chǎn)和改進(jìn)STEM課程及其體系，通過(guò)校企合作提供STEM教師的專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)服務(wù);學(xué)校和其他STEM消費(fèi)組織購(gòu)買(mǎi)STEM課程及其教師培訓(xùn)服務(wù)，并負(fù)責(zé)反饋STEM課程產(chǎn)品的缺陷信息、改進(jìn)意見(jiàn)，學(xué)校教師還可以通過(guò)“教育眾籌”（楊開(kāi)城等，2017b）的方式參與STEM課程的開(kāi)發(fā)、維護(hù)和升級(jí);政府組織感知上述主體的需求，適時(shí)出臺(tái)各種扶持性政策，并進(jìn)行價(jià)格監(jiān)督、數(shù)據(jù)安全監(jiān)管。我們目前沒(méi)有這樣的共同體，也沒(méi)有STEM企業(yè)聯(lián)盟。STEM共同體和企業(yè)聯(lián)盟的建立，需要事先針對(duì)STEM教育基本框架、產(chǎn)業(yè)鏈的基本構(gòu)成、不同主體的分工、行政與市場(chǎng)的界線、各種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)規(guī)范、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的共享等方面建立初步的共識(shí)。這不但需要課程開(kāi)發(fā)技術(shù)和教學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)的知識(shí)，更需要新教育學(xué)的教育工程學(xué)知識(shí)。

四、小結(jié)

STEM教育的宗旨是整合創(chuàng)新。目前STEM領(lǐng)域充斥著大量經(jīng)驗(yàn)主義的第一代STEM和第二代STEM課程，所需要的STEM教師也儲(chǔ)備不足，還缺乏STEM教育所需要的教育生態(tài)，這使得我們難以實(shí)現(xiàn)STEM教育戰(zhàn)略。我們只有努力發(fā)展新教育學(xué)，并在新教育學(xué)理論指引下，組建專(zhuān)業(yè)的課程開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)，構(gòu)建健康的STEM共同體和企業(yè)聯(lián)盟，實(shí)現(xiàn)STEM教育的現(xiàn)代化，STEM教育才能擺脫上述困境。

注釋?zhuān)?/p>

① 楊開(kāi)城（2016）.以學(xué)習(xí)活動(dòng)為中心的教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)指南[M]. 北京： 電子工業(yè)出版社.

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收稿日期 2019-12-20責(zé)任編輯 汪燕