[STEM教育與科技教育]STEM教育的應用范疇（二）

向世清，博士，中國科學院上海光學精密機械研究所研究員。長期從事激光物理與工程技術的前沿研發，是參與產業經濟戰略與決策咨詢、基礎教育改革咨詢、科技創新中心發展戰略設計等多領域戰略專家，也是上海市最為活躍的科技創新教育專家之一。

前一講我們通過撥亂反正式的闡述，為STEM的全面應用奠定了認識的統一基礎。接下來我們就可從宏觀的角度給出對于STEM教育的應用范疇的討論。我們會簡明扼要地說明清楚，究竟哪些地方、哪些方面可以用到STEM，或者使用STEM會實現更好的教育效果。

要論述清楚STEM的應用，我們需要從教育的終極目標談起，更需要清晰地明確今天我們的教育目標。這不僅僅是一個教育需要優化方式的問題，因為教育的目標不準確，再好的方式也只會使得教育在錯誤的方向上越走越遠。今天，我們所做的任何關于教育方式的優化都只能是為了今天的教育終極目標而服務，那就是達成更為有效的當代所需的教育要求。這是考慮問題的最終標準。在這一標準之下，更好的教育方式或者說優化教育方式當然也具有很重大的意義，那就是在達成正確的教育目標的時候，可以達成只消耗有限甚至是優化指標下的時間和資源（這樣也就可以帶來人類對于自然環境和自身積累的影響和消耗的極大降低，使得發展最優化、成效最大化）。所以，我們這里分兩步走。第一步，我們梳理清楚，我們當代教育究竟具有什么樣的要求。這是當前判斷的首要關鍵。第二步，我們然后才討論什么樣的方式與此要求可以更好地相適應。

經歷了漫長的發展過程之后，人類的知識已經到達一種所謂的“知識爆炸”的格局和狀態，人類幾乎出現了所謂的“知識焦慮”。同時，科技的迅猛發展，已經導致人類的世界由原生的自然世界到達一種新的人工形成重要影響的局面，發生了很多重大的變化，這些變化本身又進一步增加了我們人類需要解決的問題（因為我們的發展不總是那么合乎最為科學的規律要求）。然而，今天的知識和科技盡管已經達到超乎想象的規模量級，對于我們當代人和未來人來說，卻最好都能完全學習和掌握。這樣一種極其關鍵的要求，是人類自身具備生活于當代世界的基礎能力。所以，對于當代的學生，當前的基礎教育要求已和過去（哪怕只是10年以前）在內容上都有了巨大的差別，增加了幾乎是無法讓任何一個學生承受的容量，而且難度也更高、更大。這對于學生而言要學完是幾乎不可能的。那么，當代學生的基礎教育中究竟要掌握什么樣的基礎呢？這對于基礎教育認定“基礎內容”也就形成了巨大的考驗（新的時期我們怎么界定基礎教育的要求，是以更多的知識量要求學生，還是以其他的要求？）在當前的情形下，一種更為正確的認識應該是，在內容上學會做減法，才能在基礎教育階段使學生實現更好的科學化的基礎建構，為其奠基更為有效的后續學習準備（這正好印證了哲學上的“物極必反”規律）。

同時，除了內容規模和難度的差別，人類社會的當今世界格局在民族和國家地區競爭的局面下，競爭性的創新發展無疑是掌握先機和建立優勢的核心，因此培養創新人才（而不只是承載知識的人群）就成為基礎教育必須完成的最高要求。事實上，創新能力的培養要求在過去的教育中幾乎沒有作為要求出現過，但現在卻顯得極其重要甚至是最為重要的（最近一些年所發生的世界科技競爭充分說明了這一點，尤其是我國和美國有關芯片等各類卡脖子技術的實例更是將這樣的創新要求推向極致）。所以，現在的教育不能再滿足于讓學生僅僅掌握更多的知識，而是應該能用、會用，最好是能使用所學知識進行創新，這也已經是基本的要求。（有人說，并不需要每個孩子都會創新呀！這個觀點其實不對，如果別的孩子都創新，那么不會創新的孩子自然也就弱勢，而且宏觀上也會使得國家整體的創新能力不足。所以建構一定的創新能力——而不是都要達成杰出偉大的創新能力——就成為了新時期的教育的基本要求。）

此外，人類知識的發展中，起到核心作用的思維和方法已經形成了更為層次飛躍性的遞進，類似于人工智能等新型方法論的出現更是要求人類形成知識學習過程中的關鍵方式發生轉變（最簡單的，人類現在有關記憶知識的要求就已經和過去完全不同。我們甚至在討論，人類還需要記憶嗎？笑！當然，必要的記憶一定是要的，但可不需要記住那么多。在基礎達成后，學會資料查詢才是上策）。我們必須在相當程度上轉型過去的以先記住知識然后依靠自身大腦的存儲形成應用能力的模式。在這樣的要求下，當前教育的要求就更加凸顯了有關方法和思維的要求。

由此，新時期教育的目標在有關知識爆炸、創新要求和提升方法/思維能力的要求等背景之下，已然提升到了一種很大變化的層面，這是時代變革引發的教育必須適應性調整、與時俱進的結果產物，這也正是我們前述多次提及的關于掌握知識的7個維度的闡述，因為7個維度恰如其分地歸納了這些要求在掌握知識的完整性之上的概念。

那么，新的基礎教育要求之下，只教知識，就阻斷了學生與另外維度的接觸機會，也就難以讓學生學到知識之外維度的內容，也就更談不上對其他維度內容的漸次建構了。所以新時期的教育，在更偏重于強調7個維度的要求下，必須采用新型的教學法。在這一意義上，STEM教學法作為時代最好的教學法，前述我們已經充分闡述，其正好是以滿足7個維度要求而設計和展開的，我們就沒有理由不完整而最大化地發揮好它的作用了。

現在，我們可以這樣說，只要能夠充分發揮STEM教學法實現7個維度要求的地方，我們都應該使用且盡可能最大程度地發揮好這種新型的時代概念下最為先進的教學法。經過多年的深入研究，我們現在可以用一個框架圖明確表達其可以應用的各個教育范疇和方面（如圖1），STEM教學法至少可以應用在4個不同的層次和內容范疇。

（1） STEM當然是當前最為合適的科學（科技）教育的教學法。在這一點上，拘泥于傳統科學（科技）教育的人們應該嘗試著向這一種具備更好效能的教學法實現轉型。必須認識到，這種教學法與傳統的科學（科技）教學法并不矛盾，而是它們的一種新型組合乃至融合。你可以在STEM的過程中顯而易見地看見模塊化了的傳統科學（科技）教學法，但是這些傳統過程作為STEM的模塊卻在STEM整體過程中呈現出了更好的服務于整體的作用，超越了原有的分隔性的效能。同時，STEM教學法更將傳統的各類教學法實現了升華，給出了傳統教學法的簡單拼裝所不能達到的教學效能。

（2） STEM教學法可以用來實現有關學生的創新素養的建構和培養。這主要是因為它通過7個維度達成將學生的知識變成了真正具備完整7個維度理解的知識，所以能用、可用，且最終可以實現遷移和變化，從而也就滋生出了許許多多的創新可能。這一點是許多傳統教學法難以達成的，尤其是我們目前最為常見的應試教學方法。

（3） STEM教學法可以用來改善甚至是改革當前的應試教育。這一點或許是許多長期從事應試教育的人們想不到的。關于這一點，這里只先給出一個有關的科學機理的簡單概述，其余的深度闡述將在后續的幾講中逐步呈現。這個科學機理就是，學生經過真正理解了的知識的逐漸積累，同時借用所習得的更好的方法和思維的遷移，將會越學越輕松，最終實現更好的分數（笑！這種分數我們還是要的）。 （應該說明，我們對應試教育進行批判時，其實批判的不是分數本身，而是批判有關分數對應的內容選擇，以及獲得分數的方式方法，即我們不認可“死分數”，即死記硬背的分數！如果是一種“活分數”，那我們為什么不要呢？）

（4） STEM教育可以用來轉變學生的學習方式和效率。這一點也是顯而易見的。這主要是因為，在STEM方式中，雖然關于某個內容知識點的單次習得時間因為深度學習的要求而變長，但是單次學習卻使得今后的重復性學習或“復習”變得輕松，更不需要采取無數遍的“笨拙性”復習。這就發生了學習上的時空和順序轉換，極大地改變了學生的學習方式乃至效率。更可以先提一句的是，這種方式轉變中，學生的心理、動力等具有了更好改良，從而更加促進了效率的提升。