新加坡的STEM 教育

Tan Aik Ling，新加坡南洋理工大學國立教育學院自然科學與科學教育部副主任、博士、副教授，國立教育學院多中心教育研究中心及STEM研究中心核心成員。曾經作為中學生物教師、學科組長在中學工作10 年，之后成為國立教育學院的教研員、助理教授和副教授，是一位不僅具有基礎教育工作經驗，又具備國際科學教育研究視野的研究者。她的研究興趣主要集中在科學教學、科學學習、科學教師專業發展和STEM 教育等。

新加坡是一個位于赤道附近的海島城市國家，面積狹小，人口眾多，是世界上人口密度最高的國家之一。新加坡的治國理念是“在土地和其他自然資源均十分稀缺的情況下，發展知識經濟和高新技術，并將其作為保證國家競爭力和滿足人民福祉的核心舉措”。教育是新加坡政府高度重視的領域，而STEM（科學、技術、工程和數學）教育則是新加坡教育領域中的重點關注內容。在新加坡政府看來，要想保持經濟的持續增長，就必須加強STEM 教育，并通過STEM 教育為國家發展提供具備專業知識的人才儲備。這種做法的效果也是顯而易見的，在國際數學和科學研究趨勢（TIMSS）和國際學生評估計劃（PISA）等國際測評中，新加坡學生都有不俗的表現。其中，在2019 年的TIMSS 中，新加坡學生在全球排名第一[1]。本文將對新加坡開展STEM 教育的現狀及特征作簡要描述，并對新加坡未來STEM 教育發展的方向進行介紹。

新加坡STEM 教育現狀

政府對 STEM 教育高度重視

新加坡政府高度重視STEM 教育，這體現在政治領袖的表態、教育框架的確立和科學教育目標的表述等方面。新加坡國務資政吳作棟先生在2017 年召開的東盟會議上作了主旨發言，他談到：“我們必須鼓勵聰明的孩子擁抱STEM 教育?！盵2] 在新加坡看來，STEM教育的范圍既包括單一學科如科學和數學學科的學習，又包括來自不同學科的知識和技能的綜合問題解決形式。2021 年，新加坡發布了“未來能力框架”（Framework of futureskills）[3]?？蚣苤赋?，新加坡社會和經濟持續發展的關鍵技能增長領域包括數字經濟、綠色經濟和護理經濟。新加坡未來經濟中各種工作角色所需的技能集都與STEM 密切相關。因此，新加坡的學校必須確保學生熟悉跨學科的知識和技能，以成為適應未來社會生活的消費者和從業者。這一教育目的在A-Level 的課程大綱中也有體現，新加坡教育部確定的科學教育目標為“科學為了生活和社會”（Sciencefor life and society），這一目標由“個人／功能性”（personal ／ functional）、“公民／ 文化性”（civic ／ cultural） 和“ 專業／經濟性”（professional ／ economic）3 個要素構成。這3 個要素的實施，以及科學教育目標的達成，是以科學知識、科學實踐和科學價值作為基礎的，在新加坡政府看來，這同樣與STEM 教育密切相關[4]。

STEM 課程單學科全程開設

新加坡STEM 教育課程在K—12 年級是拉通開設并以單一課程的形式出現的。在新加坡的中小學，科學、數學、設計與技術及計算通常由不同的教師分開教授。這種形式的STEM 課程學習在新加坡取得了成功。目前的STEM 課程學習，可能會繼續成為科學和數學教育的工作方式，因為學校的排課、教材資源如教科書，甚至教師的教育和派遣都是以學科為重點的。雖然學科性的STEM 課程學習在新加坡取得了成功，但政府正在進行努力探討將STEM 課程以綜合方式引入學校的可能性。教育工作者和政策制定者對綜合STEM 教育在新加坡教育領域的角色的討論始于2019 年末，并仍在進行中。初步討論指出，應該系統地在學校實施綜合STEM 課程，而且它不應該是一個可考試的科目。在撰寫本文時，關于綜合STEM 課程學習的政策文件仍在討論中。

STEM 教育主題式課程內容組織

如前所述，新加坡在K—12 年級全程開設了STEM 課程內容，主題式是STEM 課程內容組織的主要形式。例如在小學階段科學課程中，課程內容被規劃為5 個主題，分別是“系統”“相互作用”“能源”“多樣性”和“循環”，STEM 課程內容與這5 個主題相互融合。在初級中學階段（新加坡初中四年制）的低年級階段，如中一、中二年級，科學課程的開設延續了小學階段的方式，那就是獨立設置科學課程。這時的科學課程內容仍然是按照主題式進行組織的，同樣包括5 個主題，即“科學探究”“模型”“相互作用”“系統”和“多樣性”。但是到了高年級，如中三和中四年級，科學課程將不再獨立開設，而是采取分科的形式，即由物理、化學和生物等科學課程共同組成。學生僅需從3 個科學科目中選擇1 ～ 2 個科目學習即可。無論哪個階段的科學課程實施，教師都要秉持3 個教學理念，那就是“思維和行動方式”（Ways of Thinking and Doing，WOTD）、“ 科學本質觀”（Nature ofScience，NOS），以及“科學、技術、社會與環境”（Science，Technology，Society，andEnvironment，STSE）。

STEM 教育應用學習項目開發

在新加坡，STEM 教育除了依托或者融合核心科學課程實施以外，新加坡教育部還專門為STEM 教育開發了應用學習項目（AppliedLearning Programme，ALP）。應用學習項目，顧名思義，就是將STEM 教育應用于現實生活的具體實踐中，從而達到學習的目的。顯然，應用學習項目將STEM 教育與現實生活建立起了有意義的聯系，這對激發學生科學學習的興趣、激發學生好奇心有很大幫助。應用學習項目強調將學生在學校學到的知識和技能應用于可能出現在工業和社會中的問題解決中，因此，這也不是一個可以通過考試進行評價的項目。目前，新加坡的所有中學都開設了應用學習項目，2023 年將逐步推廣到小學階段。STEM 教育應用學習項目分為5 個關鍵領域，分別為“城市和城市技術”“新興技術”“未來交通”“健康與食品科學”，以及“可持續發展”。應用學習項目依靠學校因地制宜開設并實施。例如，有學校開發了一個STEM 教育應用學習項目，學生被安排到新加坡的一個離岸島嶼開展為期3 天的調查，通過調查進而了解土地復墾、珊瑚恢復和沿海物種多樣性等人類可持續發展的一些行動。通過應用學習項目，學生關于生物多樣性和可持續發展這些概念的認識得到強化[5]。

STEM 教育教師資格認證

新加坡政府深刻認識到實施好STEM 教育，關鍵是師資。STEM 教育是新生事物，如何提升教師STEM 教育的理念和方法自然成了當務之急。新加坡政府在國立教育學院（National Institute of Education，NIE）專門設立了STEM 教育研究中心（meriSTEM@NIE）。該中心負責培訓新加坡在職科學教師的STEM 教育能力，并頒發STEM 課程開發資格證書。在職教師需要在NIE 完成一定課時的課程培訓，內容包括但不限于STEM 課程整合的原則和方法、STEM 教育中的新興技術等內容。STEM 教育培訓課程的教學框架被稱為S-T-E-M 四重奏，即STEM 課程的實施通過問題化、拆解問題、理解問題、原型制作和測試解決方案，以及完善解決方案的過程，學生將更好地理解STEM 探究的過程，獲得數字制造的內容和技能知識，當他們的解決方案考慮用戶需求時，培養對他人的同情心[6]。受培訓教師也將通過具體的STEM 課程開發項目獲得STEM 教育能力的提升。例如，教師將學習數字制造，通過3D 打印和數字縫紉等技術，他們可以運用這些知識和技能創建為期數周的綜合STEM 課程，幫助學生運用這些知識解決復雜、持久和擴展的STEM 問題[7]。

新加坡STEM 教育未來的整合之路

STEM 教育的教育生態整合

STEM 教育作為支持學生探究、創新的教育教學方式，不僅受到新加坡政府的高度重視，而且新加坡政府目前致力于推動STEM 教育的教育生態整合。根據新加坡教育部設立的STEM 教育審查工作組的建議，政府已經采取了協調的努力，以提高學生對STEM 課程和職業的興趣。在新加坡STEM 教育生態系統中，正在進行更多的協同努力，以培養充滿激情和技能的STEM 教育從業者，他們將領導和激發學生對STEM 學習和職業產生興趣。STEM 生態系統的主要利益相關者包括教育部（具體來說是教育部科學部門、新加坡教師學院和新加坡科學中心）及新加坡國立教育學院，他們共同合作，通過在正式和非正式的教育環境中提供一系列教育機會，增強教師的信念和準備。每個利益相關者都有不同的STEM 教師教育方法，以滿足教師的不同準備程度和學生的不同需求。這也解釋了為什么STEM 課程被構建為一系列不同程度整合，且有關學習焦點（概念或技能發展到經驗性學習）、任務性質（常規到非常規）和問題解決方法（解決方案到問題為中心）的學習與實踐。

STEM 教師教育項目的整合

新加坡不僅對STEM 教育師資的培訓十分重視，而且將STEM 教育師資的培養前移到了職前階段，形成了職前、職后連貫培養。新加坡國立教育學院依托STEM 教育研究中心開展在職教師培訓的同時，也通過PGDE 項目（本科后文憑教育項目，即取得非師范本科學位而有志于從事教師行業的教師候選人，接受國立教育學院為期16 個月的培訓，獲得文憑）和BSC 項目（師范本科項目）培養STEM 教師。國立教育學院為PGDE 項目和BSC 項目的教師候選人均提供STEM 教育課程。例如，本科生或職前教師會接觸到物聯網的內容，以及如何利用它們解決實際問題。除了正式課程，國立教育學院還會組織活動，吸引有興趣的職前教師參與到與STEM 教育相關的活動中，以訓練他們設計和實施綜合STEM 課程的技能。例如，在國立教育學院，所有科學和數學本科生都必須參加一年一度的STEM“黑客馬拉松”，以體驗STEM 問題解決的過程。通過這樣的活動，職前教師能夠親身經歷黑客馬拉松，并在進入學校后更好地組織這類活動。此外，本科生還可以參加與美國普渡大學的交流計劃，他們將在那里度過1 周，重點放在工程實踐，深化他們對STEM 教育的理解。在職教師還可以參加由STEM 教育研究中心組織的年度“賦能STEM 教育專業人士”計劃。在這個計劃中，教師組成跨學科團隊，設計綜合STEM 課程，核心是復雜、持續和延續的問題。這個活動為教師提供了一個平臺，他們可以與其他教師分享和展示他們的綜合STEM 課程思想，以建立他們參與STEM 問題解決的信心和能力。

STEM 教育的國際合作整合

新加坡政府堅信，STEM 教育能夠成為國際科學教育的重點領域和關注對象，本身就體現了STEM 教育國際化的特征。因此，作為STEM 教師教育的唯一培訓機構，國立教育學院STEM 教育研究中心除了致力于設計綜合STEM 問題解決的活動和課程以外，還致力于在不同的社會和文化背景中整合STEM 理念。近年來，國立教育學院與泰國、印度尼西亞和印度等東南亞國家開展了緊密合作。來自這些國家的STEM 教育者、政策制定者和STEM教育研究機構研究者等與國立教育學院實現了良好的互動和合作。國立教育學院與這些國家通過教師專業發展計劃、學生交流計劃和項目實施合作計劃等方式，努力推動和建立對亞洲整合STEM 教育的共同理解和認同。除此之外，國立教育學院還啟動了區域合作項目，旨在建立圍繞STEM 教育實施的社會產業、學校和非政府組織三者之間的不同合作工作模式，促使STEM 教育理念更加深入人心。

結束語

STEM 教育是當前新加坡科學教育中的重要內容，持續的政策改進和新的政策的醞釀，為新加坡科學教育繼續推動STEM 教育走向深入提供了政策支持；職前STEM 教師培養和在職STEM 教師培訓相結合，為STEM 教育實施提供了源源不斷的合格師資；連貫設置的國家STEM 課程和個性化的校本STEM 應用學習項目，豐富了學生STEM 教育的課程體系；國際合作則為新加坡STEM 教育提供了更加廣闊的話語空間。未來，打造STEM 教育的教育生態是新加坡政府著力要開展的工作。

參考文獻

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[7] Tan， A.-L.， Teo， T. W.， Choy， B. H.， & Ong， Y. ，. The

S-T-E-M Quartet. [J]Innovation and Education， 2019，

1（3）：1-14.

（更多關于本文的信息可以參考以下書目的章節：[1] Tan，

A.-L.， & Teo， T. W. Status and trends of STEM education

in Singapore. In Y.-F. Lee and L.-S. Lee （Eds）. Status

and trends of STEM education in highly competitive

countries： Country reports and international comparison，

（pp. 265-310）. 2022. [2] Teo， T. W.， & Choy， B. H. STEM

Education in Singapore. In O. S. Tan， E. L. Low， E. G.

Tay， & Y. K. Yan （Eds.）， Singapore Math and Science

Education Innovation： Beyond PISA （pp. 43-59）. Singapore：

Springer. 2021. 論文原稿為英文，受作者委托，重慶師范大學

孫佳林博士對論文進行了中文翻譯和整理）■