劉黨生

● 對(duì)STEM教育理念的重構(gòu)

美國(guó)鹽湖城教育科技初創(chuàng)公司Ardusat，是一家向K-12（從幼兒園到高三）階段的學(xué)生們開(kāi)放的，可以遠(yuǎn)程控制接入軌道衛(wèi)星的小公司，很多加州的學(xué)校都利用它來(lái)進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)。親手實(shí)踐操作近地軌道衛(wèi)星有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，促使他們對(duì)科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等科目更加感興趣，目前針對(duì)小學(xué)和中學(xué)開(kāi)放的科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括測(cè)量地球磁場(chǎng)和監(jiān)視大氣污染狀況等?；A(chǔ)課程和工具免費(fèi)，付費(fèi)用戶可以自定義實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

諸如Ardusat這樣向教育開(kāi)放的開(kāi)源硬件提供商還有很多，而這類泛學(xué)科的跨界滲透模式，正在成為改變當(dāng)今世界教育發(fā)展的真正動(dòng)力。

1.“前邏輯概念”語(yǔ)境里的教育七大黑洞

在討論21世紀(jì)STEM教育的時(shí)候，回溯教育的核心屬性，似乎有些別扭，但如果我們從教育進(jìn)化論的視角來(lái)加以疏解的話，這種后顧顯然能凸顯STEM對(duì)于教育的一脈相承特性。借用自然科學(xué)界不算普及的“前概念”定義，其對(duì)教學(xué)的影響而采取的解決策略看，歸納起來(lái)主要有：通過(guò)師生對(duì)話顯示出學(xué)生的前概念；創(chuàng)設(shè)各種問(wèn)題情境引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突；以實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、概念重釋、比較鑒別等方式糾正前概念中的錯(cuò)誤成分。1959年威斯康辛大學(xué)提出的柯氏四層次訓(xùn)練成效評(píng)估模式包括學(xué)習(xí)者反應(yīng)、知識(shí)遷移、行為遷移、組織影響四個(gè)層次。德國(guó)教育學(xué)家斯普朗格（1882-1963）曾經(jīng)這樣論述：“教育的最終目的不是傳授已有的東西，而是要把人的創(chuàng)造力量誘導(dǎo)出來(lái)，將生命感、價(jià)值感喚醒。喚醒，是種教育手段。父母和教師不要總是叮嚀、檢查、監(jiān)督、審查他們。孩子們一旦得到更多的信任和期待，內(nèi)在動(dòng)力就會(huì)被激發(fā)，會(huì)更聰明、能干、有悟性?！?/p>

由法國(guó)教育部顧問(wèn)埃德加·莫蘭（Edgar Morin）首先嘗試以一種被他稱之為“復(fù)雜范式”的方法思考世界與社會(huì)，進(jìn)而對(duì)人、社會(huì)、倫理、科學(xué)、知識(shí)等進(jìn)行系統(tǒng)反思，以期彌補(bǔ)各學(xué)科相互隔離、知識(shí)日益破碎化的弊端。他特別指出：這種“復(fù)雜思維范式”直接對(duì)應(yīng)“在知識(shí)的傳授中的七個(gè)黑洞（在初等教育、中等教育和高等教育中皆如此）”。包括教育無(wú)視知識(shí)范式本身的問(wèn)題；人們不教授能夠?qū)⑿畔⒑蛿?shù)據(jù)放到特殊背景中去的知識(shí)；被教育大綱所忽略的人的同一性；現(xiàn)階段只是世界一體化的某個(gè)進(jìn)程；人們需要教授的恰恰是不確定性（而非教授確定性）；傳授人類間的理解；超越混亂狀態(tài)的全人類倫理（地球文明）追求。

以上問(wèn)題不僅提醒人們?nèi)绾蝸?lái)思考知識(shí)的性質(zhì)（就教育而言，應(yīng)該同步重視信息指示錯(cuò)誤的根源，實(shí)現(xiàn)自我批評(píng)式的知識(shí)反省，研究自我應(yīng)付信息復(fù)雜性的能力）；也要意識(shí)到知識(shí)的領(lǐng)域在擴(kuò)展的同時(shí)，也增加了它與無(wú)知的領(lǐng)域的觸點(diǎn)?，F(xiàn)代人都了解，確切的知識(shí)并不是那些在形式或數(shù)學(xué)程序上極端復(fù)雜的知識(shí)，而是能夠?qū)⑿畔⒑蛿?shù)據(jù)放到特殊背景中去的知識(shí)。

“前概念”的諸多學(xué)術(shù)成果，從歷史的側(cè)面驗(yàn)證了STEM為什么會(huì)與“知學(xué)合一”、“做中學(xué)”形成太多的交叉，乃至于在境外，完全是一種自然的推演和不同階段發(fā)展的產(chǎn)物。

2.思維科學(xué)對(duì)現(xiàn)代教育的迭代認(rèn)知

思維科學(xué)（noetic science）是研究思維活動(dòng)規(guī)律和形式的科學(xué)。思維學(xué)可以劃分為三個(gè)部分：邏輯思維、微觀法；形象思維、宏觀法；創(chuàng)造思維、微觀與宏觀結(jié)合。從思維科學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)看，創(chuàng)造思維才是智慧的源泉，邏輯思維和形象思維都是手段。思維科學(xué)研究思維的規(guī)律和方法，其傳統(tǒng)關(guān)注側(cè)重有意識(shí)的思維、抽象思維（邏輯）、形象思維（直感）和靈感思維（頓悟）；思維科學(xué)的任務(wù)就是研究怎樣處理從客觀世界獲得的信息。

現(xiàn)代科學(xué)的思維方式在現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展過(guò)程中經(jīng)歷了巨大的變化，形成了與近代科學(xué)差異很大的新角度、新方位，從機(jī)械觀思維向以系統(tǒng)觀為主導(dǎo)的思維轉(zhuǎn)變，強(qiáng)調(diào)認(rèn)識(shí)系統(tǒng)的整體性、動(dòng)態(tài)性、復(fù)雜性和進(jìn)化性（或互補(bǔ)性）。思維科學(xué)體系作為一種綜合科學(xué)體系，它所納入的學(xué)科歸類大致可以梳理出基礎(chǔ)科學(xué)、技術(shù)科學(xué)和應(yīng)用技術(shù)；20世紀(jì)50年代以后，各學(xué)科的多層次和橫向滲透發(fā)展，尤其是計(jì)算機(jī)科學(xué)的誕生，為全面、系統(tǒng)地研究思維現(xiàn)象開(kāi)辟了新途徑。

思維科學(xué)對(duì)現(xiàn)代教育的迭代認(rèn)知，構(gòu)成了現(xiàn)代教育的開(kāi)源趨勢(shì)，也由此改變了知識(shí)傳授是教育的主要訴求的價(jià)值觀；諸如質(zhì)疑、批判和考問(wèn)、預(yù)測(cè)、解釋、決定和說(shuō)服……現(xiàn)代思維方式（學(xué)習(xí)方法論，包括邏輯進(jìn)化概念結(jié)構(gòu)、論證析解離散認(rèn)知等）構(gòu)成了現(xiàn)代教育的重要支撐。

3.STEM教育理念的重構(gòu)元素

至少在美國(guó)，STEM的興起是自上而下，從高校開(kāi)始啟動(dòng)，這也就不難解析STEM教育理念，與其說(shuō)STEM強(qiáng)調(diào)的是科學(xué)（S）技術(shù)（T）工程（E）數(shù)學(xué)（M），還不如說(shuō)，STEM的亮點(diǎn)在于，第一次站在教育體系的視域，陳述了系統(tǒng)思維、工科能力、工程意識(shí)和哲學(xué)邏輯的重要地位。這其中，系統(tǒng)思維意在通過(guò)凸顯教育的學(xué)術(shù)特性來(lái)探究科學(xué)（S）研究在教育過(guò)程中需要強(qiáng)化的位置。是一種途徑協(xié)助人們從宏觀角度了解系統(tǒng)，包括了整體結(jié)構(gòu)、模式及周期。它關(guān)心的是整體及其各部分之間的關(guān)系。工科能力，意在通過(guò)對(duì)“工科”概念的重新解讀來(lái)思考時(shí)代背景下突破知識(shí)的固化，實(shí)現(xiàn)知識(shí)融合，突破技巧局限的全新領(lǐng)會(huì)技術(shù)的核心價(jià)值。構(gòu)筑工程教育的實(shí)踐環(huán)節(jié)以突出能力訓(xùn)練的創(chuàng)新潛能開(kāi)發(fā)教育。培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)新發(fā)現(xiàn)的洞察能力、協(xié)同能力、適應(yīng)能力、自我更新能力和學(xué)科知識(shí)融會(huì)貫通的能力。工程意識(shí)，意在建立一套契合人才培養(yǎng)目標(biāo)的工程教育管理模式、工程教育課程面向工程實(shí)踐的素質(zhì)培養(yǎng)；由此引申出K12工程教育及其與高等工程教育銜接的比較研究。

至于國(guó)內(nèi)對(duì)K12層面的解讀，也呈現(xiàn)出百家爭(zhēng)鳴的盛況。其中，柳棟老師在去年和今年的STEM論壇上的發(fā)言成為旗幟標(biāo)桿式的定義，得到了業(yè)內(nèi)外的廣泛認(rèn)同。圍繞技術(shù)→技術(shù)教育，柳老師巧妙地結(jié)合STEM這個(gè)詞，賦予STEM新的解讀：根據(jù)科學(xué)的概念和原理——S，借助數(shù)學(xué)的方法建模與分析——M，選擇相應(yīng)的技術(shù)的手段——T，在真實(shí)的世界里通過(guò)工程的途徑——E。

到了具體運(yùn)作層面，中國(guó)國(guó)際教育交流協(xié)會(huì)及其青少年競(jìng)賽與指導(dǎo)中心與美、英、法等國(guó)的諸多教育學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)建立了緊密的合作關(guān)系，將各類在教育理念上具有先進(jìn)性、在學(xué)術(shù)上具有前沿性、在國(guó)際上具有影響力的青少年學(xué)科競(jìng)賽和交流項(xiàng)目推介給中國(guó)青少年，幫助中國(guó)學(xué)生走出國(guó)門(mén)。學(xué)生在擴(kuò)展視野和知識(shí)面的同時(shí)，亦切身體驗(yàn)歐美教育理念及思維方式，更清晰地認(rèn)識(shí)國(guó)際社會(huì)與自己所處的時(shí)代，更好地選擇并規(guī)劃未來(lái)學(xué)業(yè)和職業(yè)生涯。

以電子創(chuàng)客為主攻目標(biāo)的景山學(xué)校的吳俊杰老師梳理出關(guān)于3Make（Make it Read， Make it Cool， Mske it togolltor）的流程，分別從電子環(huán)境元素、編程體系、材料區(qū)分、硬件結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)訴求等幾個(gè)條線，對(duì)其發(fā)展沿革和脈絡(luò)做了系統(tǒng)梳理。

上海的張江STEM CLUB的經(jīng)驗(yàn)則站在教改的視角，側(cè)重于STEM學(xué)習(xí)方法論和STEM實(shí)踐平臺(tái)的孵化實(shí)驗(yàn)。

（未完，待續(xù)）endprint