趙興龍，許 林

(中央電化教育館，北京 100031)

STEM教育的五大爭議及回應(yīng)

趙興龍，許 林

(中央電化教育館，北京 100031)

STEM教育對推動信息技術(shù)與教育融合創(chuàng)新，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展具有重要的作用。該文針對當(dāng)前STEM教育的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀，認(rèn)為STEM教育面臨著本質(zhì)、本地化、與創(chuàng)客的關(guān)系、人才培養(yǎng)和課程等五個(gè)方面的爭議，并分別進(jìn)行了分析及回應(yīng)，這有利于逐步完善對STEM教育的認(rèn)知和理解，以期其在服務(wù)育人的全過程中發(fā)揮更大的作用。

STEM；STEM教育；創(chuàng)客；核心素養(yǎng)

“STEM”是科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)四門學(xué)科英文名稱的簡稱，20世紀(jì)中葉在科學(xué)素養(yǎng)概念提出和討論的過程中其實(shí)已經(jīng)涉及。進(jìn)入21世紀(jì)以來，由于一些發(fā)達(dá)國家在政策和實(shí)踐上的重視，使得STEM教育的研究和應(yīng)用迅速升溫。我們國家很多地區(qū)、學(xué)校甚至企業(yè)都在積極探索和開展STEM教育，一些學(xué)術(shù)活動和觀摩活動等得到了很多研究者和一線教師的青睞。但是，STEM教育在本質(zhì)、本地化、與創(chuàng)客的關(guān)系、人才培養(yǎng)和課程等五個(gè)方面都面臨著一些爭議，分析和回應(yīng)這些爭議有利于完善對STEM教育的認(rèn)知和理解，以期其在服務(wù)育人的全過程中發(fā)揮更大的作用。

一、STEM教育的本質(zhì)爭議

STEM這個(gè)概念剛一引入我國，其本質(zhì)就被眾多學(xué)者所討論。討論的主要議題是STEM這個(gè)概念的核心是什么。從應(yīng)用層面看，大致上呈現(xiàn)出兩種取向：一種可以稱之為“整合取向”，即認(rèn)為STEM教育的核心是跨學(xué)科整合，這也是STEM教育的核心特征，其強(qiáng)調(diào)在學(xué)科整合過程中培養(yǎng)學(xué)生的素養(yǎng)與能力并解決實(shí)際問題[1]。這種取向還認(rèn)為STEM教育不應(yīng)該僅僅停留科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)四門學(xué)科的整合上，而是需要整合更多的學(xué)科，即STEM應(yīng)該朝著“STEM+”(或者是“STEMx”)的方向發(fā)展；另外一種取向可以稱之為“細(xì)分取向”，即認(rèn)為STEM教育應(yīng)該仔細(xì)分析四門學(xué)科整合的有效路徑，找出滿足社會需求發(fā)展的類型。持該觀點(diǎn)的學(xué)者認(rèn)為STEM教育在引進(jìn)過程中需要關(guān)注科學(xué)和工程的整合，這種整合較為適合中國基礎(chǔ)科學(xué)教育的發(fā)展現(xiàn)狀，并提出了科工教育的三種整合思路[2]。仔細(xì)思考分析后發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的兩種取向?yàn)樘剿鱏TEM教育奠定了非常好的基礎(chǔ)，但側(cè)重于從這個(gè)概念的歷史軌跡和組成要素上去進(jìn)行分析式的界定，這對深入研究STEM教育的本質(zhì)還是不夠的。從對ERIC2005年到2015年關(guān)于STEM教育文獻(xiàn)高頻關(guān)鍵詞[3]的前10位分析來看，“STEM教育”“科學(xué)教育”“工程教育”“工程”這四大關(guān)鍵詞反映出了STEM研究的整體方向；“高等教育”這個(gè)關(guān)鍵詞反映出了STEM研究的主要應(yīng)用領(lǐng)域；“教學(xué)方式”“學(xué)生態(tài)度”“性別差異”這三個(gè)關(guān)鍵詞反映出了STEM研究的主要對象；“項(xiàng)目有效性”和“學(xué)業(yè)成績”這兩個(gè)關(guān)鍵詞反映出了STEM研究的應(yīng)用效果。仔細(xì)分析后我們發(fā)現(xiàn)，STEM教育其實(shí)一直是在和分科教學(xué)的效果進(jìn)行討論和對比，是從學(xué)科的角度上去推動和應(yīng)用的。無論從前述當(dāng)前研究的取向還是過去10多年高端學(xué)術(shù)研究的軌跡，都表明了研究的這種立場。

筆者認(rèn)為，STEM教育保留學(xué)科痕跡，便于理解和操作，這是可取之處，但是僅僅停留在跨學(xué)科層面，或者說都是在討論學(xué)科整合后學(xué)生的狀態(tài)，忽視STEM“入駐”前學(xué)生本身的狀況，這是需要反思的。從學(xué)生健康成長和發(fā)展的角度而言，STEM教育的本質(zhì)是通過跨學(xué)科整合，保護(hù)學(xué)生的核心素養(yǎng)，即通過這種教育方式，從小時(shí)候就開始重視學(xué)生應(yīng)具備的、能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力[4]，把學(xué)生的個(gè)人修養(yǎng)、社會關(guān)愛、家國情懷以及自主發(fā)展、合作參與以及創(chuàng)新實(shí)踐的這種素養(yǎng)進(jìn)行保護(hù)、積累和沉淀，“隱去”學(xué)校教育分?jǐn)?shù)、成績、對錯(cuò)、機(jī)械記憶、題海戰(zhàn)術(shù)以及非理性比拼對學(xué)生素養(yǎng)的“侵蝕”，這樣才能更好地釋放學(xué)生健康成長的自然天性[5]，為國家和社會做出更大的貢獻(xiàn)。

二、STEM教育的本地化爭議

STEM這個(gè)概念的提出是由于奧巴馬政府想解決美國創(chuàng)新人才培養(yǎng)的問題，認(rèn)為這四門學(xué)科相對較弱，其實(shí)這也折射出了美國政府對其科技創(chuàng)新國際領(lǐng)先地位的擔(dān)憂。從相關(guān)文獻(xiàn)的分析中可以發(fā)現(xiàn)，科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)有著不同的側(cè)重：科學(xué)注重知識運(yùn)用；技術(shù)注重改造創(chuàng)新；工程注重項(xiàng)目設(shè)計(jì)與開發(fā)；數(shù)學(xué)注重分析推理，這四種思維方式綜合到一起，就是典型的一種理工科思維方式，即通過理工科的意識、思維和能力為培養(yǎng)創(chuàng)新人才奠定基礎(chǔ)，這是美國STEM教育的基本價(jià)值取向。一些企業(yè)積極引入美國學(xué)校的STEM課程，內(nèi)容包括電路、數(shù)字化通訊、機(jī)械、能源等多個(gè)模塊，也從側(cè)面印證了美國學(xué)校開展STEM的理工科取向。從文獻(xiàn)中挖掘的美國知名度較高的七大STEM教育項(xiàng)目[6]，也無一例外是這個(gè)路數(shù)。其他如由美國專利和商標(biāo)局、艾爾&海倫自由基金會、阿莫斯·E喬爾青年發(fā)明家基金會等資助和支持的“發(fā)明營”(Camp Invention)項(xiàng)目，主要關(guān)注學(xué)生創(chuàng)意、創(chuàng)新以及現(xiàn)實(shí)世界中的問題解決和發(fā)明精神，該計(jì)劃的首要任務(wù)是通過創(chuàng)新實(shí)踐活動展示STEM概念。美國航空航天局、S.D.貝克特爾Jr.基金會的“工程探險(xiǎn)”(Engineering Adventures)項(xiàng)目通過有趣的活動和實(shí)踐來讓所有的初級學(xué)習(xí)者以專業(yè)工程師的視角一樣去做事和思考，并真正參與到工程設(shè)計(jì)實(shí)踐中。

也正因?yàn)槿绱?，目前在我們國家STEM教育實(shí)踐領(lǐng)域，清一色地都是和美國STEM教育相仿的課程，幾乎都是花費(fèi)巨資照搬和翻譯過來的，這使得一線的實(shí)踐者們實(shí)施起來不是那么得心應(yīng)手，總是感覺本地化程度不夠。筆者認(rèn)為，對于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，理工科意識、思維和能力是“硬幣”的一面，對符合中國特色教育信息化發(fā)展路子[7]起到促進(jìn)作用的也不應(yīng)該僅僅是原模原樣地從國外拿過來的STEM教育，而是要依據(jù)中國K-12教育的具體情況重點(diǎn)突破中小學(xué)校教育中的實(shí)踐落地和師資準(zhǔn)備，在具體的實(shí)踐中逐步探索創(chuàng)新。中國特色的STEM教育不僅僅應(yīng)該包括科學(xué)(Science)、技術(shù)(Technology)、工程(Engineering)和數(shù)學(xué)(Mathematics)等理工“STEM”，也應(yīng)該包括社會(Society)、態(tài)度(Attitude)、環(huán)境(Environment)和夢想(Dream)等人文“STEM”，即應(yīng)該承擔(dān)起社會責(zé)任，對任何事情都有積極向上樂觀的態(tài)度，能夠正確處理好人與人之間、人與環(huán)境之間的關(guān)系，富有理想和夢想并為之而努力，即將社會主義核心價(jià)值觀完整地嵌入到學(xué)生的健康成長和發(fā)展中，嵌入到創(chuàng)新人才的培養(yǎng)體系中，這符合當(dāng)前我國STEM教育發(fā)展的現(xiàn)實(shí)情況。只有堅(jiān)持正確的STEM育人觀，堅(jiān)持立德樹人，才能更好地對學(xué)生的全面發(fā)展起到促進(jìn)作用。

三、STEM教育與創(chuàng)客的關(guān)系爭議

STEM和創(chuàng)客的關(guān)系比較微妙。這兩個(gè)發(fā)端自不同領(lǐng)域的概念既有共通的地方，也有相異的地方。目前對這兩個(gè)概念之間關(guān)系的研究基本上呈現(xiàn)出四種觀點(diǎn)：第一種觀點(diǎn)是“不用辯解”。這種觀點(diǎn)代表了很多學(xué)者的看法，認(rèn)為對于一個(gè)實(shí)踐概念而言，不用過多地去辯解和爭論，而是放在實(shí)踐應(yīng)用中，關(guān)注教師和學(xué)生的使用以及對傳統(tǒng)課堂教學(xué)的突破和創(chuàng)新上；第二種觀點(diǎn)是包含關(guān)系論[8]，認(rèn)為創(chuàng)客活動一定是包含在STEM活動中，而STEM活動不一定都是創(chuàng)客活動；第三種觀點(diǎn)是載體論，認(rèn)為創(chuàng)客是STEM的載體，STEM不等于創(chuàng)客；第四種觀點(diǎn)是整合論，將創(chuàng)客過程作為一種方式方法，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用STEM教育中的跨學(xué)科知識解決問題，培養(yǎng)素養(yǎng)和能力[9]。一些學(xué)者從主要來源、社會參與、跨學(xué)科、解決真實(shí)情境問題、學(xué)生產(chǎn)出、數(shù)字化工具使用、素養(yǎng)品質(zhì)、教師角色和學(xué)生角色等七大方面對STEM教育和創(chuàng)客教育進(jìn)行了認(rèn)真細(xì)致地對比分析，并認(rèn)為創(chuàng)客教育的界定存在廣義和狹義之分[10]。從現(xiàn)有的實(shí)踐活動來看，絕大多數(shù)的創(chuàng)客活動中學(xué)生都在使用開源電路板等實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意，這些內(nèi)容既涉及跨學(xué)科知識，又涉及一些人工制品的創(chuàng)意呈現(xiàn)，很難說清楚這種活動的性質(zhì)是屬于“STEM”還是屬于“創(chuàng)客”，這在一定程度上給一線的教育教學(xué)實(shí)踐帶來困惑。

筆者認(rèn)為，STEM教育和創(chuàng)客雖然有著不同的起源，但都面向?qū)W生的核心素養(yǎng)，這是兩個(gè)概念對于當(dāng)前教育教學(xué)改革和發(fā)展最大的貢獻(xiàn)。就拿這兩個(gè)概念最為明顯的區(qū)別元素“人工制品”而言，在跨學(xué)科整合過程中，STEM教育也產(chǎn)生人工制品，學(xué)生在綜合運(yùn)用不同學(xué)科知識的過程中，或集成，或模仿，或創(chuàng)新，在與實(shí)際教育情景和技術(shù)手段融合的時(shí)候，也可能會出現(xiàn)制品類的學(xué)習(xí)成果；而對于創(chuàng)客而言，由于創(chuàng)作過程中允許成功，也允許失敗，創(chuàng)作的產(chǎn)品允許有不同水平和不同層次甚至不同價(jià)值以及不用的用途，能夠創(chuàng)新出制品也不一定是常態(tài)，有很多時(shí)候創(chuàng)客未必能有制品產(chǎn)生，需要不同知識的碰撞和群體智慧的幫助。強(qiáng)行把這兩個(gè)概念拉在一起比較，無論是從學(xué)理邏輯上，還是對實(shí)踐的推動上，都起不到明顯的作用。所以，在推動信息技術(shù)應(yīng)用過程中，如果在形式上需要多種學(xué)科整合的，稱之為STEM教育較為妥當(dāng)；如果需要?jiǎng)?chuàng)新出某種制品，稱之為創(chuàng)客較為妥當(dāng)。當(dāng)然，有的學(xué)者將創(chuàng)客教育劃分為學(xué)校創(chuàng)客教育和社會創(chuàng)客教育兩種類型[11]，從這個(gè)意義上說，在實(shí)踐中將學(xué)校內(nèi)的創(chuàng)客教育視為STEM教育，也未免不是一種平衡實(shí)踐和理性的辦法。

四、STEM教育的人才培養(yǎng)爭議

對于STEM的人才培養(yǎng)是頗有爭議的。兩種觀點(diǎn)較為明顯：一種是STEM教育至少目前而言還沒有到培養(yǎng)人才這個(gè)層面上，目前我們國家的信息技術(shù)教師完全可以擔(dān)任這個(gè)角色，將信息技術(shù)教師進(jìn)行培訓(xùn)就可以作為STEM教育的師資資源，提高培養(yǎng)效率，節(jié)省培養(yǎng)成本；另外一種觀點(diǎn)是需要培養(yǎng)專門的STEM人才，用以支持STEM教育。我們從美國STEM教育的政策文件中也可以看出，美國政府特別關(guān)注STEM教師的培養(yǎng)，而且是需要在短期內(nèi)培養(yǎng)10萬名教師[12]，這個(gè)培訓(xùn)數(shù)量還是非常龐大的。美國不僅通過正規(guī)的學(xué)校教育培養(yǎng)STEM教師，而且發(fā)動了協(xié)會、企業(yè)甚至是通過招募志愿者、實(shí)習(xí)、競賽等各種方式宣傳推廣STEM人才培養(yǎng)計(jì)劃，試圖建立一個(gè)龐大的STEM教育人才培養(yǎng)體系和愿景，以便快速滿足STEM培養(yǎng)創(chuàng)新人才的國家戰(zhàn)略需求。

實(shí)際上，從美國推廣STEM的計(jì)劃中可以看出，短期從學(xué)校正規(guī)渠道培養(yǎng)大量STEM的師資是不太現(xiàn)實(shí)的，也必然會出現(xiàn)培養(yǎng)質(zhì)量不高等方面的問題。這種急功近利不但達(dá)不到要求，反而會為學(xué)生的培養(yǎng)帶來不必要的麻煩。筆者認(rèn)為，如果開展STEM教育，師資是必要的，但是如何培養(yǎng)這些老師是可以通過多種渠道的：一種辦法是職前/職后培養(yǎng)，在現(xiàn)有師范專業(yè)中增加STEM的課程或招收相關(guān)專業(yè)學(xué)生；或推薦一線教師在職培養(yǎng)，彌補(bǔ)師資短缺的局面[13]；另外一種辦法是，充分利用當(dāng)?shù)氐腟TEM資源，通過與當(dāng)?shù)氐牟┪镳^、科技館等可以支持STEM教育的場館進(jìn)行合作，把學(xué)校教育延伸到場館教育中，以學(xué)校教師為主導(dǎo)進(jìn)行STEM教育，這種過程本身就是在培養(yǎng)教師；也可以和一些科學(xué)、技術(shù)、工程以及數(shù)學(xué)等科研院所以及高精尖中心等合作，讓學(xué)生和這些本身在某方面具有一流水平的科研人員交流，利用他們的實(shí)驗(yàn)室/中心進(jìn)行探究學(xué)習(xí)、項(xiàng)目學(xué)習(xí)，讓學(xué)生接觸到真實(shí)的研究過程和研究對象，培養(yǎng)學(xué)生的STEM素養(yǎng)。

北京市教委在全北京市范圍內(nèi)開展的開放性科學(xué)實(shí)踐活動為STEM教育的實(shí)施提供了很好的啟發(fā)[14]。面向全社會招募不同類型的社會資源單位，包括企業(yè)、科研院所等，這些社會資源單位所提供的六大類內(nèi)容(自然與環(huán)境、健康與安全、結(jié)構(gòu)與機(jī)械、電子與控制、數(shù)據(jù)與信息、能源與材料)都是課標(biāo)之外的內(nèi)容，一方面學(xué)生可以通過網(wǎng)上選課、團(tuán)體預(yù)約和送課到校等三種方式親身參與實(shí)踐活動，在活動中實(shí)際參與，動手實(shí)踐；另一方面，政府通過購買公共服務(wù)的方式購買社會資源單位的資源與服務(wù)，按照要求進(jìn)行后付費(fèi)。這種開放性的科學(xué)實(shí)踐活動，不但拓寬了學(xué)生的視野，增加了學(xué)生的動手能力，加強(qiáng)了學(xué)校和社會之間的聯(lián)系，而且也無形地把行業(yè)的科研骨干力量的智慧通過實(shí)踐活動流轉(zhuǎn)給學(xué)校和學(xué)生，明確了學(xué)校和社會資源單位在“教”和“學(xué)”上的互補(bǔ)關(guān)系，彌補(bǔ)了短期內(nèi)師資的匱乏，提升了家長和學(xué)生的獲得感，是一種受到普遍歡迎、行之有效的做法。

五、STEM教育的課程爭議

目前我們看到的STEM教育的課程，大致分為兩種類型：一種是從國外購買，照搬和翻譯國外學(xué)校STEM教育的課程資源和設(shè)置體系；另外一種由本校的信息技術(shù)教師按照自己的經(jīng)驗(yàn)直接開發(fā)。第二種形式是國內(nèi)較為常見的形式，絕大多數(shù)是依托Scratch創(chuàng)意編程、Arduino創(chuàng)意電子等進(jìn)行開發(fā)。從實(shí)施上看，國外購買課程費(fèi)用昂貴，很多知識體系和國內(nèi)還尚未有很好地銜接，教師使用起來需要有專門的培訓(xùn)或購買一定的培訓(xùn)服務(wù)；國內(nèi)的課程普遍依托開源電路板這種工具進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，沒有將創(chuàng)新應(yīng)用落到實(shí)處，有時(shí)候甚至把STEM課程當(dāng)作信息技術(shù)課程來上，很多學(xué)生其實(shí)是在完成課堂上老師布置的電路板任務(wù)，而沒有真正理解STEM教育在核心素養(yǎng)以及跨學(xué)科整合對自己學(xué)習(xí)和生活帶來的變化和發(fā)展上，這是我們不太愿意看到的。

STEM教育課程出現(xiàn)的問題，其實(shí)是對正確理解課程和社會關(guān)系的一種呼喚。筆者認(rèn)為，學(xué)校課程和社會資源之間存在兩種關(guān)系：一種是課程資源社會化，即已有的知識和經(jīng)驗(yàn)盡可能吸收最新的知識和科技成果。從這個(gè)意義上講，課程標(biāo)準(zhǔn)是課程資源社會化最好的載體和導(dǎo)向；另外一種是社會資源課程化，即把課標(biāo)要求之外的一些好的資源和服務(wù)，經(jīng)過某種服務(wù)方式和學(xué)校教育有機(jī)對接起來，既作為學(xué)校教育的延伸，又可以讓學(xué)校和學(xué)生暢通地享受高精尖技術(shù)帶來的視野和能力的躍升以及以此為載體帶來的人際交流范圍的擴(kuò)大，為其以后健康走入社會和生活奠定基礎(chǔ)。此外，這種資源的不斷積累和優(yōu)化，逐漸會成為學(xué)校內(nèi)校本課程的主要支撐力量，逐漸成為學(xué)校特色的一種體現(xiàn)，成為學(xué)校精品化和優(yōu)質(zhì)化資源的供給源泉。此外，STEM教育課程的出現(xiàn)與形成會有效牽引通用技術(shù)課程以及信息技術(shù)課程的升級變革，對學(xué)校教育中已經(jīng)實(shí)施的探究性學(xué)習(xí)以及研究型課程實(shí)踐可以起到豐富和完善的作用。所以，要解決STEM課程的問題，需要通過社會資源課程化和課程資源社會化“雙輪驅(qū)動”才能有效打通邊界，使得教師之間、學(xué)生之間、課程之間、學(xué)校之間、家長之間的知識和智慧暢通流傳，以智慧生成智慧，最終服務(wù)于學(xué)生的健康成長與發(fā)展。

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STEM Education: Five Major Controversies and Further Discussion

Zhao Xinglong, Xu Lin
(National Center for Educational Technology, Beijing 100031)

Role of STEM Education is important because it improves the integration of information technology and education and promotes the all-around development of students. Based on the current status of research and application of STEM education, this paper presents five major controversies about nature, localization, relationship of maker, teacher training and courses, which were analyzed and responded. The purpose is to improve awareness and understanding of STEM education gradually and give more attention in the whole process.

STEM; STEM Education; Maker; Key Competencies

G434

A

趙興龍：博士，副研究員，研究方向?yàn)榻逃畔⒒?zhaoxinglong@moe.edu.cn)。

許林：編審，社長，研究方向?yàn)榻逃畔⒒?xul@moe.edu.cn)。

2016年8月16日

責(zé)任編輯：趙云建

1006—9860(2016)10—0062—04