李業(yè)平，SCHOENFELD A H，DISESSA A A，GRAESSER A C，BENSON L C，ENGLISH L D，DUSCHL R A

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論思維和STEM教育

李業(yè)平1，SCHOENFELD A H2，DISESSA A A2，GRAESSER A C3，BENSON L C4，ENGLISH L D5，DUSCHL R A6

（1．德克薩斯農(nóng)工大學(xué) 教學(xué)與文化系，德克薩斯州 77843，美國(guó)；2．加利福尼亞大學(xué)伯克利分校，加利福尼亞州 94720，美國(guó)；3．孟菲斯大學(xué)，田納西州 38152，美國(guó)；4．克萊姆森大學(xué)，南卡羅來(lái)納州 29634，美國(guó)；5．昆士蘭科技大學(xué)，布里斯班 4000，澳大利亞；6．南衛(wèi)理公會(huì)大學(xué)，德克薩斯州 75205，美國(guó)）

隨著全球化的STEM教育領(lǐng)域的迅速發(fā)展，各國(guó)對(duì)跨學(xué)科研究以及開發(fā)更新、更深入的STEM教育的學(xué)術(shù)研究的呼聲也越來(lái)越高．文章聚焦思維這個(gè)話題，首先從歷史發(fā)展的視角，簡(jiǎn)要概括分析了有關(guān)思維的不同觀點(diǎn)，包括哲學(xué)的、心理的和學(xué)科的，揭示了思維概念和研究的歷史傳承．但在新興的STEM教育背景下，思維需要重新概念化．文章提出了思維是多元的觀點(diǎn)，初步探討了STEM融合教育的這種方式，能夠?yàn)閷W(xué)生提供充分的機(jī)會(huì)來(lái)有效地發(fā)展多元思維模式，并對(duì)未來(lái)關(guān)于思維的研究提出了可能的新研究領(lǐng)域和方向．

思維；思維模式；STEM教育；STEM融合；STEM思維

1 引言

長(zhǎng)期以來(lái)，數(shù)學(xué)和科學(xué)學(xué)科在全球范圍內(nèi)的K-16（12年中小學(xué)和4年大學(xué)）教育中一直扮演著重要角色．例如，國(guó)際教育成就評(píng)價(jià)協(xié)會(huì)（International Association for the Evaluation of Educational Achievement，簡(jiǎn)稱IEA）在調(diào)查世界各地的學(xué)校教育成果時(shí)，將數(shù)學(xué)和科學(xué)確定為重要的學(xué)?？颇浚甀EA于1964年對(duì)12個(gè)參與國(guó)進(jìn)行了第一次國(guó)際學(xué)校數(shù)學(xué)調(diào)查研究（Husén，1967[1]），并于1970—1971年對(duì)19個(gè)參與國(guó)進(jìn)行了第一次以生物、化學(xué)和物理學(xué)科為重點(diǎn)的國(guó)際學(xué)?？茖W(xué)調(diào)查研究（Comber和Keeves，1973[2]）．雖然在K-16教育歷史中，增加或改變一門學(xué)科或課程并不是新話題，但是下面這些問(wèn)題值得思考：是什么使得技術(shù)和工程學(xué)科在加入學(xué)校教育后，變得如此特別，并且仍然保持?jǐn)?shù)學(xué)和科學(xué)學(xué)科的重要性？教師亦或應(yīng)該期望學(xué)生的學(xué)習(xí)，在加入技術(shù)和工程學(xué)科之后，有什么根本不同嗎? 是什么使科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)（STEM）的結(jié)合對(duì)學(xué)生的知識(shí)學(xué)習(xí)和思維發(fā)展有特殊的意義？顯然，在STEM教育中，有更多的問(wèn)題，而不是答案．

創(chuàng)造STEM本身的首字母縮寫并不足以證明，為什么STEM教育過(guò)去十幾年在國(guó)際上吸引了如此多的關(guān)注．人們認(rèn)識(shí)到STEM教育的重要性，是因?yàn)樗軌驇椭煌愋偷膶W(xué)生為未來(lái)STEM專業(yè)不斷增長(zhǎng)的就業(yè)機(jī)會(huì)做好準(zhǔn)備，并為整個(gè)國(guó)家的技術(shù)創(chuàng)新和繁榮與國(guó)家安全做出貢獻(xiàn)【如，STEM教育委員會(huì)（Committee on STEM Education），2018[3]；美國(guó)國(guó)家科學(xué)院、工程院和醫(yī)學(xué)院（National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine），2007[4]；國(guó)家科學(xué)基金（National Science Foundation），2010[5]；美國(guó)教育部（U.S. Department of Education），2016[6]】．然而，與此同時(shí)，對(duì)STEM教育，也有學(xué)者存在著持續(xù)的懷疑和批評(píng)．認(rèn)為STEM只是一種迷思，與關(guān)注人文的教育重點(diǎn)并無(wú)關(guān)系，也不會(huì)給學(xué)校教育帶來(lái)預(yù)期的好改變（如，Hacker，2016[7]；Zakaria，2015[8]）．盡管存在這樣的一些疑問(wèn)和批評(píng)，但在國(guó)際上，對(duì)許多教育工作者和決策者來(lái)說(shuō)，STEM教育帶來(lái)了教育改革的希望，無(wú)論是現(xiàn)在還是將來(lái)，學(xué)生都會(huì)從STEM教育中受益．為此，他們也在尋找新的、強(qiáng)有力的學(xué)術(shù)研究來(lái)支持STEM教育，支持教育改革（Li，2018[9]）．

發(fā)展STEM教育研究不是一件易事，因?yàn)樗枰獔F(tuán)隊(duì)、領(lǐng)域社區(qū)和跨學(xué)科的合作，以及教育工作者長(zhǎng)期的奉獻(xiàn)．基于這樣的理解，《STEM教育研究學(xué)報(bào)》（）的編輯委員會(huì)成員被邀請(qǐng)來(lái)提出一些有關(guān)STEM教育的問(wèn)題和觀點(diǎn)，以反映和促進(jìn)全球STEM融合教育的快速發(fā)展．為此，利用該期刊作為一個(gè)平臺(tái)來(lái)發(fā)起、發(fā)展和鼓勵(lì)跨學(xué)科的STEM教育的討論和研究．這樣做，研究者并不希望這些討論和研究會(huì)局限期刊所關(guān)注的問(wèn)題的范圍．事實(shí)上，有許多與STEM教育相關(guān)的重要主題和問(wèn)題仍有待探索，特別是涉及STEM融合教育，但是這些期刊評(píng)論文章仍然可以幫助研究者和讀者了解哪些主題、話題或問(wèn)題可能與《STEM教育研究學(xué)報(bào)》相關(guān)．

該文章從思維這個(gè)話題開始，這不僅是因?yàn)樗季S是教育中的一個(gè)共同焦點(diǎn)，而且，學(xué)生在STEM教育中或通過(guò)STEM教育來(lái)發(fā)展思維會(huì)變得特別有價(jià)值．接下來(lái)將簡(jiǎn)要概述有關(guān)思維的概念和研究，并分享關(guān)于如何概念化思維的一些不同觀點(diǎn)以及相關(guān)問(wèn)題．由此提出，思維需要重新概念化，不同于傳統(tǒng)心理學(xué)研究那樣，把思維僅僅看作是一個(gè)基于個(gè)人的認(rèn)知過(guò)程．這里提出了一種思維是多元的觀點(diǎn)，此觀點(diǎn)認(rèn)為：思維可以被劃分為有層次的多元模型．基于這個(gè)觀點(diǎn)，進(jìn)一步探討了STEM融合教育的這種獨(dú)特方式，能夠?yàn)閷W(xué)生提供充分的機(jī)會(huì)來(lái)有效地發(fā)展多元思維模式．

2 思Ａ維的概念和相關(guān)研究

思維是每個(gè)人每天都在進(jìn)行的活動(dòng)，它具有不同的形式和功能．一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，學(xué)者們一直對(duì)思維這一主題研究具有濃厚的興趣，并發(fā)展了許多新方法和理論來(lái)概念化思維、研究思維．主要基于個(gè)人內(nèi)在思想活動(dòng)的思維研究，已經(jīng)從哲學(xué)討論發(fā)展到跨學(xué)科的心理學(xué)研究．在此，簡(jiǎn)要回顧和總結(jié)其中一些與STEM有密切聯(lián)系的研究．

2.1 哲學(xué)視角下的思維

美國(guó)最著名的哲學(xué)家和教育家之一杜威，在他的經(jīng)典著作《我們?nèi)绾嗡伎肌罚―ewey，1910[10]）中，從哲學(xué)的角度探討了思維的問(wèn)題．他認(rèn)為思想（thought）和思維（thinking）是可以互換的，并在著作中分享了他對(duì)下面一些問(wèn)題的觀點(diǎn)．如，什么是思想？思想可以訓(xùn)練嗎？什么樣的自然資源可以用來(lái)訓(xùn)練思想？他通過(guò)對(duì)理性思維、科學(xué)探究、歸納演繹推理過(guò)程和師生關(guān)系等問(wèn)題的分析，為教師提供哲學(xué)指導(dǎo)．他對(duì)作為反思的雙重運(yùn)動(dòng)的歸納和演繹思維進(jìn)行了細(xì)致分析，并以此顯示出邏輯推理的重要特點(diǎn)，這種邏輯推理可適用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)和醫(yī)生診斷等多種場(chǎng)合．時(shí)至今日，他的哲學(xué)討論一如既往地鼓舞著教育工作者．然而他將思維概念化為個(gè)體思想中所發(fā)生的不能直接觀察或感知的活動(dòng)．這限制了他只從一般的角度來(lái)討論思維，而不是作為一種實(shí)證性和系統(tǒng)性的研究．

2.2 思維是個(gè)體在問(wèn)題解決活動(dòng)中的認(rèn)知過(guò)程和策略

將思維概念化為個(gè)體的認(rèn)知過(guò)程和策略，一直是認(rèn)知心理學(xué)研究的重要內(nèi)容．在20世紀(jì)五六十年代引入信息處理方法后，研究問(wèn)題解決的方法出現(xiàn)了革命性的改變（Hovland，1952[11]；Hunt，1962[12]；as Cited in Simon，1979[13]）．隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，心理學(xué)家具備了使用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬人類解決問(wèn)題的能力（Newell和Simon，1972[14]）．在人類問(wèn)題解決和計(jì)算機(jī)模擬的實(shí)證研究證據(jù)的支持下，計(jì)算機(jī)的信息處理過(guò)程被用來(lái)概念化人類思維中的信息處理過(guò)程，其結(jié)構(gòu)組成部分包括短期記憶、長(zhǎng)期記憶以及類似計(jì)算機(jī)構(gòu)造的相關(guān)機(jī)制．雖然Newell和Simon（1972）[14]在《人類問(wèn)題解決》一書中構(gòu)建了一個(gè)超越問(wèn)題解決的人類認(rèn)知的一般理論，但在這本開創(chuàng)性的著作中，思維主要被當(dāng)作問(wèn)題解決來(lái)研究．

西蒙（Simon）將“解決問(wèn)題的人”的信息處理模型從Newell和Simon（1972）[14]的書中擴(kuò)展到《思維模型》（Simon，1979[13]）中關(guān)于“思維的人”的概念，這本書收錄了西蒙與包括心理學(xué)家和計(jì)算機(jī)科學(xué)家在內(nèi)的其他人合作撰寫的多篇期刊文章．10年后，《思維模型》的第二卷問(wèn)世（Simon，1989[15]）．因?yàn)橛辛恕八季S的人”的概念，西蒙能夠在廣泛的任務(wù)領(lǐng)域開展不同的關(guān)于思維的研究，如學(xué)習(xí)和記憶、問(wèn)題解決、規(guī)則誘導(dǎo)、概念獲取和自然語(yǔ)言的理解等．這些可以被視為“思維的人”在這些領(lǐng)域構(gòu)建的思維模型．西蒙將思維的人的信息處理概念化并建模，認(rèn)為其包含可以并且應(yīng)該合并成一個(gè)連貫的整體（Simon，1979[13]）．因此，人類的思維從根本上被概念化，并被建模為一個(gè)普遍的、連貫的認(rèn)知過(guò)程，在個(gè)體的頭腦中有不同的組成部分．

雖然許多年前用計(jì)算機(jī)模擬了人類的認(rèn)知過(guò)程，但在人腦中處理信息的量化概念本身，就像在計(jì)算機(jī)中發(fā)生的那樣，確實(shí)很強(qiáng)大，至今仍有很大的影響．人類認(rèn)知的信息加工理論主要是在卡內(nèi)基梅隆大學(xué)創(chuàng)立和發(fā)展的．來(lái)自該所大學(xué)的Jeannette M. Wing曾在一篇簡(jiǎn)短的文章中論述到，計(jì)算思維（computational thinking）代表了“一種普遍適用的態(tài)度和技能，每個(gè)人（不僅僅是計(jì)算機(jī)科學(xué)家）都會(huì)渴望學(xué)習(xí)和使用它”（Wing，2006[16]）．這篇文章引起了廣泛的興趣和關(guān)注，并引發(fā)了關(guān)于計(jì)算思維對(duì)所有現(xiàn)代STEM學(xué)科（如Henderson、Cortina、Hazzan和Wang，2007[17]）及其在中小學(xué)教育中的地位的討論（如Grover和Pea，2013[18]）．為了進(jìn)一步闡明計(jì)算思維，有些學(xué)者提出了一些質(zhì)疑（如diSessa，2018[19]）．此外，一種可能的重要替代方案：計(jì)算素養(yǎng)，也被提出來(lái)，它具有豐富計(jì)算思維的含義（diSessa，2018[19]）．簡(jiǎn)而言之，計(jì)算素養(yǎng)規(guī)避了Wing的觀點(diǎn)，即計(jì)算能力的重要性在于強(qiáng)大的通用技能，這些技能可以通過(guò)使用計(jì)算機(jī)來(lái)開發(fā)．相反，計(jì)算可以改變特定領(lǐng)域的智力圖景（intellectual landscape），就像阿拉伯符號(hào)完全改變了“算術(shù)”的做法以及誰(shuí)能做算術(shù)；代數(shù)和微積分將物理學(xué)的研究從哲學(xué)探索轉(zhuǎn)變?yōu)閲?yán)謹(jǐn)、精確的實(shí)證追求（diSessa，2000[20]）．更廣泛地說(shuō)，這些學(xué)術(shù)的發(fā)展和報(bào)告表明，密切關(guān)注計(jì)算思維、STEM教育中相關(guān)概念以及在未來(lái)對(duì)其進(jìn)行更深入研究的重要性．

需要指出的是，對(duì)學(xué)生個(gè)體思維的研究已發(fā)展成設(shè)計(jì)和實(shí)證檢驗(yàn)研究，如上面討論的信息處理方法的研究．它已經(jīng)超越了思維的一般概念化．此外，研究人員還使用了其它方法，如教學(xué)實(shí)驗(yàn)，來(lái)研究學(xué)生個(gè)體思維技能的獲得和發(fā)展（Chipman、Segal和Glaser，1985[21]；Segal、Chipman和Glaser，1985[22]）．相關(guān)研究以實(shí)驗(yàn)研究和實(shí)證分析為支撐，對(duì)思維進(jìn)行了概念化和研究，這標(biāo)志著過(guò)去學(xué)術(shù)界對(duì)思維在理論和研究方法上的發(fā)展．

當(dāng)關(guān)注個(gè)體的思維作為一個(gè)獨(dú)立實(shí)體時(shí)，上述思維的概念和模式對(duì)其產(chǎn)生了很大的影響．然而，無(wú)論是在K-16 STEM教育的背景下還是在工作場(chǎng)所，思維和學(xué)習(xí)往往發(fā)生在一個(gè)群體中（Autor、Levy和Murnane，2003[23]；Fiore、Graesser和Greiff，2018[24]）．當(dāng)考慮到學(xué)生在合作解決問(wèn)題（如Graesser，2018[25]）和課堂討論和論證（如Duschl和Osborne，2002[26]）等情況下，即不是獨(dú)自做著而是與他人一起工作和討論時(shí)，思維和技能需求及發(fā)展哪些方面是否會(huì)出現(xiàn)重要的差異．Graesser等人認(rèn)為，合作問(wèn)題解決（collaborative problem solving，CPS）需要一套認(rèn)知和社交技能，這與傳統(tǒng)的個(gè)體問(wèn)題解決研究所揭示的不同（Graesser，2018[25]）．這些獨(dú)特的認(rèn)知和社交技能包括：

共享理解：團(tuán)隊(duì)成員在解決新問(wèn)題時(shí)具有共同的目標(biāo)．

問(wèn)責(zé)制度：每個(gè)成員所做的貢獻(xiàn)對(duì)團(tuán)隊(duì)的其他成員是可見(jiàn)的．

差異化角色：團(tuán)隊(duì)成員利用自己的專業(yè)知識(shí)來(lái)完成不同的任務(wù)．

相互依賴：團(tuán)隊(duì)成員依靠他人的貢獻(xiàn)來(lái)協(xié)作解決問(wèn)題．

Graesser等人進(jìn)一步指出，目前的學(xué)校課程和教學(xué)通常側(cè)重于關(guān)注任務(wù)和學(xué)科知識(shí)的獲得，很少?gòu)?qiáng)調(diào)提高學(xué)生有效溝通能力和合作能力（Fiore，2018[24]；Graesser，2018[26]）．這一點(diǎn)與STEM教育能為學(xué)生提供潛在的小組合作機(jī)會(huì)相呼應(yīng)，即通過(guò)有意義的指導(dǎo)、建模和合作反饋，讓學(xué)生參與群體活動(dòng)．Graesser等人的工作確定了合作問(wèn)題解決的基本認(rèn)知和社會(huì)技能組成部分，超越了傳統(tǒng)的、基于個(gè)人的認(rèn)知過(guò)程對(duì)思維的概念化．

2.3 思維被視為基于學(xué)科的個(gè)人認(rèn)知的努力

許多心理學(xué)以外的學(xué)者，如數(shù)學(xué)家、科學(xué)家和教育家也從他們獨(dú)特的角度來(lái)研究思維．斯坦福大學(xué)的數(shù)學(xué)家喬治·波利亞（George Polya）在1945年出版了《如何解決問(wèn)題》[27]（）一書．該書為解決很多不同的數(shù)學(xué)和非數(shù)學(xué)問(wèn)題提供了一般性的啟發(fā)性策略．在這本書中，思維被概念化為使用啟發(fā)式（或策略）作為技術(shù)來(lái)解決問(wèn)題．與提供認(rèn)知過(guò)程理論來(lái)理解問(wèn)題解決的心理學(xué)研究不同，Polya傾向于為數(shù)學(xué)教師提供實(shí)用的建議．他在書中提出了一種研究解決問(wèn)題的數(shù)學(xué)方法．

20世紀(jì)80年代，問(wèn)題解決在數(shù)學(xué)教育中受到了高度重視．當(dāng)時(shí)美國(guó)提出將問(wèn)題解決作為學(xué)校數(shù)學(xué)的核心（National Council of Teachers of Mathematics，1980[28]）．研究工作也集中在對(duì)數(shù)學(xué)問(wèn)題解決的研究上．例如，Schoenfeld在其著作《數(shù)學(xué)問(wèn)題解決》[29]（1985）中構(gòu)建了一個(gè)框架，其中包括4類問(wèn)題解決技能：知識(shí)庫(kù)、啟發(fā)式、監(jiān)控和自我調(diào)節(jié)以及信念．這個(gè)分析問(wèn)題解決的框架表明，僅僅了解啟發(fā)式不足以保證能夠成功地解決問(wèn)題．Schoenfeld通過(guò)實(shí)驗(yàn)和詳細(xì)的數(shù)據(jù)分析來(lái)支持他的框架．這些實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析說(shuō)明了如何將Polya的啟發(fā)式教學(xué)變得可以適合不同的學(xué)生．雖然基于學(xué)科（或特定學(xué)科領(lǐng)域）的知識(shí)是解決數(shù)學(xué)問(wèn)題的關(guān)鍵，但Schoenfeld在框架中強(qiáng)調(diào)的思維技能實(shí)際上包括特定學(xué)科領(lǐng)域和一般學(xué)科領(lǐng)域的組成部分．將特定學(xué)科領(lǐng)域和一般領(lǐng)域的思維技能均納入其中，這與美國(guó)和國(guó)際上問(wèn)題解決評(píng)估的觀點(diǎn)（如，國(guó)際學(xué)生評(píng)估項(xiàng)目，簡(jiǎn)稱PISA）相一致（Greiff，2014[30]）．

Schoenfeld基于自己在數(shù)學(xué)問(wèn)題解決方面的工作，也研究了數(shù)學(xué)教學(xué)，特別是教師如何在課堂互動(dòng)中做出決策（Schoenfeld，2011[31]）．他提出了一種決策理論，描述了教師和個(gè)人如何在他們熟悉的領(lǐng)域中，在瞬間做出決策．不把思維作為單獨(dú)的內(nèi)部認(rèn)知過(guò)程，Schoenfeld的研究工作與他在數(shù)學(xué)問(wèn)題解決的工作一致，凸顯出資源（尤其是他們的先驗(yàn)知識(shí)和手頭的工具）、取向（泛化的信仰，包括價(jià)值觀和偏好）和目標(biāo)（通常被選中的是基于他們的方向和可用資源）如何在一起相互作用．Schoenfeld強(qiáng)調(diào)這種決策理論，超越個(gè)體的認(rèn)知過(guò)程，幾乎在所有知識(shí)豐富的領(lǐng)域都可以適用（Schoenfeld，2014[32]）．這樣一個(gè)研究揭示思維及其影響因素的擴(kuò)展概念，可能進(jìn)一步包括一個(gè)人的經(jīng)歷、可利用的外部資源、非認(rèn)知特征、環(huán)境和文化因素．這與現(xiàn)在研究揭示的有關(guān)學(xué)習(xí)的研究一致（National Research Council，2018[33]）．

為了給不同學(xué)科的教學(xué)提供理論視角和指導(dǎo)，研究者需要對(duì)學(xué)科教育的思維進(jìn)行研究．許多類型的思維常被確定和研究為與某些特定學(xué)科相關(guān)，但與其它學(xué)科的相關(guān)程度則很低或無(wú)關(guān)．例如，對(duì)數(shù)學(xué)和數(shù)學(xué)推理的更廣泛的觀點(diǎn)認(rèn)為，推理是“有載體的”和“想象的”，而不僅是傳統(tǒng)意義上的“抽象”和“不具載體的”（English，1997[34]；Lakoff和Nú?ez，2000[35]）．在English（1997）[34]的《數(shù)學(xué)推理》一書中，這種更廣泛的數(shù)學(xué)和數(shù)學(xué)推理的觀點(diǎn)允許此書的作者們討論如何幫助學(xué)生對(duì)具體和可視材料的物理體驗(yàn)轉(zhuǎn)化為抽象思維的模型，以及類比、隱喻和圖形等“思維工具”在數(shù)學(xué)推理中的作用．與此同時(shí)，在學(xué)科思維的研究中，研究者往往開發(fā)和使用多種方法．如在數(shù)學(xué)思維研究上，Sternberg和Ben-Zeev（1996）[36]在他們編輯的著作《數(shù)學(xué)思維的本質(zhì)》中指出：關(guān)于數(shù)學(xué)思維的研究可以采取一系列不同的方法，包括心理計(jì)量學(xué)方法、認(rèn)知信息處理方法、認(rèn)知文化方法、認(rèn)知教育方法和數(shù)學(xué)方法．從實(shí)踐的角度來(lái)看，雖然數(shù)學(xué)思維，尤其是歸納推理和演繹推理，在不同的STEM學(xué)科中經(jīng)常被認(rèn)為是普遍需要的，但傳統(tǒng)上，提高學(xué)生的數(shù)學(xué)思維是留給數(shù)學(xué)教育者和數(shù)學(xué)教師的任務(wù)．因此，以學(xué)科為基礎(chǔ)的教育者和教師之間，在培養(yǎng)學(xué)生思維方面缺乏溝通，也就不足為奇了．一個(gè)可能的因素是，基于學(xué)科的思維傳統(tǒng)上強(qiáng)調(diào)了特定學(xué)科（如數(shù)學(xué)）的重要性，而使得其它認(rèn)知成分幾乎不可見(jiàn)，這并不符合Schoenfeld的問(wèn)題解決框架所揭示的內(nèi)容．

基于學(xué)科的方法也可以在其它STEM學(xué)科的思維研究中找到．例如，設(shè)計(jì)思維經(jīng)常與創(chuàng)新聯(lián)系在一起（如，Leavy，2010[37]），而工程被視為設(shè)計(jì)思維背后的驅(qū)動(dòng)力（Simon，1996[38]）．雖然設(shè)計(jì)思維對(duì)于21世紀(jì)的學(xué)生來(lái)說(shuō)很重要（Razzouk和Shute，2012[39]），但它并不是傳統(tǒng)數(shù)學(xué)和科學(xué)教育工作者所關(guān)注的一種重要的思維和技能，這在學(xué)校教育中留下了空白，并無(wú)法幫助學(xué)生在當(dāng)今競(jìng)爭(zhēng)激烈的世界中做好創(chuàng)新和成功的準(zhǔn)備．與此同時(shí)，對(duì)設(shè)計(jì)思維學(xué)科方面的重視，往往使工程成為培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)思維的唯一學(xué)科．盡管工程設(shè)計(jì)作為STEM教育的一個(gè)重要組成部分，在近年來(lái)，受到了廣泛關(guān)注（McFadden和Roehrig，2018[40]；Park和Bates，2018[41]；Strimel、Bartholomew、Kim和Zhang，2018[42]），但是仍然需要更多的研究來(lái)探索在學(xué)校教育中，尤其是通過(guò)STEM教育，整合和發(fā)展設(shè)計(jì)思維的可能方式．

進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，批判性思維和創(chuàng)造力是文獻(xiàn)和教育中廣泛討論的另外兩種認(rèn)知能力（Lai，2011[43]；Loveless，2002[44]；Sternberg，1999[45]；Tiwari、Lai、So和Yuen，2006[46]）；在一定程度上，學(xué)校的科學(xué)和數(shù)學(xué)教育領(lǐng)域中也討論這兩種認(rèn)知能力（Bailin，2002[47]；Kind和Kind，2007[48]；Silver，1997[49]）．與設(shè)計(jì)思維類似，批判性思維和創(chuàng)造力在教育中都受到高度重視，被認(rèn)為是21世紀(jì)學(xué)生的重要認(rèn)知能力（Pellegrino和Hilton，2012[50]）．與設(shè)計(jì)思維不同的是，批判性思維和創(chuàng)造力更多地被視為領(lǐng)域的一般認(rèn)知能力．具體地說(shuō)，背景知識(shí)被認(rèn)為是在特定學(xué)科中進(jìn)行批判性思維的必要條件，但不是充分條件．與此同時(shí)，批判性思維在多大程度上是特定領(lǐng)域的，這是有爭(zhēng)議的（Lai，2011[43]）．在STEM學(xué)科中，創(chuàng)造力的重要性得到了普遍的認(rèn)可和高度的重視．然而，創(chuàng)造力與藝術(shù)的關(guān)系常被認(rèn)為是非常密切的，包括視覺(jué)藝術(shù)和文學(xué)藝術(shù)，而不關(guān)注和研究STEM如何可能在學(xué)校教育中有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力．關(guān)于STEM教育中的批判性思維和創(chuàng)造力，顯然還有許多問(wèn)題有待探索．例如，批判性思維和創(chuàng)造力之間有什么不同，或者有什么聯(lián)系？它們與設(shè)計(jì)思維有何不同，或有何重疊之處？如何將批判性思維和創(chuàng)造力整合到學(xué)校教育中，尤其是通過(guò)STEM教育來(lái)促進(jìn)學(xué)生的思維發(fā)展？通過(guò)個(gè)人活動(dòng)和小組合作來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和創(chuàng)造力會(huì)有什么不同？這些問(wèn)題都需要進(jìn)一步地研究．

3 STEM教育中思維的問(wèn)題化

以上是對(duì)思維的概念和研究的簡(jiǎn)要概述，概括了相關(guān)學(xué)術(shù)發(fā)展的大致脈絡(luò)．顯然，在過(guò)去的一百多年里，學(xué)術(shù)界已經(jīng)發(fā)展了關(guān)于思維的不同觀點(diǎn)和方法，即使是在同一學(xué)科中，比如數(shù)學(xué)思維，也有很多不同的觀點(diǎn)和方法．然而，以往關(guān)于思維的研究大多是在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，或是基于特定學(xué)科個(gè)體的認(rèn)知過(guò)程．這些方面的學(xué)術(shù)研究也使得研究者提出了兩個(gè)主要問(wèn)題：第一，雖然特定學(xué)科領(lǐng)域的思維對(duì)特定學(xué)科有其獨(dú)特的價(jià)值，但是如何在STEM教育中更廣泛地概念化思維？第二，在STEM教育中，當(dāng)學(xué)生不是單獨(dú)學(xué)習(xí)，而是經(jīng)常與他人合作和互動(dòng)時(shí)，如何概念化思維？

先前的工作指出，STEM教育需要重新概念化思維．具體來(lái)說(shuō)，在以往的研究中，基于學(xué)科的思維傾向于指定和強(qiáng)調(diào)基于內(nèi)容的方法，而不是強(qiáng)調(diào)與其它學(xué)科思維之間的聯(lián)系．STEM教育不同于傳統(tǒng)的單一學(xué)科的獨(dú)立分科式教育，它是一門多學(xué)科甚至交叉學(xué)科的教育．以前關(guān)于特定學(xué)科領(lǐng)域思維的概念應(yīng)該受到質(zhì)疑．此外，由于缺乏對(duì)學(xué)生協(xié)作互動(dòng)的關(guān)注，使得傳統(tǒng)的思維觀念在STEM教育中受到質(zhì)疑．學(xué)生小組合作工作的重點(diǎn)是幫助他們發(fā)展那些在21世紀(jì)對(duì)他們來(lái)說(shuō)很重要的技能．現(xiàn)在現(xiàn)實(shí)世界上的很多問(wèn)題已經(jīng)變得相當(dāng)復(fù)雜，復(fù)雜到一個(gè)人無(wú)法對(duì)每個(gè)問(wèn)題都能提供詳細(xì)的解決方案．相反，往往需要一個(gè)擁有不同專業(yè)知識(shí)和視角的團(tuán)隊(duì)來(lái)交流合作，從而使復(fù)雜的解決方案得以實(shí)施開展．例如心臟病的醫(yī)學(xué)治療，以及社區(qū)水質(zhì)的改善．因此，研究人員認(rèn)為，基于學(xué)生群體的協(xié)作問(wèn)題解決和討論，會(huì)要求一系列不同于學(xué)生個(gè)體工作的認(rèn)知和社交技能（Duschl和Osborne，2002[26]；Graesser，2018[25]），而STEM教育確實(shí)有助于學(xué)生群體在特定的社會(huì)文化環(huán)境中進(jìn)行協(xié)作，并發(fā)展相關(guān)的認(rèn)知和社交技能．

（1）有STEM思維嗎？如果有，應(yīng)該如何定義和表征？

近年來(lái)，關(guān)于思維的研究有從一般領(lǐng)域向特定領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)，這一趨勢(shì)也體現(xiàn)在對(duì)從一般學(xué)習(xí)模型到特定學(xué)科學(xué)習(xí)軌跡的研究中（如，Greene、Sandoval和Braten，2016[51]）．但與此同時(shí)，特定領(lǐng)域思維和一般領(lǐng)域思維并不是涇渭分明的，思維本身就是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，涉及到許多不同的組成部分．一般思維通常源自人類在不同知識(shí)領(lǐng)域中的思維表現(xiàn)，比如解字謎過(guò)程（背景學(xué)科知識(shí)不豐富的領(lǐng)域），或解代數(shù)方程（背景學(xué)科知識(shí)豐富的領(lǐng)域）．特定領(lǐng)域的思維通常以其學(xué)科內(nèi)容為特征，但也涉及更一般的認(rèn)知成分．換言之，特定領(lǐng)域的思維應(yīng)該同時(shí)包含特定領(lǐng)域和認(rèn)知活動(dòng)的一般方面．例如，數(shù)學(xué)家的思維不僅僅是數(shù)學(xué)（知識(shí)的組成部分）；他可以與生物學(xué)家的思維共享可能的共同元素（如元認(rèn)知和元表征的某些方面）．

同樣的道理也適用于特定學(xué)科的學(xué)生．例如，如上所述，Schoenfeld的問(wèn)題解決框架（Schoenfeld，1985[29]）說(shuō)明了數(shù)學(xué)問(wèn)題解決的某些方面在很大程度上是學(xué)科特定的，如數(shù)學(xué)內(nèi)容知識(shí)；一些方面依賴以學(xué)科為導(dǎo)向的，如策略和信念，一些方面非常像一般學(xué)科共同領(lǐng)域的，如元認(rèn)知．總而言之，有許多思維的組成部分可以在STEM學(xué)科中共享，這就出現(xiàn)了一個(gè)普遍的問(wèn)題：有多少思維是特定于某領(lǐng)域的，有多少是通用于一般領(lǐng)域的，又有多少是介于兩者之間的．

STEM不是一個(gè)單一的領(lǐng)域或?qū)W科．然而，當(dāng)STEM教育作為一系列特定的活動(dòng)來(lái)發(fā)展和實(shí)施時(shí)，通過(guò)這些活動(dòng)來(lái)發(fā)展學(xué)生的思維是否可以被稱為STEM思維呢？如果是，STEM思維應(yīng)該如何定義并描述為不同于其它特定學(xué)科的思維呢？如果STEM思維可以用一種有意義的方式來(lái)定義，那么它與其它獨(dú)立學(xué)科，如數(shù)學(xué)思維，有多少重疊呢？

與此同時(shí)，目前的文獻(xiàn)表明對(duì)STEM教育的定義是不明確嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，可以有不同的解釋（Li，2018[52]）．STEM教育和研究可以指?jìng)鹘y(tǒng)上分離的學(xué)科教育的集合，也可以是以特定的方式將選定的學(xué)科（不一定是STEM中的所有4個(gè)學(xué)科）整合在一起．關(guān)于STEM和STEM教育的不同觀點(diǎn)將對(duì)STEM思維的特征，以及它是否能夠被有意義地定義、研究和評(píng)估提出另一個(gè)挑戰(zhàn)．如果對(duì)STEM思維進(jìn)行定義仍然有一種可行的可能性，那么還需要對(duì)此進(jìn)一步研究和討論．

（2）當(dāng)融合本身也在變化時(shí)，STEM融合教育中的思維應(yīng)該如何重新概念化？

《STEM教育研究學(xué)報(bào)》旨在促進(jìn)跨學(xué)科研究的發(fā)展，尤其是STEM融合教育（Li，2018[9]）．然而，目前STEM融合本身也有不同的觀點(diǎn)（如，English，2016[53]）．此外，STEM的兩科、三科、四科或與非STEM的學(xué)科之間亦可相互融合．然而，所有STEM融合教育的一個(gè)共同特點(diǎn)是涉及多個(gè)學(xué)科．因此，將STEM融合活動(dòng)中的思維概念化為多元的形式，是否比基于特定學(xué)科相關(guān)的單一模型（例如數(shù)學(xué)推理）形式更合理？

把思維看成是多元的與把思維看成包含不同成分是兩個(gè)不同的概念．傳統(tǒng)的思維觀是被一個(gè)單一的基于個(gè)體的認(rèn)知過(guò)程所主導(dǎo)，這個(gè)認(rèn)知過(guò)程作為一個(gè)整體，包含幾個(gè)組成部分，如Simon的思維模型（Simon，1979[13]；1989[15]）所示．相反，STEM融合教育的思維應(yīng)更好地重新概念化，并分化為多個(gè)模式．個(gè)體模式可以從個(gè)體或群體活動(dòng)中被識(shí)別并發(fā)展出來(lái)．個(gè)體模式也可以指一般學(xué)科思維或基于特定學(xué)科的思維，這是以前研究的重點(diǎn)，如數(shù)學(xué)推理、計(jì)算思維、設(shè)計(jì)思維和批判性思維．個(gè)體模式可以進(jìn)一步受到社會(huì)文化環(huán)境的影響，比如學(xué)生所習(xí)慣的語(yǔ)言（National Research Council，2018[33]）．此外，思維也可以劃分為多個(gè)層次，如同diSessa（2015）[54]根據(jù)不同的層次定義知識(shí)的學(xué)習(xí)；以及Graesser和McNamara（2011）[55]將談話理解劃分為多個(gè)層次．然而，同樣重要的是，對(duì)于每一種思維模式要弄清楚思維水平是如何劃分的．例如，Simon（1979）[13]指出，思維可以在信息處理的層面上進(jìn)行劃分．Wing（2006）[16]認(rèn)為計(jì)算思維可以在不同的抽象層次上進(jìn)行劃分．

當(dāng)學(xué)生的思維集中在一門學(xué)科或在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中作為個(gè)體進(jìn)行研究時(shí)，多種思維模式的視角將不明顯．STEM融合教育的本質(zhì)明顯不同于傳統(tǒng)的以學(xué)科為基礎(chǔ)的教育，它需要對(duì)思維作為一種過(guò)程或活動(dòng)進(jìn)行質(zhì)疑，需要重新概念化思維，這種過(guò)程或活動(dòng)可以劃分為多個(gè)模式，它可以發(fā)生在個(gè)體的思維中，也可以發(fā)生在個(gè)體之間的互動(dòng)中．多元思維模式的視角表明，當(dāng)明確了特定的思維模式，可以精心組合一系列有意義的、適當(dāng)?shù)牟牧?、方法和活?dòng)，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)和思維發(fā)展效果更好．如果這個(gè)觀點(diǎn)是有意義的，并且能夠被采納，那么很明顯，STEM教育應(yīng)是處于獨(dú)特的位置，并可以為學(xué)生提供發(fā)展多種思維模式的機(jī)會(huì)．對(duì)這一前景進(jìn)行進(jìn)一步地討論和發(fā)展很有必要．

4 聯(lián)結(jié)STEM融合教育中思維的發(fā)展和21世紀(jì)技能的培養(yǎng)

在全球范圍內(nèi)，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)和發(fā)展21世紀(jì)技能的呼吁已經(jīng)持續(xù)多年（如，Dede，2010[56]；Trilling和Fadel，2012[57]）．與STEM教育的發(fā)展類似，21世紀(jì)技能的發(fā)展是由在當(dāng)今高度競(jìng)爭(zhēng)的世界中培養(yǎng)勞動(dòng)力的需求驅(qū)動(dòng)（Trilling和Fadel，2012[57]）．關(guān)于21世紀(jì)技能，也有多個(gè)框架被提出，如21世紀(jì)技能合作伙伴（P21）、Metiri / NCREL的EnGauge框架、經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）21世紀(jì)技能（Dede，2010[56]）．然而，在這些框架中，對(duì)21世紀(jì)技能的詳細(xì)闡述和定義亦不盡相同．

為了闡明21世紀(jì)技能和“深度學(xué)習(xí)”的意義，美國(guó)國(guó)家科學(xué)院國(guó)家研究委員會(huì)（National Research Council of National Academies）的一個(gè)下屬分支發(fā)布了一份題為《為生活和工作提供教育：在21世紀(jì)發(fā)展可遷移的知識(shí)和技能》（）的報(bào)告（Pellegrino和Hilton，2012[50]）．在這份報(bào)告中，委員會(huì)確定了3個(gè)能力領(lǐng)域：認(rèn)知（cognitive）、人際關(guān)系（interpersonal）、個(gè)人內(nèi)在（intrapersonal）；同時(shí)認(rèn)為這3個(gè)領(lǐng)域代表了人類思維的不同方面，并基于先前努力，識(shí)別和組織人類行為的維度．在該報(bào)告中列出的這3個(gè)領(lǐng)域與上面討論的多種思維模式的觀點(diǎn)是一致的．這些共同之處表明，在未來(lái)的研究議程里，應(yīng)該進(jìn)一步探討21世紀(jì)技能、多種思維模式以及STEM教育這3個(gè)領(lǐng)域．

STEM教育的確應(yīng)為學(xué)校教育帶來(lái)新的視角和機(jī)會(huì)．學(xué)生在傳統(tǒng)學(xué)校教育中能夠?qū)W習(xí)什么、做什么，應(yīng)該學(xué)習(xí)什么、應(yīng)該做什么，也需要質(zhì)疑，需要重新概念化．希望這篇以思維為主題的文章能在STEM教育中激發(fā)更多關(guān)于這個(gè)話題的討論和研究．思維在教育中尤為重要，因研究者不僅想了解人們是如何進(jìn)行思維的，而且還想找到在21世紀(jì)的時(shí)代背景下如何培養(yǎng)學(xué)生的新的思維方法．在發(fā)掘了許多有關(guān)思維的新問(wèn)題之后，亦將欣于繼續(xù)討論此話題，請(qǐng)繼續(xù)關(guān)注．

注：經(jīng)Springer出版社的許可，《數(shù)學(xué)教育學(xué)報(bào)》翻譯刊出：LI Ye-ping, SCHOENFELD A H, DISESSA A A, et al. On thinking and STEM education [J]. Journal for STEM Education Research, 2019, 2 (1): 1–13.

[1] HUSéN T. International study of achievement in mathematics: A comparison of twelve countries [M]. Stockholm: Almqvist & Wiksell, 1967: 1–30.

[2] COMBER L C, KEEVES J P. Science education in nineteen countries: An empirical study [M]. Stockholm: Almqvist & Wiksell: 1973: 1–403.

[3] Committee on STEM Education, National Science & Technology Council, the White House. Charting a course for success: America’s strategy for STEM education [EB/OL]. [2019–02–21]. https://www.whitehouse.gov/wp-content/ uploads/2018/12/STEM-Education-Strategic-Plan-2018.pdf.

[4] National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine. Rising above the gathering storm: Energizing and employing America for a brighter economic future [M]. Washington, DC: The National Academies Press, 2007: 1–590.

[5] National Science Foundation. Preparing the next generation of STEM innovators: Identifying and developing our nation’s human capital [M]. Arlington, Washington DC: the Author, 2010: 1–49.

[6] U.S. Department of Education. STEM 2026: A vision for innovation in STEM education [EB/OL]. [2019–02–21]. https://innovation.ed.gov/files/2016/09/AIR-STEM2026_Report_2016.pdf.

[7] HACKER A. The math myth: And other STEM delusions [M]. New York: The New Press, 2016: 1–240.

[8] ZAKARIA F. Op-ed: Why America’s obsession with STEM education is dangerous [EB/OL]. [2019–02–21]. https://www.washingtonpost.com/opinions/why-stem-wont-make-us-successful/2015/03/26/5f4604f2-d2a5-11e4-ab77-9646eea6a4c7_story.html?utm_term=.f500b2caa6e6.

[9] LI Y. Journal for STEM education research----promoting the development of interdisciplinary research in STEM education [J]. Journal for STEM Education Research, 2018, 1 (1–2): 1–6.

[10] ?DEWEY J. How we think [M]. Boston, MA: D.C. Heath & Co, 1910: 1–224.

[11] ?HOVLAND C I. A “communicational analysis” of concept learning [J]. Psychological Review, 1952 (59): 461–472.

[12] ?HUNT E B. Concept formation [M]. New York, NY: Wiley, 1962: 1–10.

[13] ?SIMON H A. Models of thought [M]. New Haven, CT: Yale University Press, 1979: 1–524.

[14] ?NEWELL A, SIMON H A. Human problem solving [M]. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1972: 1–920.

[15] ?SIMON H A. Models of thought [M]. New Haven, CT: Yale University Press, 1989: 1–524.

[16] ?WING J M. Computational thinking [J]. Communications of the ACM, 2006, 49 (3): 33–36.

[17] ?HENDERSON P B, CORTINA T J, HAZZAN O, et al. Computational thinking [M]. Proceedings of the 38th ACM SIGCSE Technical Symposium on Computer Science Education (SIGCSE ’07). New York, NY: ACM Press, 2007: 195–196.

[18] ?GROVER S, PEA R. Computational thinking in K-12: A review of the state of the field [J]. Educational Researcher, 2013, 42 (1): 38–43.

[19] ?DISESSA A A. Computational literacy and “The Big Picture” concerning computers in mathematics education [J]. Mathematical Thinking and Learning, 2018, 20 (1): 3–31.

[20] ?DISESSA A A. Changing minds: Computers, learning, and literacy [M]. Cambridge, MA: MIT Press, 2000: 1–270.

[21] ?CHIPMAN S F, SEGAL J W, GLASER R. Thinking and learning skills----Research and open questions [M]. New York, NY: Routledge, 1985: 1–640.

[22] ?SEGAL J W, CHIPMAN S F, GLASER R. Thinking and learning skills----Relating instruction to research [M]. New York, NY: Routledge, 1985: 1–554.

[23] ?AUTOR D H, LEVY F, MURNANE R J. The skill content of recent technological change: An empirical exploration [J]. Quarterly Journal of Economics, 2003: 118 (4): 1?279–1?334.

[24] ?FIORE S M, GRAESSER A C, GREIFF S. Collaborative problem-solving education for the twenty-first-century workforce [J]. Nature Human Behavior, 2018 (2): 367–369.

[25] ?GRAESSER A C, FIORE S M, GREIFF S, et al. Advancing the science of collaborative problem solving [J]. Psychological Science in the Public Interest, 2018, 19 (2): 59–92.

[26] ?DUSCHL R A, OSBORNE J. Supporting and promoting argumentation discourse in science education [J]. Studies in Science Education, 2002, 38 (1): 39–72.

[27] ?PóLYA G. How to solve it: A system of thinking which can help you solve any problem [M]. Princeton, NJ: Princeton University Press, 1945: 1–284.

[28] ?National Council of Teachers of Mathematics. An agenda for action [M]. Reston, VA: The author, 1980: 1–30.

[29] ?SCHOENFELD A H. Mathematical problem solving [M]. Orlando, FL: Academic Press, 1985: 1–409.

[30] ?GREIFF S, WüSTENBERG S, CSAPó B, et al. Domain-general problem solving skills and education in the 21st century [J]. Educational Research Review, 2014 (13): 74–83.

[31] ?SCHOENFELD A H. How we think: A theory of goal-oriented decision making and its educational applications [M]. New York, NY: Routledge, 2011: 1–326.

[32] ?SCHOENFELD A H. What makes for powerful classrooms, and how can we support teachers in creating them? A story of research and practice, productively intertwined [J]. Educational Researcher, 2014, 43 (8): 404–412.

[33] ?National Research Council. How people learn II: Learners, contexts, and cultures [M]. Washington, DC: National Academy Press, 2018: 1–346.

[34] ?ENGLISH L D. Mathematical reasoning: Analogies, metaphors, and images [M]. New York, NY: Routledge, 1997: 1–359.

[35] ?LAKOFF G, Nú?EZ R. Where mathematics come from: How the embodied mind brings mathematics into being [M]. New York, NY: Basic Books, 2000: 1–492.

[36] ?STERNBERG R J, BEN-ZEEV T. The nature of mathematical thinking [M]. New York, NY: Routledge, 1996: 1–335.

[37] ?LEAVY B. Design thinking----A new mental model of value innovation [J]. Strategy & Leadership, 2010, 38 (3): 5–14.

[38] ?SIMON H A. The sciences of the artificial [M]. 3rd ed. Cambridge, MA: MIT Press, 1996: 1–252.

[39] ?RAZZOUK R, SHUTE V. What is design thinking and why is it important [J]. Review of Educational Research, 2012, 82 (3): 330–348.

[40] ?MCFADDEN J, ROEHRIG G. Engineering design in the elementary science classroom: Supporting student discourse during an engineering design challenge [J]. International Journal of Technology and Design Education, 2019 (2): 231–262.

[41] ?PARK D Y, PARK M H, BATES A B. Exploring young children’s understanding about the concept of volume through engineering design in a STEM activity: A case study [J]. International Journal of Science and Mathematics Education, 2018, 16 (2): 275–294.

[42] ?STRIMEL G J, BARTHOLOMEW S R, KIM E, et al. An investigation of engineering design cognition and achievement in primary school [J]. Journal for STEM Education Research, 2018, 1 (1–2): 173–201.

[43] ?LAI E R. Critical thinking: A literature review [EB/OL]. [2019–02–02]. http://images.pearsonassessments.com/images/ tmrs/CriticalThinkingReviewFINAL.pdf.

[44] LOVELESS A M. Literature review in creativity, new technologies and learning [EB/OL]. [2019–02–02]. https:// telearn.archives-ouvertes.fr/hal-00190439/document.

[45] ?STERNBERG R J. Handbook of creativity [M]. Cambridge, UK: Cambridge University Press, 1999: 1–309.

[46]??TIWARI A, LAI P, SO M, et al. A comparison of the effects of problem-based learning and lecturing on the development of students’ critical thinking [J]. Medical Education, 2006 (40): 547–554.

[47] ?BAILIN S. Critical thinking and science education [J]. Science & Education, 2002, 11 (4): 361–375.

[48] ?KIND P M, KIND V. Creativity in science education: Perspectives and challenges for developing school science [J]. Studies in Science Education, 2007, 43 (1): 1–37.

[49] ?SILVER E A. Fostering creativity through instruction rich in mathematical problem solving and problem posing [J]. ZDM-The International Journal on Mathematics Education, 1997 (29): 75–80.

[50] ?PELLEGRINO J W, HILTON M L. Education for life and work: Developing transferable knowledge and skills in the 21st century [M]. Washington, DC: The National Academies Press, 2012: 1–242.

[51] ?GREENE J A, SANDOVAL W A, BR?TEN I. Handbook of epistemic cognition [M]. New York, NY: Routledge, 2016: 1–530.

[52] ?LI Y. Four years of development as a gathering place for international researchers and readers in STEM education [J]. International Journal of STEM Education, 2018 (5): 54.

[53] ?ENGLISH L D. STEM education K-12: Perspectives on integration [J]. International Journal of STEM Education, 2016 (3): 3.

[54] ?DISESSA A A. Commentary: How science is done [M] // DISESSA A A, LEVIN M, BROWN N J S. Knowledge and interaction: A synthetic agenda for the learning sciences. New York, NY: Routledge, 2015: 525–550.

[55] ?GRAESSER A C, MCNAMARA D S. Computational analyses of multilevel discourse comprehension [J]. Topics in Cognitive Science, 2011 (3): 371–398.

[56] ?DEDE C. Comparing frameworks for 21st century skills [M] // BELLANCA J, BRANDT R. 21st century skills: Rethinking how students learn. Bloomington, IN: Solution Tree Press, 2010: 51–75.

[57] ?TRILLING B, FADEL C. 21st century skills: Learning for life in our times [M]. San Francisco, CA: Jossey-Bass, 2012: 1–244.

On Thinking and STEM Education

LI Ye-ping1, SCHOENFELD A H2, DISESSA A A2, GRAESSER A C3, BENSON L C4, ENGLISH L D5, DUSCHL R A6

(1. Texas A & M University, College Station, Texas 77843, USA;2. University of California-Berkeley, Berkeley, California 94720, USA;3. University of Memphis, Memphis, Tennessee 38152, USA;4. Clemson University, Clemson, South Carolina 29634, USA; 5. Queensland University of Technology, Brisbane 4000, Australia;6. Southern Methodist University, Dallas, Texas 75205, USA)

The rapidly evolving and global field of STEM education had placed ever-increasing calls for interdisciplinary research and the development of new and deeper scholarship in and for STEM education. In this editorial, we focused on the topic of thinking, first with a brief overview of related studies and conceptions in the past. We then problematize a traditional conception of thinking in the context of STEM education, and propose possible alternative perspectives about thinking areas for future research.

thinking; models of thinking; STEM education; STEM integration; STEM thinking

2019–03–16

李業(yè)平（1964—），男，浙江建德人，美國(guó)德克薩斯農(nóng)工大學(xué)終身教授，博士生導(dǎo)師，《國(guó)際STEM教育學(xué)報(bào)》和《STEM教育研究學(xué)報(bào)》雜志創(chuàng)刊主編，主要從事數(shù)學(xué)教育、STEM教育和教師教育研究．

G420

A

1004–9894（2019）03–0070–07

李業(yè)平，SCHOENFELD A H，DISESSA A A，等．論思維和STEM教育[J]．?dāng)?shù)學(xué)教育學(xué)報(bào)，2019，28（3）：70-76．

[責(zé)任編校：周學(xué)智、陳雋]