胡來林 溫州大學STEM教育研究中心主任，溫州大學教育學院教育技術專業(yè)教授、碩士生導師，浙江省STEM名師工作室負責人，浙江省STEM教育協(xié)同創(chuàng)新中心兼職研究員。

STEM教育的發(fā)展

一、STEM教育的基本概念與擴展

通常意義上的STEM是指科學、技術、工程、數(shù)學，但在現(xiàn)實實踐中，其內(nèi)涵有了很多種擴展。這種擴展主要有兩個方面：一方面是對字母含義的擴展，比如字母“M”既可以是原意“數(shù)學”，也可以擴展為“應用數(shù)學”;另一方面是對領域的擴展，如STREM（科學、技術、閱讀或寫作、工程、數(shù)學）、STEMM（科學、技術、工程、數(shù)學、醫(yī)學）等。不同層面的擴展反映了國家和研究機構對STEM的不同理解，但STEM的總體框架不會改變。在中小學的教學實踐中主要有三種模式：STEM、STEAM、STREAM。我們?yōu)榱吮磉_方便，有時統(tǒng)稱為STEM+。

STEM最早由美國國家科學基金會于2001年提出，是一個跨學科教育。對STEM這個概念的理解，我認為有三個方面：1.STEM教育是分科提升的，強調(diào)核心知識與大概念學習。2.STEM教育是分科融合的，強調(diào)基于真實問題的項目式學習。3.STEM教育是擴展的，從美國到世界各國，從高校到中小學幼兒園，從STEM擴展到STEM+，從數(shù)學“M”擴展到多個學科。

2006年，為了解決STEM似乎只是偏重科技教育這一問題，美國格雷特·亞克門（Georgette Yakman）教授提出“STEAM”，增加了字母A（Art，藝術），并構建了STEAM模型及教育框架，設計了STEAM教學過程卡，并開展STEAM教育的培訓認證。隨后，英國、韓國、美國和中國等相繼采用了STEAM的概念。這里所增加的A是一種廣義的藝術，包括精致藝術、人文藝術、語言藝術、肢體藝術等，對科技教育來說，主要是借助藝術教育中的可視化過程、美感素養(yǎng)、設計思維、外顯美等，幫助學生提升創(chuàng)造力、發(fā)展理解力、增長審辯力、進階學習力。

在進一步的教學實踐中，有的學校會根據(jù)需要再增加一個字母R，包含閱讀、寫作、機器人等含義，從而生成了STREAM模式。R一方面指學科閱讀（Reading），在STREAM模式下主要是指信息類的文本以及科技說明文本寫作，其價值在于為STEM項目與主題提供源泉，為解決STEM項目問題提供策略和方法。尤其在小學階段特別強調(diào)閱讀和寫作素養(yǎng)，增加R更加凸顯閱讀、寫作與科技的融合。STEM教育可以是多學科的融合，也可以是單一的具有STEM性質(zhì)的學科，因此R另一方面指機器人學科（Robotics），機器人學科是在新一代人工智能背景下產(chǎn)生的，同時也是非常具有STEM屬性的學科。R的增加，既是AIQA（即人與人工智能打交道的能力，利用人工智能技術的能力）教育的最佳載體，也是對創(chuàng)客教育的有效繼承。

在以上一系列的發(fā)展歷程中，STEM更多應用于初中階段，而STEAM和STREAM更多應用于小學和幼兒園階段。

二、STEM教育的國際發(fā)展

STEM教育緣起于1983年發(fā)布的《為21世紀而教育美國人》報告。該報告認為，美國當前的教育制度必須徹底改革，重點放在提高學?？茖W和數(shù)學教學水平上，向兒童提供進入21世紀所必需的智力工具，否則美國將成為未來的“工業(yè)恐龍”。隨后，美國從國家層面陸續(xù)發(fā)布了多個戰(zhàn)略報告，如《美國2000年教育戰(zhàn)略》（1991）、《塑造未來：透視科學、數(shù)學、工程和技術的本科教育》（1996）、《國家行動計劃：應對美國STEM教育體系的重大需求》（2007）、《K-12教育中的工程教育：了解現(xiàn)狀和改進前景》（2009）、《培養(yǎng)與激勵：為美國的未來實施K-12年級STEM教育》（2010）、《2015年STEM教育法》（2015）等。直至2018年，美國前總統(tǒng)特朗普提出“北極星計劃”，在特朗普時代“美國優(yōu)先”這一理念下，要求STEM教育要在全世界成為美國的優(yōu)勢，讓美國STEM教育成為掃盲創(chuàng)新就業(yè)的領導者。

與此同時，一些發(fā)達國家也開展了一些STEM國家計劃，并把它作為提升國家人才戰(zhàn)略培養(yǎng)角度進行規(guī)劃。如英國開展了STEM教師培訓、建立國家級STEM示范活動;德國開始關注學生在STEM方面的職業(yè)興趣和發(fā)展、啟動了一批覆蓋“教育鏈”全程的STEM促進項目;芬蘭提出了全國STEM教育促進項目，設立了國家LUMA中心，在校外為兒童和青少年量身打造了STEM學習和教育活動;等等。

三、中國STEM教育的發(fā)展與融合

我將中國的STEM教育分為兩個階段：第一個階段為創(chuàng)客階段，第二個階段為STEM教育階段。盡管中國自2001年就引入STEM教育，但并未引起足夠的重視。2015年，在國務院提出《關于大力推進大眾創(chuàng)業(yè)萬眾創(chuàng)新若干政策措施的意見》的推動下，創(chuàng)客教育進入火爆發(fā)展期。2016年，創(chuàng)客教育和STEM被寫入教育部教育信息化文件。2017年，中國教育科學研究院STEM教育研究中心成立，STEM教育真正開始被重視。同時，相繼出臺了《中國STEM教育白皮書》（2017）、《中國STEM教育2029創(chuàng)新行動計劃》（2018）、《STEM教師能力等級標準（試行）》（2018）等政策文件，大力推動STEM教育，成為中小學基礎教育改革的熱點。創(chuàng)客教育與STEM教育是有一定區(qū)別的，具體如表1所示。

STEM教育生態(tài)建構

一、信息技術加速VUCA時代的到來

VUCA是易變性（Volatility）、不確定性（Uncertainty）、復雜性（Complexity）、模糊性（Ambiguity）四個英文單詞的首字母縮寫，VUCA時代是指變幻莫測的時代。STEM教育可以說是今天的創(chuàng)新，明天的教育，其本身的特征以及未來社會對人才的需求決定了STEM教育的生態(tài)。

BBC基于劍橋大學研究者Michael Osborne和Carl Frey的數(shù)據(jù)體系分析了365種職業(yè)未來的“被淘汰率”，其中會計、保險業(yè)務員、銀行職員、政府職員等被淘汰率較高，藝術家、科學家、建筑師、心理醫(yī)生等被淘汰率較低。這說明，智能時代會帶來人們工作的不確定性和易變性。

從教育上來說，當前的教育有兩個特點：一是教師對知識點的傳授、學生對知識點的掌握，不僅量多，而且面廣，中國學生對基本知識的掌握呈現(xiàn)“均值高”的特點;二是把教育等同于知識，并局限在知識上，教師傳授知識是本職工作，學生學習知識是分內(nèi)之事，知識幾乎成為教育的全部內(nèi)容。而在人工智能時代，“高考機器人”在知識考試中比人更具有優(yōu)勢，人工智能讓已知知識的學習變得如此低能，未來的學習將受多種復雜因素的影響。

二、VUCA時代呼喚教育創(chuàng)新

美國21世紀技能聯(lián)盟基于10年來的研究，提出了“21世紀學習框架”，致力于為開創(chuàng)美好生活而學習的“新平衡學習”范式，從社會轉型的實際出發(fā)，在學習系統(tǒng)各個側面努力實現(xiàn)平衡協(xié)調(diào)。該范式的具體內(nèi)容有：學習的要義——形成傳統(tǒng)、現(xiàn)代、未來的連續(xù)統(tǒng)一體;學習的指向——質(zhì)疑解難（如圖1）;學習的科目——傳統(tǒng)核心科目與跨領域主題;學習的預期結果——三套21世紀技能（如圖2）;學習的環(huán)境——完整兒童的完整環(huán)境;學習的課程標準——學以致用;學習的評估要求——多樣全面;學習的價值與創(chuàng)新——為美好生活而學習。