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(jīng)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(chǔ)教育工作經(jīng)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(yè)發(fā)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(fā)展知識經(jīng)濟和高新技術(shù),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(lǐng)域,而STEM(科學、技術(shù)、工程和數(shù)學)教育則是新加坡教育領(lǐng)域中的重點關(guān)注內(nèi)容。在新加坡政府看來,要想保持經(jīng)濟的持續(xù)增長,就必須加強STEM 教育,并通過STEM 教育為國家發(fā)展提供具備專業(yè)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(shù)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(xiàn)。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(xiàn)狀及特征作簡要描述,并對新加坡未來STEM 教育發(fā)展的方向進行介紹。
新加坡STEM 教育現(xiàn)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(xiàn)在政治領(lǐng)袖的表態(tài)、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(wù)資政吳作棟先生在2017 年召開的東盟會議上作了主旨發(fā)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(shù)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(fā)布了“未來能力框架”(Framework of futureskills)[3]??蚣苤赋?,新加坡社會和經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵技能增長領(lǐng)域包括數(shù)字經(jīng)濟、綠色經(jīng)濟和護理經(jīng)濟。新加坡未來經(jīng)濟中各種工作角色所需的技能集都與STEM 密切相關(guān)。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(yīng)未來社會生活的消費者和從業(yè)者。這一教育目的在A-Level 的課程大綱中也有體現(xiàn),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(yè)/經(jīng)濟性”(professional / economic)3 個要素構(gòu)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(chǔ)的,在新加坡政府看來,這同樣與STEM 教育密切相關(guān)[4]。
STEM 課程單學科全程開設(shè)
新加坡STEM 教育課程在K—12 年級是拉通開設(shè)并以單一課程的形式出現(xiàn)的。在新加坡的中小學,科學、數(shù)學、設(shè)計與技術(shù)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(xù)成為科學和數(shù)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(lǐng)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(yīng)該系統(tǒng)地在學校實施綜合STEM 課程,而且它不應(yīng)該是一個可考試的科目。在撰寫本文時,關(guān)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(nèi)容組織
如前所述,新加坡在K—12 年級全程開設(shè)了STEM 課程內(nèi)容,主題式是STEM 課程內(nèi)容組織的主要形式。例如在小學階段科學課程中,課程內(nèi)容被規(guī)劃為5 個主題,分別是“系統(tǒng)”“相互作用”“能源”“多樣性”和“循環(huán)”,STEM 課程內(nèi)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(shè)延續(xù)了小學階段的方式,那就是獨立設(shè)置科學課程。這時的科學課程內(nèi)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(tǒng)”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(shè),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(zhì)觀”(Nature ofScience,NOS),以及“科學、技術(shù)、社會與環(huán)境”(Science,Technology,Society,andEnvironment,STSE)。
STEM 教育應(yīng)用學習項目開發(fā)
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(fā)了應(yīng)用學習項目(AppliedLearning Programme,ALP)。應(yīng)用學習項目,顧名思義,就是將STEM 教育應(yīng)用于現(xiàn)實生活的具體實踐中,從而達到學習的目的。顯然,應(yīng)用學習項目將STEM 教育與現(xiàn)實生活建立起了有意義的聯(lián)系,這對激發(fā)學生科學學習的興趣、激發(fā)學生好奇心有很大幫助。應(yīng)用學習項目強調(diào)將學生在學校學到的知識和技能應(yīng)用于可能出現(xiàn)在工業(yè)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(shè)了應(yīng)用學習項目,2023 年將逐步推廣到小學階段。STEM 教育應(yīng)用學習項目分為5 個關(guān)鍵領(lǐng)域,分別為“城市和城市技術(shù)”“新興技術(shù)”“未來交通”“健康與食品科學”,以及“可持續(xù)發(fā)展”。應(yīng)用學習項目依靠學校因地制宜開設(shè)并實施。例如,有學校開發(fā)了一個STEM 教育應(yīng)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(diào)查,通過調(diào)查進而了解土地復(fù)墾、珊瑚恢復(fù)和沿海物種多樣性等人類可持續(xù)發(fā)展的一些行動。通過應(yīng)用學習項目,學生關(guān)于生物多樣性和可持續(xù)發(fā)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(guān)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(wù)之急。新加坡政府在國立教育學院(National Institute of Education,NIE)專門設(shè)立了STEM 教育研究中心(meriSTEM@NIE)。該中心負責培訓(xùn)新加坡在職科學教師的STEM 教育能力,并頒發(fā)STEM 課程開發(fā)資格證書。在職教師需要在NIE 完成一定課時的課程培訓(xùn),內(nèi)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(shù)等內(nèi)容。STEM 教育培訓(xùn)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(shù)字制造的內(nèi)容和技能知識,當他們的解決方案考慮用戶需求時,培養(yǎng)對他人的同情心[6]。受培訓(xùn)教師也將通過具體的STEM 課程開發(fā)項目獲得STEM 教育能力的提升。例如,教師將學習數(shù)字制造,通過3D 打印和數(shù)字縫紉等技術(shù),他們可以運用這些知識和技能創(chuàng)建為期數(shù)周的綜合STEM 課程,幫助學生運用這些知識解決復(fù)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(tài)整合
STEM 教育作為支持學生探究、創(chuàng)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(tài)整合。根據(jù)新加坡教育部設(shè)立的STEM 教育審查工作組的建議,政府已經(jīng)采取了協(xié)調(diào)的努力,以提高學生對STEM 課程和職業(yè)的興趣。在新加坡STEM 教育生態(tài)系統(tǒng)中,正在進行更多的協(xié)同努力,以培養(yǎng)充滿激情和技能的STEM 教育從業(yè)者,他們將領(lǐng)導(dǎo)和激發(fā)學生對STEM 學習和職業(yè)產(chǎn)生興趣。STEM 生態(tài)系統(tǒng)的主要利益相關(guān)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(huán)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(guān)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(gòu)建為一系列不同程度整合,且有關(guān)學習焦點(概念或技能發(fā)展到經(jīng)驗性學習)、任務(wù)性質(zhì)(常規(guī)到非常規(guī))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(xùn)十分重視,而且將STEM 教育師資的培養(yǎng)前移到了職前階段,形成了職前、職后連貫培養(yǎng)。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(xùn)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(yè)的教師候選人,接受國立教育學院為期16 個月的培訓(xùn),獲得文憑)和BSC 項目(師范本科項目)培養(yǎng)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(lián)網(wǎng)的內(nèi)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(guān)的活動中,以訓(xùn)練他們設(shè)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(shù)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(jīng)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(yè)人士”計劃。在這個計劃中,教師組成跨學科團隊,設(shè)計綜合STEM 課程,核心是復(fù)雜、持續(xù)和延續(xù)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(lǐng)域和關(guān)注對象,本身就體現(xiàn)了STEM 教育國際化的特征。因此,作為STEM 教師教育的唯一培訓(xùn)機構(gòu),國立教育學院STEM 教育研究中心除了致力于設(shè)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(gòu)研究者等與國立教育學院實現(xiàn)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(yè)發(fā)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(qū)域合作項目,旨在建立圍繞STEM 教育實施的社會產(chǎn)業(yè)、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(jié)束語
STEM 教育是當前新加坡科學教育中的重要內(nèi)容,持續(xù)的政策改進和新的政策的醞釀,為新加坡科學教育繼續(xù)推動STEM 教育走向深入提供了政策支持;職前STEM 教師培養(yǎng)和在職STEM 教師培訓(xùn)相結(jié)合,為STEM 教育實施提供了源源不斷的合格師資;連貫設(shè)置的國家STEM 課程和個性化的校本STEM 應(yīng)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(tài)是新加坡政府著力要開展的工作。
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(更多關(guān)于本文的信息可以參考以下書目的章節(jié):[1] Tan,
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