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STEM教育，你真的了解吗
文 | 本刊记者 孙习涵
2015年,教育部在《关于 “十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见（征求意见稿） 》中首次提出要 “探索STEAM(科学、技术、工程、艺术、数学的统称）教育、创客教育等新教育模式” .STEAM成了极少的写入教育政策的英文词汇之一.
这两年间,STEM教育如同一阵飓风席卷中国,诸多中小学将STEM标榜为学校的特色教育,纳入学科教学和日常活动,而社会上的各类机构也纷纷加入队列,群分STEM教育这块 “蛋糕” .
一时间, 这个由Science（科学） 、 Technology（技术） 、Egineering（工程） 、Maths（数学）四部分构成单词缩写令整个社会躁动不已,趋之若鹜.
纵观世界,STEM作为国家人才发展战略受到了广泛重视.究其根本,国家间竞争的根本是人才的竞争,而STEM教育作为一种跨学科教育的典型代表,在创新人才培养中扮演者不可估量的角色.
但在一片繁荣的盛景背后,似乎少有人追问原点,STEM到底是什么,在中国应该如何做STEM教育？
观念： 认知的混乱
“美国在20世纪80年代最早提出STEM教育战略是因为当时的美国缺乏理工科人才 ,但反观中国,其实并不那么缺乏理工科人才. ”早些年,做过STEM教育国家政策比较研究的北师大物理系教授李春密告诉记者.
在北师大中国教育创新研究院副院长魏锐看来,STEM并非是个全新的概念,早在20世纪80年代所提倡的 “STS教育” （科学、技术、社会）与STEM便有异曲同工之处,同样强调跨学科、强调技术和工程,并以实际的问题为导向.
“哪怕从中国来说,过去学工、学农,用纸卡片做模型,这些也强调动手、思维,与社会的联系,另外,我们现在提倡的研究性学习、综合实践活动,某种程度上说,与STEM的理念是极其相似的. ”魏锐说.
如果从这个意义上说,STEM更像是当时这些理念的发展与升华.
对于STEM教育理念引入中国本身,李春密表示绝对认同,因为它培养学生的跨学科思维、批判性思维、合作能力以及解决问题的能力等,这对于创新人才的培养意义深远.
“STEM教育这个理念本身完全没有问题,但问题在于现在很多学校只是扣了一个STEM教育的帽子,玩儿新奇概念,而并没有实质内容. ”李春密强调.
中国基础教育质量监测协同创新中心副主任胡卫平教授这些年调查了市面上开展STEM教育的学校后发现,大多数学校对STEM的理解还只停留在粗浅的表面.譬如,很多学校引入了3D打印机,但只是让学生学会操作3D打印机的技能,更有甚者仅仅将这些仪器当作摆设.
“现在卖3D打印这样的器材公司火了一大片. ”胡卫平直言.
李春密同样注意到了这一现象,在他看来如今中国的STEM教育主要被商业机构所 “绑架” . “不同于美国为STEM提供公益支持的企业,中国企业的第一考虑是为了盈利. ”
他认为,这个现状的关键在于STEM缺乏顶层设计,学术界也尚未形成一套系统的关于STEM的理论体系.对STEM的认知亟须规范.
STEM的 四 个 维 度 之 间 存 在 一定 的 联 系,Science（科学）和Mathematics（数学）是基础,而Engineering（工程）是目标,Technology（技术）是实现目标的手段和过程.
李春密用杯子做了一个形象的类比, “要做一个杯子,容积、尺寸、形状是数学； 材料硬度、强度、耐温程度是科学； 用什么样的工艺做出来是技术； 而最后呈现出来的这个杯子的产品是工程. ”
而现在的STEM教育主要落在了技术层面上,“比如计算机、编程这些通用信息技术和互联网+的内容,但如能源、环境问题、城市建设规划这些实际生活中的问题仅仅靠这些是不能解决的. ”魏锐强调.
李春密还观察到了一种普遍的现象,就是将STEM教育和创客教育结合在了一起,而开展创客教育的主要以小学和初中为主.他觉得这是一种 “抢跑行为” ,因为小学阶段学生科学知识的积累不够,而 “创客”需要有一定的专业积淀和思维能力. “可以在小学阶段做STEM 教育,但更关键的是培养孩子的学科基础. ”
在魏锐看来,这和现在教育圈的浮躁也不无关系. “很多学校都在求新求异,但少有静下心来锤炼STEM理念,将真正有价值的东西深化下去. ”
困境： “软件” 和教师的缺失
如果说,外部器材是STEM教育的硬件,那么课程体系则是STEM的 “软件” ,而 “软件”恰恰是目前国内STEM教育最为缺乏的.魏锐将它归因为教育体制改革的迟滞性和市场机制的不健全.
一方面,教育采购系统主要还是支持硬件,但对课程这类软件的支持力度不够,无法对它进行精准评估,这就导致学校在购买课程上的艰难和迷惑.
而从企业的角度来说,因为现阶段,研发和创新的知识产权不受保护,企业不会在STEM课程体系的开发上投入太多资金,卖设备和耗材是最直接的盈利手段.
而 “软件”的缺失也便导致了STEM教育当中理性精神的缺失, 致使STEM教育停留在了动手的阶段,而不注重培养孩子的理性思维,而理性思维的培养是STEM教育中近乎 “灵魂”的一环.魏锐与很多企业接触后发现,即便有一些打着培养孩子设计思维的口号,但力度仍然远远不够.
李春密认为,好的STEM课程设计一定要注重迁移性,注重从小学到大学各学段之间的衔接.而当这样一套系统的课程体系出来之后,自然而然地就能够运用到传统学科当中.
除却课程,在多数专家看来,STEM教师的缺乏是STEM落地的最大的瓶颈.如今,在国内的高校还没有开设专门的STEM教育专业,跨学科人才的培养是极度匮乏的.但现有的教师无论是专业还是视野都与STEM缺乏一定的匹配度,也很难将STEM教育融入学科当中.
而从学校的角度来培养跨学科教师又容易走向一些极端.在STEM教育跨学科背景下,一些小学开始推进全科教学的理念,培养全科教师.但魏锐对这一现象表达了理性的看法, “中国教育缺学科融合,但并不意味着否定分科,教育的发展必然会伴随着学科分化和学科融合,一味用融合来替代分化肯定是不可取的.西方国家的全科教学被证明是一种不好的做法,而中国最大的优势就是分科教学. ”
“学校从实践层面去培养跨学科教师一定会存在短板,需要大学树立一门综合学科来完成这件事情. ”李春密说.
现阶段,教育机制和政策很难迅速对STEM的形式进行应对,魏锐认为由学校来培养自己的STEM教师具备一定的可操作性,但这同样面临着很多制约因素,包括如何在保证教师现有工作量的情况下腾出额外的时间对教师进行STEM培训.
魏锐坚信很多问题还需要政府层面去做更多的引导和调控,比如对于课程问题,一旦政府对有了需求和要求,学校就会更多地购买课程,企业也会投入更多的资金在课程的开发上,
落地： 学校的探索与行动
如何让STEM真正落地？李春密觉得最核心的路径有两条： 其一,与传统学科教学进行融合； 其二,构建STEM课程体系.现阶段,即便这样的路径困难重重,但并不妨碍一些先行者进行尝试和努力.
清华附中校长王殿军对STEM的看法很实际：STEM在学校的落地一定要考虑好国际界限与本土化的问题.
结合学校的多元智能实验室和STEM体系,清华附中制定了设计思维、开源项目、科学探究、智能制造、艺术创造、特色专题系列六大领域的STEM课程.
而项目式学习则成了STEM教育实施的载体.项目式学习首先给学生创设一个现实背景下的主题,通过老师、学生交流讨论,明确问题,设定项目内容和项目具体的任务.学生根据项目的任务进行规划,调研相关领域的进展、分析项目的可行性、制定研究计划、建立理论模型、编程模拟、数值计算、原型机设计、测试反馈、分享交流讨论等流程后完成项目.
项目最终的产出是多样化的,可以是一篇论文,也可以是一个作品.
南京外国语学校则利用STEM和学校的传统人文学科优势相结合,衍生出了STEM+的概念,即在科学、技术、工程、数学融合的同时,也要融合艺术、 人文, 培养学生的综合素养.在学校的选修课中,既有理化生三门学科的STEM实验室课程,又融入哈佛辩论、国际戏剧等人文课程,做到 “文理兼容” .
STEM教育与学科融合的案例已经在一些学校实现.譬如在上海世界外国语小学的美术课上,传统的美术教学元素依然被保留,后续则加入STEM教育的器材及实践操作.学生根据STEM项目的需求去设计产品.在升级版的美术课上,学生既是工程师,又是设计师.
同样的理念也贯穿在该校的数学课上.在学习使用圆规的课堂上,学生要先学习如何自己动手制作一个自动圆规,然后再学习教材里圆规的知识.
而在应对缺乏STEM教师这个关键问题上,南京外国语学校的做法是 “团队合作” ： 从学校的物理、化学、生物、数学和计算机组各抽调了几名教师成立了一支STEM+教师队.这支队伍会定期在团队内举行主题沙龙.每一名教师分享自己在工作学习中研究的前沿领域和专业内容,其他教师聆听并讨论,以此促进教师之间的相互成长.
组建了这样一支 “全学科”的教师队伍之后,学校在进行STEM课程活动的过程中就有了强力的支撑,各学科教师默契配合对学生进行专业领域的指导.
事实上,在魏锐看来,如今学科教学的方向已经在往STEM的方向发展,越来越基于真实情景下的复杂问题解决,转向项目制,因为,只有在这样的情境下,学生才能充分地进行素养表达,而非孤立的知识和技能.
或许,不久的未来,STEM将成为一种约定俗成的方式,归于平凡.
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