论STEM教育何以特殊

来源:用户上传      作者:杨开城 公平

　　【摘 要】
　　 STEM教育是过几年就冷下去的教改运动吗？不是。但是，作为聚焦国民科技创新素养培养的STEM教育，如果离开了自身的专业化和现代化，将无法生存和成熟。成熟的STEM教育需要具备四个外部特征――问题解决、创中学、设计制造和协作探究，以及两个内部特征――S.T.E.M.知识真实的整合性的应用和科学精神的熏陶与强化。这种STEM教育会是一种全新的教育实践，它需要零起点开发的，数字化、标准化和结构化的，包含教学详案的课程产品，需要“用教学过程说明自身”的教学评价方式，需要专业化的人力资源配置，需要全新的教育产业链。在理论上，STEM教育并不需要旧教育学（Pedagogy），它需要的是新教育学（Educology）。在新教育学的引I下，当下的STEM教育运动是一场教育现代升级转型的机会。
　　【关键词】 STEM教育;教育专业化;新教育学;课程开发;教学评价;教育产业链;教育现代化;科技创新素养
　　【中图分类号】 G511 【文献标识码】 A 【文章编号】 1009-458x（2022）4-0048-07
　　早在20世纪80年代，美国就已经意识到STEM教育对于经济发展和国家竞争的重要意义（National Science Board， 1986）。在21世纪第二个十年，西方发达国家开始将STEM教育置于国家发展的战略地位（宿庆， 等， 2020）。人们普遍认识到，在信息社会科技创新（而非超时劳动）是财富增值的核心所在，科技创新能力是一种国家实力的表现。而一个国家科技创新能力的提升，离不开具有相应功能的教育，即离不开STEM教育。
　　可是，我们能真正实现STEM教育吗？毕竟历史上雷声大雨点小的教改运动比比皆是。即使美国STEM教育已经坚持三十多年，人们仍有理由怀疑，我国STEM教育是否仍会在一阵火热的讨论和尝试后，只留下文献意义上的遗产？我们认为，STEM教育可以拥有与以往不同的命运，STEM教育有其特殊性。
　　一、STEM教育的基本特征
　　STEM教育不是“科学教育+技术教育+工程教育+数学教育”的总和，也就是说，不是S.T.E.M.教育，而是一个全新的教育领域，这个教育领域的核心任务是培养和提升学生综合运用S.T.E.M.知识从事创新发明的能力。由此我们认为，STEM教育需要具备四个外部特征：①问题解决，即运用知识感知问题、制订解决策略、评估解决效果、改进解决方案。②创中学。STEM教育中的问题解决不是解决纸面问题，而是解决开放性的具有现实意义的真实问题，更重要的是通过创新发明来解决问题。但从教育角度看，创新发明只是解决问题的外部形式，最终的目的仍是通过创新发明深化和整合所学知识。③设计制造。在中小学阶段，STEM教育的“创中学”最常见的表现形式是创制工程作品。它不是单纯的手工制作，而是更加专业化的设计与制造过程，包含特定的设计过程以及这个设计过程所带来的推敲、取舍等蕴含知识运用的机会。④协作探究。STEM教育中通过正规设计、规划和创建作品来解决问题的过程，不是简单机械重复已知操作的过程，而是一个真实的创新发明的过程，其中蕴含着事先无法预知的挫折和挑战，因此需要比较高的动力水平以及多主体的智力交流和贡献，所以需要按照协作探究的方式展开。同时，如果仅仅限于这四个外部特征的约束，STEM教育极可能退化为简单的手工制作而与创新发明能力的培养无关。因此我们还必须强调STEM教育的两个炔刻卣鳎孩S.T.E.M.知识真实的整合性的应用，在STEM活动中让不同领域知识发挥其功能：科学知识的解释与预测、技术知识的物质能量信息变换、工程知识的过程管理、数学知识的基于数形规律等知识的长程推理;②科学精神的熏陶与强化，如基于事实、定量测量、精确判断、理性证伪、勇于质疑、平等沟通等。前者事关STEM教育能力培养的功能，后者事关STEM教育价值观培养的功能以及STEM教育的动力系统。只有同时满足上述内外特征的STEM教育实践，才能将“21世纪核心素养”“计算思维”“设计思维”“创造力培养”等从理念的天堂拉到现实的行动中。
　　STEM教育的多项内外部特征决定了其在性质上就不是一阵教改运动――试图修正某些教育观念、采用某种新的教学方法，而是一种新型的教育生活，它需要相当的持久性才能实现STEM教育的价值，而且这种教育生活面向所有的学生而非只朝向具有一定特长或兴趣的少数学生，因为它试图提升的是整个民族的科技创新素养。STEM教育不关注纸笔应试能力，而是关注创新地解决具有现实背景的真实问题的能力，其必然包含动手活动，但不追求肤浅的“寓教于乐”，而是强调对真理的“艰辛”求索。因此，在原来的科目教学中点缀几个貌似体现STEM教育理念的环节，不是我们所说的STEM教育。依赖这类属于教师私人的、而且是时下偶发的行为，不足以实现STEM教育的功能。STEM教育需要的不是零星的教育革新行动，而是在成熟的STEM课程体系保障下的普遍教育行动。
　　二、STEM教育是一种全新的教育实践
　　从国家竞争的角度看，我们需要成熟的STEM教育。与当下的教育相比，成熟的STEM教育是一种全新的教育实践。可以说，STEM教育如果不成为一种全新的教育实践将无法生存与成熟。可是面对STEM教育的价值诉求，国内当下教育实践中可利用的资源便是各种综合实践课或手工课。这些课“动手”“活动”的特点，让人产生一种误解：这些课程天然就是STEM课程（只是名字不同），或者将它们经过简单改造，强调一下“实验”“探究”“设计”，便是STEM课程，由此展开的便是STEM教育。为了提高辨识能力，我们提出了三代STEM课程的观点（杨开城， 等， 2020），并且将只动手无知识含量的活动课称为大孩子的手工课，简称“大手工课”。大手工课不是STEM课。如果将大手工课整合了工程知识，按照系统工程过程管理手工制作过程，这便是第一代STEM课程。这是国内最容易生成的STEM课程，很多情况下这类课程中的手工制品没有知识含量，教学很容易退化为大手工课。如果我们将科学知识作为背景知识整合进第一代STEM课程，再将各种材料也归入技术范畴，设定材料选择探索的机会，这便生成了第二代STEM课程。如果我们在第二代STEM课程基础上，整合技术知识和数学知识，并且在某些环节形成基于知识的推理，那么就形成了第三代STEM课程。由于第三代STEM课程所包含的知识需要精确鉴别且分属不同领域，因而课程开发工作具有一定的难度。

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