STEM教育：著眼未來的人才培養(yǎng)

黃瑞

STEM是以下四科英語單詞的縮寫：科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）。1986年，美國國家科學(xué)委員會（NSB）發(fā)表了《本科的科學(xué)、數(shù)學(xué)和工程教育》報告，報告中提出了“科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程和技術(shù)教育集成”戰(zhàn)略，以此來開發(fā)大量的科技人力資源，保持國家經(jīng)濟的全球領(lǐng)導(dǎo)地位，被視為STEM教育的開端。但如果簡單地把STEM教育理解為僅僅是這幾門學(xué)科的學(xué)習(xí)就大錯而特錯了。正確理解STEM教育的“打開方式”，是跳出學(xué)科界，從培養(yǎng)創(chuàng)新型復(fù)合型人才的角度出發(fā)去探尋。

STEM教育與國家社會經(jīng)濟轉(zhuǎn)型人才需求之“約”

2015年，美國教育技術(shù)研究者描繪了人工智能支持下的學(xué)習(xí)。吉林延邊大學(xué)師范學(xué)院支彬茹基于CNKI中國知網(wǎng)對我國的STEM教育研究相關(guān)文獻進行分析后得出結(jié)論：我國對STEM教育的研究歷史近10年，尤其是從2013年以來的三年研究日益加溫。2017年9月11日筆者在百度上輸入“STEM”，跳出的條目高達上千萬條。

STEM教育這么“熱”，當(dāng)然是與當(dāng)前技術(shù)改變生活的時代息息相關(guān)，更與國家政策指引緊密相連，歸根到底是人才培養(yǎng)的訴求之約。

中國教育科學(xué)研究院國際比較教育研究所長王素在解讀《中國STEM教育白皮書》時呈現(xiàn)了一些數(shù)據(jù)和排名：在全球競爭力排名中，中國排在28位，全球創(chuàng)新指數(shù)中國排名22位。中國目前勞動力數(shù)量世界第一，經(jīng)濟總量處于世界第二，我們百萬人研發(fā)人員的數(shù)量在128個國家中排名46位，不是很高。根據(jù) 2013 年麥肯錫全球研究所研究報告估算，2020 年的中國將面臨 2200 萬人的工程技術(shù)人才缺口。 這其中很大部分屬于懂得計算機、網(wǎng)絡(luò)的高端人才，說明中國人才結(jié)構(gòu)存在缺陷，缺乏創(chuàng)新型人才和高水平技能人才已經(jīng)成為中國經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的瓶頸。人才的培養(yǎng)有賴于教育的百年樹人。美國等國的經(jīng)驗表明，STEM教育是提高學(xué)生實踐能力、創(chuàng)新能力，培育創(chuàng)新型復(fù)合型人才的有效途徑。理所當(dāng)然，STEM教育被納入了中國國家戰(zhàn)略發(fā)展政策之中。

國家科技戰(zhàn)略政策融入STEM教育理念。2006年《國務(wù)院關(guān)于實施<國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）>若干配套政策的通知》中指出，“大力倡導(dǎo)啟發(fā)式教學(xué)，注重培養(yǎng)學(xué)生動手能力，從小養(yǎng)成獨立思考、追求新知、敢于創(chuàng)新、敢于實踐的習(xí)慣。切實加強科技教育?！?/p>

科學(xué)教育政策重視STEM教育。2016年國務(wù)院發(fā)布的《全民科學(xué)素質(zhì)行動計劃綱要實施方案（2016-2020年）》提出，在義務(wù)教育階段要基于學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)框架，完善中小學(xué)科學(xué)課程體系，研究提出中小學(xué)科學(xué)學(xué)科素養(yǎng)，更新中小學(xué)科技教育內(nèi)容，加強對探究性學(xué)習(xí)的指導(dǎo)；在高中階段要鼓勵探索開展科學(xué)創(chuàng)新與技術(shù)實踐的跨學(xué)科探究活動，同時規(guī)范學(xué)生綜合素質(zhì)評價機制，促進學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力的發(fā)展。

教育信息化政策明確STEM教育發(fā)展任務(wù)。2015年，教育部在《關(guān)于“十三五”期間全面深入推進教育信息化工作的指導(dǎo)意見（征求意見稿）》中首次提出要“探索STEAM教育、創(chuàng)客教育等新教育模式”。2016年教育部在《教育信息化“十三五”規(guī)劃》進一步要求：“有條件的地區(qū)要積極探索信息技術(shù)在‘眾創(chuàng)空間、跨學(xué)科學(xué)習(xí)（STEAM教育）、創(chuàng)客教育等新的教育模式中的應(yīng)用，著力提升學(xué)生的信息素養(yǎng)、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，養(yǎng)成數(shù)字化學(xué)習(xí)習(xí)慣，促進學(xué)生的全面發(fā)展，發(fā)揮信息化面向未來培養(yǎng)高素質(zhì)人才的支撐引領(lǐng)作用?！?/p>

STEM素養(yǎng)是孩子應(yīng)對未來時代發(fā)展的教育剛需

美國經(jīng)濟學(xué)家凱西·戴維森（Cathy Davidson）指出：“當(dāng)今學(xué)校執(zhí)著于教導(dǎo)我們的小孩以古老的方式去應(yīng)對他們長大后的經(jīng)濟局勢……可預(yù)見的是2011年入學(xué)的美國小學(xué)生，他們中有65%從學(xué)校畢業(yè)后，將從事目前并不存在的職業(yè)。”這意味著教育必須思考如何為孩子未來奠基。新時代知識的快速更新已無法阻擋，能力與素養(yǎng)的涵養(yǎng)才是應(yīng)對未來社會發(fā)展的不變之舉，其中STEM素養(yǎng)必不可缺。

如何理解STEM素養(yǎng)？南陽理工學(xué)院教育學(xué)院教授呂延會認為，STEM 素養(yǎng)既不單指知識，也不單指創(chuàng)新能力，是知識、技能、能力、情感等因素的綜合。當(dāng)然，每個因素又是多種因素的綜合，如科學(xué)技術(shù)知識涉及數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物、地球、信息等，技能包括學(xué)習(xí)與創(chuàng)新技能、媒介數(shù)字素養(yǎng)技能、職業(yè)和生活技能。能力包括思考與問題解決能力、探索學(xué)習(xí)能力、科技實踐能力、創(chuàng)意革新能力。 STEM 因培養(yǎng)科技人才，應(yīng)對國際科技競爭而興起，因此，最初STEM 指向科學(xué)技術(shù)教育和創(chuàng)造、運用，但鑒于科技的兩面性，科技需要人文加以引導(dǎo)，因此，STEM 就增加了 Art，變?yōu)?STEAM。 這里的“A”，最早是韓國提出的，指的是藝術(shù)。 后來美國把“A”也吸納進去，賦予了它更廣泛的含義，不僅僅指藝術(shù)，還包括人文、語言、文化、社會學(xué)等十多門學(xué)科?！癆”的加入，不僅培養(yǎng)學(xué)生對科技的向往和熱愛的情感， 對 STEM 領(lǐng)域的態(tài)度和興趣，而且引導(dǎo)學(xué)生形成正確的科技觀、科技運用觀，防止人在創(chuàng)造技術(shù)之時，又被技術(shù)所異化，成為只有技術(shù)而無人性的單向度人。

STEM教育是對“錢學(xué)森之問”的現(xiàn)實解答

“為什么我們的學(xué)?？偸桥囵B(yǎng)不出杰出人才？”2005年，“錢學(xué)森之問”振聾發(fā)聵，成為中國教育迫切需要攻克的世紀難題。

2017年6月9日，在由國務(wù)院參事室公共政策研究中心和新華網(wǎng)思客共同主辦的《參事講堂》清華大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院院長錢穎一教授用愛因斯坦的三句話解答了“錢學(xué)森之問”。而這三句話凝聚的核心精神均可在STEM教育中找到腳注。所以，毫不夸張地說，STEM教育是對“錢學(xué)森之問”的一種現(xiàn)實解答。

第一句 愛因斯坦說：大學(xué)教育的價值不在于記住很多事實。

錢穎一認為，其中一個關(guān)鍵問題，在于我們對教育從認知到實踐都存在一種系統(tǒng)性的偏差，這個偏差就是我們把教育等同于知識，并局限在知識上?！皠?chuàng)新人才的教育僅僅靠知識積累是不夠的，所以教育必須超越知識，”這是錢穎一對中國教育問題，特別是創(chuàng)新人才教育的一個核心想法。endprint

STEM致力于運用多學(xué)科知識解決問題。各學(xué)科知識的積累與掌握是基礎(chǔ)。正如北京師范大學(xué)現(xiàn)代教育技術(shù)研究所余勝泉教授指出的，“STEM將重心放在特定問題上，強調(diào)利用科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等學(xué)科相互關(guān)聯(lián)的知識解決問題，試圖從多學(xué)科知識綜合應(yīng)用的角度提高學(xué)生解決實際問題的能力”。

第二句 愛因斯坦說：我沒有特殊的天賦，我只是極度的好奇。

談到創(chuàng)造性思維的來源，錢穎一認為創(chuàng)造力確實需要有知識，但不僅僅是知識，更重要的是好奇心和想象力。受此啟發(fā)，他提出一個簡單的假說：“創(chuàng)造性思維=知識×好奇心和想象力”。

錢穎一認為，如果創(chuàng)造力是知識與好奇心和想象力的乘積，那么隨著受教育時間的增加，前者在增加，而后者在減少，作為兩者合力的創(chuàng)造力，就有可能隨著受教育的時間延長先是增加，到了一定程度之后會減少，形成一個倒“U”字形狀，而非我們通常理解的單純上升的形狀。

這就形成了創(chuàng)新人才教育上的一個悖論：更多教育一方面有助于增加知識而提高創(chuàng)造性，另一方面又因壓抑好奇心和想象力而減少創(chuàng)造性。所以兩者的合力讓我們判斷教育對創(chuàng)新人才產(chǎn)生的作用變得困難。

但是至少有一點是可以明確的，STEM教育的深入推廣必定帶來教育方式的變革。而當(dāng)下死記硬背、題海戰(zhàn)術(shù)等教育方式正是扼殺孩子想象力和創(chuàng)造力的劊子手。

美國馬薩諸塞大學(xué)安姆斯特分校教育學(xué)院教師教育與課程研究系科學(xué)與數(shù)學(xué)教育學(xué)副教授Elizabeth McEneaney博士提出STEM教學(xué)的五點建議：首先要在社會生活或其他學(xué)科中有實際應(yīng)用。第二是開放式的問題，不是傳統(tǒng)的老師提出明確的問題由學(xué)生解答，而是老師給出未明確定義的開放式問題，由學(xué)生自己來研究要解決的問題到底是什么。第三是有利于促進社會進步，讓學(xué)生真切看到其對改善生活、推動社會發(fā)展的價值。第四是突破學(xué)科界限，融入一門或幾門其他不同學(xué)科的內(nèi)容、技能和思維方式。第五是要求學(xué)生通過合作學(xué)習(xí)或協(xié)作學(xué)習(xí)方式解決問題。最后是其有多點切入和包容性強的特征，不同學(xué)習(xí)程度的學(xué)生都能發(fā)現(xiàn)他們要解決的問題很有趣，而且對他們來說是有挑戰(zhàn)性的，都能進入其中。

試想如此與生活相關(guān)聯(lián)，又能在解決問題中滿足孩子成就感的教學(xué)方式一定可以很好地呵護孩子們的興趣，并激發(fā)不斷延伸的探索精神。

第三句 愛因斯坦說：科學(xué)殿堂的根基是靠另一種人而存在。

愛因斯坦曾說：在科學(xué)的殿堂里有各式各樣的人，他們探索科學(xué)的動機各不相同。有的是為了智力上的快感，有的是為了純粹功利的目的，他們對建設(shè)科學(xué)殿堂有過很大的甚至是主要的貢獻。但是科學(xué)殿堂的根基是靠另一種人而存在。他們總想以最適當(dāng)?shù)姆绞絹懋嫵鲆环喕暮鸵最I(lǐng)悟的世界圖像，他們每天的努力并非來自深思熟慮的意向或計劃，而是直接來自激情。

錢穎一教授把創(chuàng)新的動機分為三個層次，分別代表三種價值取向：短期功利主義、長期功利主義，以及內(nèi)在價值的非功利主義，后面一個都比前面一個有更高的追求。對短期功利主義者而言，創(chuàng)新是為了發(fā)論文、申請專利、公司上市；對長期功利主義者而言，創(chuàng)新有更高的追求，為了填補空白、爭國內(nèi)一流、創(chuàng)世界一流；而對內(nèi)在價值的非功利主義者而言，創(chuàng)新有更高的追求，追求真理、改變世界、讓人變得更加幸福。我們的現(xiàn)實情況是，具有第一類動機的人很多，具有第二類動機的人也有，但是具備第三類動機的人就少了，甚至可以說是寥寥無幾。

無獨有偶，樹立正確價值觀的聚焦也體現(xiàn)在STEM向STEAM演進中。不僅如此，隨著人工智能的迅猛崛起，科技倫理這個更大范圍的話題被更多的人關(guān)注。蘋果CEO庫克就說：我并不擔(dān)心人工智能像人一樣思考，我更擔(dān)心人像計算機一樣思考。這也對STEM教育在中小學(xué)的實施提出了警醒——人才培養(yǎng)的方向位居第一，當(dāng)我們明確了要培養(yǎng)什么樣的人，才知道需要什么樣的師資、什么樣的課程、什么樣的硬件?！澳脕碇髁x”固然具備一定優(yōu)勢，但是因地制宜的思考更加不可或缺。endprint